赵固二矿主排水泵房支护设计

赵固二矿主排水泵房支护设计

摘要:赵固二矿围岩条件软弱,属于典型的高应力破碎围岩条件,为了解决软弱围岩条件下主排水泵房难以支护的问题,为泵房设计了初次锚网索喷浆,二次支护采用高阻力封闭支架,喷射高强高性能混凝土和围岩注浆的复合支护技术来适应泵房高应力破碎围岩条件,并在主排水泵房进行了现场工程应用,结果表明,顶底板移近量较小,处在可控范围内,效果良好。

关键词:赵固二矿破碎围岩复合支护

我国煤矿地质条件极为复杂,采深逐年增加,原来在浅部表现为硬岩特性的矿井,在深部表现为软岩特性,因此,我国软岩工程分布极其广泛[1]。随着我国第三纪新生代煤田的开采及老矿井的延伸,软岩矿井的数量和分布范将会继续增加,软岩支护问题更加突出,成为制约我国煤矿安全、高效开采的一个重要难题。

赵固二矿主排水泵房围岩条件软弱,难以支护。为了有效支护主排水泵房,设计了初次支护采用锚网索喷浆,二次支护采用高阻力封闭支架,喷射高强高性能混凝土和围岩注浆的复合支护技术来适应泵房高应力破碎围岩条件,取得了良好的支护效果[2～3]。

1 工程概况

赵固二矿主排水泵房和变电所掘进地层位于二叠系下统山西组

下部二1煤层顶板砂岩段,本段二1煤层底板标高为-690～710 m,距主要含水层L8灰岩35～55 m。根据目前已揭露资料来看,井底水仓处于煤层顶板的细粒砂岩中,本层砂岩厚约13 m,硬度较大,含较多白云母碎片,局部中到粗砂岩含方解石及石英矿物。

2 支护方案

2.1 临时支护

掘进巷道采用前探梁作为临时支护。前探梁采用Φ89×4 mm钢管加工制作,长4.0 m,共3根。迎头常备3～5根长度2～4.5 m、小头直径不小于180 mm的圆木柱以配合前探梁临时支护。钢管按锚杆间排距均匀悬吊于巷道顶部锚杆上,每条前探梁用3个悬吊点(吊环用Φ108 mm的铁管制作,宽度80 mm,配Φ20的螺帽周圈双层焊接,吊环拧紧在已打设安装合格的锚杆上)固定,并用长×宽×厚=1200×(150～200)×(50～100) mm木板和木楔将前探梁与顶板之间背紧。放炮后要及时前移前探梁至迎头,前探梁至迎头的端面距不大于0.3 m,在前探梁上压茬铺设金属网,并用板边、木楔将前探梁楔紧,然后在前探支护的掩护下进行打设锚杆、挂网、打锚索等工作。移前探梁时,要有专人指挥,施工人员要分工明确,协调配合、服从指挥,防止操作过程中前探梁及吊环脱落伤人。

2.2 支护参数设计

一次支护为锚网(索)喷100 mm;二次支护为12#双层工钢棚+喷浆

410 mm。12#工钢棚棚间距600 mm。底拱下铺设金属网。

(1)锚杆规格:Φ20×2400 mm;锚杆间排距:800×800 mm,锚杆锚固长度1200 mm(快速、中速锚固剂各一卷),锚杆打在网片压茬处。

(2)金属网:采用Φ5.6 mm冷拔钢筋网,网孔100×100 mm,网幅900×1700 mm,网片搭接长度为100 mm,搭接处每隔100 mm用14#铁丝绑紧连接,连接点均匀布置。

(3)锚索:采用Φ17.8×8300 mm钢绞线,间排距1600×1600 mm,锚固长度2400 mm,采用长500 mm 18#槽钢和10×150×150 mm锚杆托盘配合使用,由里向外依次为18#槽钢、索具,锚索预应力不低于30 MPa。

(4)锚固剂:每根锚杆使用1根Z2360及1根K2360型树脂锚固剂,每根锚索使用2根Z2360及2根K2360型树脂锚固剂。

(5)喷砼:采用C50,砼重量配合比为水泥:砂:石子=1∶2∶2,砼拌料选用P.O42.5普通硅酸盐水泥、中粗砂、粒径5～10 mm的碎石,高效782-3型水泥速凝剂掺量为水泥重量的4%,另加入水泥重量的10%的MK-1型高效增强剂,水灰比为0.55,喷射质量以喷面湿润不流淌为宜。

3 施工工艺

安装前,应将眼孔内的积水、岩粉用压风吹扫干净,吹扫时,操作人员应站在孔口一侧,眼孔方向不得有人。安装时,依次把一根Z2360及一根K2360型树脂锚固剂放进眼口,用锚杆顶住药卷,轻轻逐块送至眼

底,启动锚杆机将药卷边推进边搅拌,搅拌时间25～30 s。搅拌充分后,停止搅拌约30 s,待树脂药卷凝固时,慢慢将锚杆机退下,挂好金属网,上好托盘,拧上螺帽,8 min之后用力矩扳手拧紧螺帽,给锚杆施加一定预紧力,保证托盘压紧、压正金属网并紧贴巷道壁表面。锚杆预紧扭矩不小于400 N·m,锚杆锚固力不低于70 kN,锚杆外露长度为30～50 mm,在局部片帮地方可不受此规定限制,局部可垂直岩层层理角度,但锚杆预紧力必须达到设计值。

4 结论

为了了解主排水泵房的监测效果,对泵房顶底板移近量进行了为期一个月对俄监测。结果表明,巷道最大变形速率为3.22 mm/d,初次支护采用锚网索喷浆,二次支护采用高阻力封闭支架,喷射高强高性能混凝土和围岩注浆的复合支护技术适应高应力破碎围岩条件,对巷道的支护是成功的,巷道的稳定性得到保证。

参考文献

[1] 何满潮．深部的概念体系及工程评价指标[J]．岩石力学与工程学报,2005,24(8):2854-2858．

[2] 万援朝．二次支护原理在深井软岩硐室支护中的实践[J]．煤炭科学技术,2006,34(9):5-7．

[3] 韩立军,王延宁,周胜利,等．软弱岩层中大断面硐室施工与

支护技术研究[J]．金属矿山,2006(11):23-26．