软岩巷道破坏机理分析及双锚联合支护技术

Science &Technology Vision
科技视界3101工作面轨道顺槽,正常条件下顶板为坚硬的岩浆岩,硬度系数f=11,煤层厚度1.4~3.1m。

巷道设计荒宽×荒高=4.2×3.2m,净宽×净高=4.0×3.1m,施工至T19点前30m 处时,顶板出现淋水,岩浆岩硬度遇水发生变化,岩浆岩破碎、变软,发生片帮,锚杆、锚索孔内细小岩浆岩颗粒随水流冲出。

根据现场打注锚索发现,6米范围内岩性均为遇水易变软的岩浆岩,至8m 时见粉砂岩,强度略低于岩浆岩。

根据顶板离层测试仪的观测记录,发现顶板在一天内下沉量达到5mm,通过测中线发现右帮移近6mm,原有的支护方式已不能有效的控制顶板及两帮。

1破坏机理分析
1.1重力应力场压力大
3101轨道顺槽垂深为-595m,地压作用在支护结构上的载荷大,超过支护结构屈服强度后,造成巷道支护结构的破坏。

1.2围岩力学性能较差
巷道顶板为变质岩浆岩,普氏硬度系数f=2~4,硬度较小,且层理发育,风化速度快,自稳性差,使巷道来压时间间隔较短,不能满足掘进施工的安全需要。

1.3水的因素
巷道顶板有淋水现象,水的浸蚀使顶板岩石软化、膨胀,巷道收缩现象明显。

1.4支护方式选择不当
围岩应力超过传统锚网支护的强度,巷道断面变化较快,单根锚杆锚固端为软岩,锚固力不足,预紧力较低,起不到维护巷道的目的。

2支护设计
2.13101轨道顺槽过软岩段煤层顶板情况
3101轨道顺槽揭露煤层厚度为1.4m~3.1m,通过巷道揭露和打顶板孔得知,煤层顶板是岩浆岩、粉砂岩,通过打注锚索发现煤层顶板8m 位置处存在一处软弱夹层。

2.2原有的支护方案
顶板支护方式为锚网索支护,顶板锚索间排距为1.8×2.7m,锚索采用Φ17.8×6.3m 钢绞线,锚杆间排距为800×900mm,锚杆采用Φ20×2400mm 左旋无纵筋高强预应力锚杆,金属网采用Φ6金属焊接网,1400×1000mm;帮部支护方式为锚网(双层)索+w 钢带支护,锚杆间排距为700×900mm,锚杆采用Φ20×2400mm 等强锚杆,w 钢带为wx135-3.0型。

2.3支护方式选择
根据新奥法理论,回采巷道支护以锚网支护最为合理,按照锚杆的组合、悬吊作用,将软弱的危岩悬挂于上方稳定岩层之中。

由于直接顶较厚,中间有软弱的夹层,采用锚网索支护形式很难保证支护的可靠性,因此采用锚网(双层)索梁+木点柱构成组合支护方式。

锚网(双层)索梁+木点柱联合支护技术主要通过锚索的作用原理:预应力锚索是一种把钢绞线埋入岩层内部进行预加应力的施工技术,传递主体结构的支护应力到深部稳定岩层的主动支护方式。

锚索安设锁紧后,锚索集中应力以45°压力分线传递到支护结构物上,在预应力作用下,围岩产生压缩,可是围岩在锚索的弹性压缩下形成“承载拱”,提高了围岩的整体性和内在抗力,增加了强度,增大了围岩的稳定强度。

锚索支护能使结构物与围岩连锁在一起共同作用,能使围岩发挥出更大的承载作用,有利于表面结构的稳定,并把结构和共同工作的围岩介质组成复合体,被结构锚固的岩层能更有效地承受负荷产
生的拉力和剪力,而且这些力的传递深度也比未经锚固结构的作用大得多。

它利用其长度优势,穿过围岩松动圈或破碎带达到深部稳定岩层中,把短锚杆范围自承拱通过长锚索将其固定在较大的压缩圈内,施以较大的预应力,形成明显的主动支护,使围岩得到有效控制。

2.4支护参数设计与确定2.4.1悬吊理论L≥L1+2D+L2
L1:锚入完整岩体长度,取0.5m L2:锚杆外露长度0.1m D:围岩松动圈m D=B/2f=0.7m B=巷道宽度4.2m f;岩石普氏系数,取3L=0.5+2×0.7+0.1=2m 锚杆间排距
根据每根锚杆悬吊岩石重量确定,即锚固力大于或等于悬吊重量,通常按等距布置
A=b=(Q/K γD)1/22.4.2支护参数选择
根据岩层结构、巷道断面及支护时的可操作性,顶板锚杆选用Φ20mm,L=2400mm 高强度锚杆,间排距为800mm×800mm,用3个树脂药卷加长锚固,托盘采用150×150×8mm 金属托板;两帮选用Φ20×2400mm 的等强锚杆,3个树脂药卷加长锚固,顶、帮部锚杆锚在w 刚带上。

2.4.3锚索支护参数
根据顶板柱状图可知,锚索应锚固在厚度为6m 左右的岩浆岩中,要比锚固在粉砂岩中更有效。

锚索采用Φ17.8mm×6300mm 的高强度钢绞线,托盘采用200mm×200mm×10mm 的钢板,间排距1600mm×1600mm,每根锚索采用4支k2350型锚固剂加长锚固。

2.4.4双层网
顶、帮铺设6#钢筋网,网孔100×100mm,网片规格1400×1000mm,钢筋网搭接长度100mm,每隔200mm 三花连接;塑料网孔为30×30mm,网片规格1400×1000mm,施工时,先挂塑料网,再挂金属网。

2.4.5工字钢梁
顶板采用11#矿用工字钢,间隔1200mm 在工字钢上钻眼,锚索托盘压在工字钢上。

2.4.6木点柱
木点柱采用小头直径不小于300mm 的圆木,工字钢固定牢固好,将柱窝处底板卧至硬底,将木点柱支设在工字钢下。

3施工
3.1施工准备
顶板锚杆孔、锚索孔使用MQT-120型锚索钻机打眼,帮部锚杆采用7655型风钻打眼。

3.2施工技术要求
施工中不允许综掘机截割岩浆岩顶板。

安设锚杆、锚索必须严格按设计进行。

锚杆托盘必须紧贴钢带上,间排距不允许超过设计正、负值100mm;孔深2350mm,允许误差0~+50mm。

锚索托盘紧贴工字钢棚,孔深6150mm,预紧力不小于80KN,锚固力不小于200kN,锚索外露长度:150~350mm。

木点柱大头要支到硬底,小头支在工字钢上,并用木楔楔紧,木点柱支好后,将木点柱用防倒绳连成一体。

(下转第177页)
软岩巷道破坏机理分析及双锚联合支护技术
刘锡同
(山东兴杨矿业有限责任公司,山东肥城272622)
【摘要】基于围岩遇水软化、破碎地质条件,本文提出了锚网(双层)索梁+木点柱支护方案,巷道支护效果良好。

【关键词】软岩巷道;锚杆联合支护;应用
作者简介:刘锡同(1956—),男,毕业于山东科技大学采矿专业,任职于山东兴杨矿业有限责任公司,从事采矿技术工作。

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Science &Technology Vision 科技视界(上接第102页)总结,从而确保大学英语教学质量的不断提升。

[1]国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)[Z].北京:人民出版社.[2]何茂炳,玄黎娜.独立学院教师科研能力现状及对策研究:以广东省为例[J].张家口职业技术学院学报,2010(4).
[3]王蔷.英语教师行动研究:从理论到实践[M].北京:外语教学与研究出版社,
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[4]王宏军.关于培养高校英语教师科研能力的思考[J].教育探索,2007(12).
[5]周静,乔开文.高校青年教师科研现状分析及应对措施研究[J].研究与发展管理,2008(5).
[责任编辑:王静]
(
上接第168页)4监测结果
巷道中围岩变化经历了掘进阶段、稳定阶段。

掘进阶段,顶、底板移近量平均5mm,两帮移近量平均6mm;并随着淋水的侵蚀,右帮片帮严重。

巷道开掘后7d 之内围岩变化较大,7d~15d 之内趋于稳定,30d 后基本无变化。

巷道从开掘至工作面开始准备,顶板及两帮的移近量都在安全范围之内,围岩保持了较好的完整性,表明锚杆、锚索、网、工字钢、木点
柱组合支护结构是可靠的。

5支护效果分析
双锚组合支护起到了有效控制围岩的效果提高了锚网的施工安装质量,充分发挥了锚、网的支护作用。

加入塑料网后,对围岩的变形适应能力有较大提高,使锚索、梁、点柱成为一个完整的支护体,达到了设计要求。

[责任编辑:王迎迎]
乳化沥青稀浆封层是以乳化沥青为胶结材料与符合级配要求的骨料拌和的浆体混合物,铺筑后通过一定时间的养护,成为具有一定强度的沥青混合物壳体。

而乳化沥青是加热的沥青与加入一定数量的活性水溶液混合,通过机械剪切而生成的一种含有相当数量水的常温筑路材料。

用乳化沥青稀浆封层作为水泥稳定基层的养生工艺,比用洒水、盖砂或麻袋湿养等方法所形成的水稳基层与沥青砼或水泥砼配伍组合的公路结构有诸多的优越之处。

山西既能保证“水稳”基层在适宜的温度和湿度环境下完成水化反应过程,其次又能避免和“减轻”在水稳基层上铺热沥青混凝土面层后,基层表面出现松散的破损病害现象。

1水稳基层强度增长要素和病害分析
对沥青砼路面面层进行钻芯取样发现,有不少比例沥青砼面层芯样底面不平整,沾有水稳碎石颗粒,发现水稳基层顶部结构受损,存在不同程度疏松状,是形成沥青砼路面出现早期破损的一种重要原因。

用水泥做胶结材料将碎石混合料胶凝成整体结构,通过水化和凝聚硬化过程形成具有一定强度的结构整体。

如在过程进行当中,水分、温度和时间三个重要因素受到影响,其水稳基层强度会随着水泥混合物整体结构的损害和破坏而降低或丧失。

1.1水的影响
水泥是水硬化材料。

因而“水稳”强度的产生离不开水,适当的水分和潮湿的环境,是保证水稳强度形成,形成结构完整的基层整体的重要条件之一。

1.2温度和湿度的影响
通常情况下,温度20℃、湿度90度是水泥混合物水化作用发生的最佳环境。

如果温度升高且没有足够的湿度环境配合,造成混合物由表及里失水,水化反应因失水而破坏,不仅不产生强度,混合物的整体结构也会产生结构缺陷。

1.3养生龄期
“水稳”基层受施工条件限制,应选用超过终凝时间较长的低标号水泥。

据资料介绍,32.5#矿渣水泥制品R3和R7的标准养生的抗压强度仅相当于R28标准强度的20%-40%和40%-60%。

这说明7天后的水稳水化作用过程仍在继续发生,还存在着结构强度和稳定性提高
过程。

在这过程中温度、湿度环境骤变,必然影响和破坏水化作用过程,从而影响强度。

如在7天左右龄期的养生期内的水稳基层上铺筑摊铺、碾压超过130℃的沥青砼时,使水稳顶部混合料经受高温,而失去应有的温度、湿度,破坏水化过程中的三大因素,造成水稳顶部强度不足和整体结构破坏。

2用稀浆封层做“水稳”养生
现在较多公路施工中,工程进度较快,往往7天左右龄期上铺筑沥青砼,为克服和抑制基层上部出现松散、破损的病害。

用常温的乳化沥青材料和乳化沥青稀浆封层工艺,是克服上述病害的有效方法。

具体方法:在合格水稳基层上喷洒沥青含量35%左右的乳化沥青透层油0.8kg 左右;相继做乳化沥青稀浆封层期间,气温高低最多不超过1-2天。

3用稀浆封层养生水稳基层的优越性
第一,乳化沥青稀浆封层混合料是含有相当数量水的常温材料,铺筑后,该材料在成型过程中不但能给水稳基层补充水化过程中所需水分,而且该材料成型后在水稳基层表面形成一个壳体,使其水稳材料在相对稳定的温度和湿度环境下水化。

在这种养生方式下的基层在7天龄期时铺筑沥青砼面层,由于乳化沥青稀浆封层壳体作用,它能抑制和降低热沥青砼铺筑时的高温向水稳基层顶部的传导,同时也防止基层水分在高温下的散失,保护水稳水化过程中三大因素,从而避免和抑制水稳基层顶部破损和松散缺陷的产生。

第二,乳化沥青稀浆封层成型后形成密实的壳体,它的透水系数几乎是零。

为此,能较好地预防沥青砼路面工作缝和病害缝挤泥现象。

第三,用乳化沥青稀浆封层养生,对水泥面板具有同样的优越性。

4结束语
总之,用乳化沥青稀浆封层养生,不论是对水稳基层初期强度增长,还是基层和面层组合结构中的作用,都有不可低估的功能。

[责任编辑
:王迎迎]
乳化沥青稀浆封层用于“水稳”养生
孙增雄
(大同市交通局勘测设计所,山西大同037006)
【摘要】本文就水稳基层强度增长要素和病害进行了分析,就用稀浆封层做“水稳”养生进行了探讨,以提高工程质量。

【关键词】乳化沥青;稀浆封层;水稳;养生
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