巷道修复方案..

袁庄矿巷道修复方案

淮北矿业股份有限公司工程技术研究院

淮北矿业股份有限公司袁庄煤矿

安徽理工大学

二o一一年七月

目录

一、工程概况?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2

二、修复方法??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2

三、支护设计????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 （一）永久支护????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 （1）巷道断面?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 （2）永久支护形式、工艺????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 （二）临时支护方式?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8

1、支护形式：?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8

2、支护材料：????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8

3、支护参数：?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8

4、支护平、剖、断面图????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8

5、质量要求??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9

6、保证措施???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9 （三）架棚质量保证措施???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10

1、技术质量标准??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11

2、质量保证措施??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????12 （四）锚杆（索）质量保证措施???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????13

1、技术质量标准??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????13

2、质量保证措施??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????13

三、注浆原则与工艺???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????15 （一）注浆原则????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????15 （二）施工工艺????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????15

1、注浆施工工艺?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????15

2、工艺流程?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????17 （三）注浆作业所需材料与设备??????????????????????????????????????????????????????????????????????????17 （四）施工技术要求及安全措施??????????????????????????????????????????????????????????????????????????17

袁庄试验巷道修复、补强技术方案

一、工程概况

目前，试验巷道长期底臌、两帮内移、U型棚变形严重，严重威胁生产安全，急需进行修护。

二、修护方法

对需修护段巷道进行敲帮问顶，清除顶、帮开裂的浆皮、活矸、危岩，然后用风镐对巷道进行挑顶、刷帮，刷大至设计尺寸后，再对巷道进行棚、锚、网、喷、索、注支护。

三、支护设计

采用棚、锚杆、索、网、注浆联合支护，遇构造带及地质异常区时,采用缩小棚距与锚网索间排距等措施应对。

（一）永久支护

（1）巷道断面

断面形状：直墙半圆拱，具体形状与尺寸见图1。

图1. 巷道断面示意图

（2）永久支护形式、修复工艺

①支护形式：采用全断面棚、锚、索、网、注浆综合支护。

②修复、支护工艺

安全检查→敲帮问顶→采用风镐将巷道刷（卧）至设计尺寸→前移前探梁、挂防片帮网→看中或腰线后上拱梁(钢棚梁)→上拉板、过顶、刹紧→出矸、刨腿窝（深度、棚距合格）→栽棚腿→紧固卡缆、上拉板→封帮→检查支架调斜情况后用木楔整体加固→喷浆→注浆→安装“帮部锚杆+槽钢”补强结构→底角锚杆→底板锚索。

其中喷浆在距新架金属支架前端50m后施工,注浆滞后喷浆100m进行。

上述工艺中的各个环节并非一定要全部实施，依据理论分析，在实施“帮部锚杆+槽钢”补强结构后，及时实施围岩注浆，巷道即可迅速稳定下来，如若如此，后续环节即可省略。因此，该巷道具体的修复方案可归纳如下：

主体方案：首先实施帮部3道“锚杆+组合梁”补强，同时对监测点进行1周2次的监测，在帮部补强20天后实施注浆，同时对监测点继续监测，如若巷道变形迅速收敛，巷道修复即可结束。如若巷道变形仍有发生（很小），且无收敛迹象，则实施底角锚杆，即可迅速稳定巷道；如若巷道变形仍有发生（较大），且无收敛迹象，则不再实施底角锚杆，直接实施底板锚索即可迅速稳定巷道。

（3）支护参数

基本支护参数、规格、材料：

补强加固参数

帮部锚杆：锚杆采用Φ22mm×2500mm20MnSi左旋无纵筋螺纹钢高强预应力锚杆，锚杆托盘为10×150×300 mm的平钢板，托盘直接放入槽钢的凹槽中。帮部补强锚杆共3排，具体方式与布置位置见图4所示。

组合梁：用18号槽钢制作而成。每垮梁长度750mm，共约束2架棚腿。梁中开设直径24mm的圆孔作为锚杆的穿孔。

U型棚、箱梁、锚杆和混凝土喷层之间的关系见图4、5。

3213

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图2巷道架棚支护示意图

底角锚杆：Φ22mm×2500mm20MnSi左旋无纵筋螺纹钢高强预应力锚杆，锚杆托盘为10×150×150 mm的平钢板，底角锚杆与水平呈450，处于帮底交界部位。托盘后必须用混凝土填实，排距600mm。

底板锚索：底板锚索采用Φ22mm×5300mm的高强锚索，托盘为29U型钢，29U型钢长度2800mm,底板锚索以巷道轴线为对称轴，按照间排距1600×1600mm进行布置，每断面2根。底板锚索的锚固分3种情况：（1）底板中含有大量游离水情况，锚索锚固又有两种可用方法：a、锚索孔成孔后，首先采用水下锚固剂实施端锚，然后通过注浆实施全长锚固；b、将两根2500mm的注浆锚杆丝扣连接并与锚索捆绑在一块，下放至设计位置后，用马利散实施锚固与注浆一次性处理，端部用快干水泥封口，快干水泥距上端距离300mm。（2）底板无水情况，直接用药卷锚固，然后插入注浆管(2500mm)实施水泥浆注浆。具体注浆工艺见第“四”部分。

注浆参数：

a.喷砼：巷道全断面喷厚100mm，强度为C20,采用P.O32.5水泥，水泥，黄沙，瓜子片按重量配比为1:2:2，水灰比为0.45:1，速凝剂为水泥重量的3%。

b.注浆孔布置

帮顶注浆孔排距为3.6m，孔深为2.0m。每排5孔，孔口管规格均为 26.75×3.25×800mm。底板注浆利用底板锚索孔。每排2孔。底板注浆跟随锚索安装一并进行,滞后底板锚索2排,注浆后即刻安装底梁.每两排底板锚索注两孔,注浆孔每断面2个,排距3200mm.

#孔

注：

1、图中所注尺寸均以毫米为单位。

2、巷道内注浆孔（1#----5#)排距3.6孔深2。 图3 注浆孔布置图

c.注浆材料、浆液类型及注浆量

帮顶注浆采用单液水泥浆，水泥选用P.0.42.5普通硅酸盐水泥。水灰比为0.8:1，注浆量以实际发生量为准。 d.注浆压力

浅孔注浆设计终压：2.0Mpa ，单孔注浆标准：达到终压后保持10分钟。 （4）支护方案：

图4 帮锚杆补强示意图

图5 U 型棚、箱梁、锚网索（杆）混凝土喷层结构示意图

钢筋网

混凝土喷层

图6. 底板锚索布置平面图

图7. 底板锚索布置断面图

图8. 底板锚索布置侧向图

（二）临时支护方式

1、支护形式：

采用3根金属前探梁、护顶木板综合性措施作为临时支护，每根前探梁固定点不少于3处。

在工作面迎头采用防止片帮网伤人措施。该网以覆盖整个巷道实际断面为准。

2、支护材料：

（1）金属前探梁：选用3根22kg/m型轨道，长度不少于4m,固定点选用Φ16圆钢自制吊挂环。

（2）护顶木板：数量不少于10块，结合木背板接实顶板。

（3）木楔：选用杉树，其规格：长×宽×厚（大头）为300×150×100mm，数量充足，确保牢固。

（4）防片帮网采用麻绳编织网或防止静电的塑料网, 防片帮网生根在最靠近迎头的支架的棚梁、棚腿上。

3、支护参数：

（1）前探梁固定点间距为1200mm，排距为1000mm，每根前探梁前端距迎头不大于200 mm。（2）防片帮网网孔规格：100mm×100mm（岩石部分）、100mm×50mm（煤层部分）。

4、支护平、剖、断面图：见图9。

5、质量要求：

（1）金属前探梁：选用矿用22kg/m型轨道3根，质量合格。

（2）每个固定点必须用背板结合木楔刹牢固

（3）金属前探梁与顶板间采用木板过顶，并用木楔刹牢固。

（4）每根前探梁前端距迎头不大于200 mm，在倾斜巷道中必须采取防滑措施（具体采用铁丝生根在棚梁上）。

6、保证措施：

（1）每班架棚前首先对巷道围岩进行敲帮问顶及时清理活矸危岩后，将前探梁移至迎头并生根，再用木楔将每个固定点刹牢固；铺上护顶木板后架设顶梁并及时腰帮过顶。（2）当采用风镐掘进时，边掘进，边及时将前探梁前移并生根，在掘进达到最大循环进尺数为700 mm，必须进行永久支护。

（3）窜前探梁必须及时，并有经验丰富的班队长现场指挥。

（4）窜前探梁，须在确保安全情况下进行，并严禁空顶作业。

临时支护断面图

头

临时支护剖面图

临时支护平面图

1:支架

2:前探梁

图9 临时支护平、剖、断面图（示意图）

（三）架棚质量保证措施

1、技术质量标准

（1）严格按测量给定的中、腰线施工，严格按切割示意图进行切割，保证巷道高宽符合设计。

（2）架棚间距600mm，误差不超过±50mm。

（3）中线至巷道两帮不小于设计值，不大于设计值80mm；腰线至巷道顶、底板不小于设计值，不大于设计值100mm。

（4）水平巷道支架的前后偏差不超过0.5度，即1m垂线不大于9mm。

（5）梁腿搭接长度500mm，误差不超过设计值，不小于设计值30mm；卡缆位置符合规定，搭接要严实合缝，螺帽要上紧，卡缆螺母扭矩不小于200N·m，误差不超过设计值的5%。（6）支架不得淋肩，扭距不超过80mm。

（7）卡缆间距200mm，误差不超过±20mm；拱部拉条距上卡缆300mm，帮部拉条距腰线上200mm，拉条位置必须符合规定，并安设成一条直线。

（8）柱窝必须挖至实底，空帮空顶处必须用矸石充填密实。

（9）钢筋背板必须搭接铺设，沿巷道走向网间搭接长度160mm，沿巷道周向方向网间搭接长度100mm，用12＃铁丝连接，连接点间距不超过200mm。

表2 架棚巷道质量标准表

2、质量保证措施

（1）架设支架前，首先检查施工地点支架的质量，对不合格的支架必须先处理，处理好后方可向前施工。如钢筋网凌乱，应整理后将帮、顶用矸石充填实。

（2）架棚前，在棚梁及棚腿上画出搭接长度、卡缆和拉条位置，确保搭接长度、卡缆间距符合要求，拉条、卡缆成线。

（3）每棚设4道拉条，拱部拉条距上卡缆300mm，帮部拉条距腰线上200mm，拉条位置必须符合规定，并安设成一条直线。

（4）采用钢筋笆片腰帮背顶，搭接处每隔200mm用一道双股12＃扎丝扎紧。钢筋笆片平行于巷道底板摆放，且成一条线。

（5）架设时，先按要求探好前探梁，在班组长或指挥下将顶梁上好，找好中、腰线，按要求安好架与架之间的拉杆，并将顶梁的笆片背好。挖柱窝时，首先按要求量出棚距，找准柱窝位置，严格按柱窝深度及腰线将柱窝深度挖够设计要求，如柱窝过深或松软时应垫上坚硬岩石，栽上棚腿，按要求与棚梁搭接好，安好棚卡，背实顶帮。

（6）必须严格按架棚质量标准及断面图进行架设，架棚严禁淋肩、调斜，严禁空顶、空帮作业。工作面后方必须备齐足够的水泥背板，以防掉顶、片帮时使用。

（7）每班迎头必须配备完好的扭矩扳手并安排专人紧固卡缆螺栓，确保扭矩力达到设计要求。

（8）架棚前，先量好前一棚的规格，以便及时调整，如钢筋网笆片不平直，凌乱，应整理后再用矸石充填严实。

（9）架棚紧跟迎头。

（四）锚杆（索）质量保证措施

1、技术质量标准

2、质量保证措施

（1）打锚杆锚索眼必须遵守下列规定：

1）打眼前必须做好以下工作：

a. 按中、腰线严格检查巷道断面规格，不符合作业规程要求时必须进行处理。

b. 认真敲帮问顶，仔细检查顶、帮围岩情况，找尽活矸、危矸，确保安全。

c. 按作业规程规定的锚杆布置确定眼位，并用白灰做好标志。

d. 检查和准备好钻具和风水管路，并在钎杆上做出眼深标志。

2）帮部锚杆锚索眼的方向角度，应与金属支架柱腿垂直，底板锚杆索的方向与水平呈45夹角。

3）锚杆锚索眼施工应符合下列要求：

a. 锚杆、锚索眼必须按作业规规程规定的间、排距施工。补强锚杆滞后迎头50m——100m 施工。

b. 锚杆、锚索眼应做到打一个眼锚一个眼，随打随锚。

c. 锚杆必须按照规定的角度打眼，不得打穿皮眼或沿顺层面、裂隙打眼。

（2）安装锚杆、锚索应遵守下列规定:

1）锚杆安装

安装帮部锚杆：

a. 按设计部位和角度打巷道帮锚杆孔，岩巷采用风锤打眼，孔深比锚杆长度短50mm，采用锚杆钻机配B22钎干和φ32mm合金钻头,施工钻孔。

b. 送树脂药卷：向锚杆孔依次装入K2355、Z2380型锚固剂各1卷，用组装好的锚杆慢慢将药卷推到孔底。

c. 搅拌树脂：用连接器将帮锚杆机与锚杆螺母连接起来，并将锚固剂推入孔底，然后开动钻机边搅拌边推进，当锚杆推到孔底后，再搅拌20S。

d. 安装锚杆：停止搅拌60S后用风动扳手，将螺母的堵片顶掉，托盘快速压紧煤岩面，安装完毕。

e. 锚索安装：有两种具体情况,见上述分析.若为第二种情况,将锚索机搬至施工地点，接齐风水管，配齐钻头钻杆等钻具，根据设计锚索眼的位置和深度，用锚杆机使用套接钻杆打锚索眼，锚索眼打齐后，用锚索将3节Z2355树脂药卷送入锚索眼底（每节药卷由4卷药卷捆绑组成），送树脂药卷时应注意轻送，防止弄破树脂药卷。药卷送入眼底后，安上锚索搅拌器，开动锚索机搅拌，搅拌应由慢到快，时间不少于50秒（送入孔底后搅拌时间不小于15秒），卸下钻机。30分钟后上垫板及锁具，最后用SL-50T型锚索张拉仪张拉锚索，锚索锁定后的预紧力不小于50KN，锚固力200KN。锚索外露长度为100～

300mm ，底板锚索滞后迎头帮部补强30m施工。底板注浆可利用底板锚索孔,每施工两排锚索(4个锚索孔),留下2个锚索孔作为注浆孔(靠近帮部),该两个孔在搅拌药卷30分钟后,各插入3000mm注浆管各一根,两孔同时注浆.注浆结束后即可安装托盘并紧固.

底板锚索托盘(U型钢底梁)位于底板设计水平下300mm，安装托盘前，用风镐依照托盘尺寸挖出320mm的凹槽用于放置底梁及锚索的外露部分。

安装槽钢

槽钢腹板紧扣棚腿，锚杆锚盘置于槽钢凹槽内，槽钢腹板中心部位设置圆孔，孔径较锚杆直径大出2—3mm为宜，锚杆应处于两架棚腿中部。

●底角锚杆（索）

底角锚杆（索）与底板水平呈450夹角，锚杆孔必须处于帮底交界处，可使用风锤凿孔，也可使用底板锚索钻机凿孔，托盘后必须用混凝土填实。

2）“三径”匹配：

岩巷帮部：孔径φ32mm，药径φ28mm，锚杆杆径φ22mm。

3）锚网索喷支护以及加强锚固力的检测等规定

锚杆必须按规定做拉力试验。对喷体必须做厚度和强度检查，并有检查和试验记录。在井下现场用锚杆拉力器做锚杆拉力试验，用锚索涨拉仪检查锚索的预紧力。

锚固形式为加长锚固，锚固力要求为：锚固力不小于10T；锚索预紧力不小于8T。锚杆的锚固力测试每施工300根锚杆检查一组，每组不少于3根。对锚固力不合格的锚杆要进行补打，确保锚杆支护效果

四、注浆原则与工艺

（一）注浆原则：注浆应遵循由下层向上层注浆原则，即：底板注浆→两帮注浆→拱注浆→顶板注浆。单孔注浆结束标准：达到设计注浆压力，并稳压达10分钟以上。

（二）施工工艺

1、注浆施工工艺

（1）注浆施工顺序：点眼位→验孔→造孔→固管→注浆→效果检验。

使用? 42钎头配合YT一28风锤，按设计间排距造孔，打眼前必须标定孔位和编号，造孔时需严格控制孔位角度和深度，以保证浆液扩散均匀。

（3）固管

孔造好后，将膨胀式注浆封口管伸入孔内，最外端橡胶封闭圈与外喷层平齐，采用扳手挤压螺帽，带动四个橡胶封闭圈封闭孔口，螺帽预紧力为80~200N·m，并确保孔口管能承受不低于6MPa的注浆压力，孔口管固定好后外露不得超过50mm。

（4）注浆

a. 接好注浆管路，进行压水试验，当确认孔口管牢固可靠后，把孔内余水放掉。

b. 注浆过程中，如需停注时需向孔内压入一定量清水，确保注浆通道畅通。

c. 注浆期间要注意观察压力表的升压情况，如出现跑漏浆时，必须先停注，并迅速用水泥或粘土炮泥封堵。

d. 施工单位必须用红漆标定孔位及编号并负责日常注浆台帐管理，详细记录各孔注浆压力、注浆时间、注浆量，以备检查和验收。

e. 每个注浆孔都要达到设计压力要求，做好小班原始记录，并汇报进展情况，单项巷道注浆结束后，施工单位必须进行汇总、评价。

f. 注浆要按排号顺序依次注浆。

g. 注浆施工前，该孔附近两排孔，必须安装上球阀，防止注浆施工时，附近孔跑漏浆。

h. 注浆后，注浆孔球阀必须保持2~3个小时后，等浆液凝固后方可卸下。

i. 每小班必须配齐足够的球阀。

j. 注浆施工前，必须安装两个压力表，即安装在注浆机前及孔口管附近。

k. 每孔注浆时间：达到2MPa后稳压10min。

m. 注浆效果检验

注浆结束后在已注浆范围内每间隔l0m布置一组检查孔，采用钻孔窥视仪进行注浆效果检查。若检测后，注浆效果不合格，必须重新补注。

（1）注浆施工工艺之施工流程主要包括三个方面：

a. 运料与拌浆：即将水泥与水按规定水灰比拌制水泥浆，注浆实施前加入定量水玻璃，保证在注浆过程中不发生吸浆笼头堵塞等现象，必要时根据需要调整注浆参数。

b. 注浆泵的控制：根据围岩注浆变化情况，即时开停注浆泵，并时刻注意观察注浆泵的注浆压力、以免发生堵塞崩管现象。

c. 孔口管路连接：应注意前方注浆情况，及时发现漏浆、堵管等事故，并掌握好注浆量和注浆压力，及时拆除和清洗注浆阀门。

（2）施工工艺之时间因素

水泥浆液结石强度随时间增长，因此受采动影响的巷道，采用注浆加固时，需在回采动压前1个月施工，最少半个月，否则其支护效果将不明显。

（三）注浆作业所需材料与设备

注浆施工中所需的材料主要有水泥、水玻璃、快硬水泥药卷等。注浆锚杆按规定加工，水泥采525#普通硅酸盐水泥，水玻璃采用45Be'液体水玻璃。

注浆施工中所需设备为注浆泵。可参考使用KBY一50／70型注浆泵。注浆管路可采用Φ25mm高压胶管及1寸多层胶管，其它配件按设计加工，应保证管路连接安全、快速、可靠。

（四）施工技术要求及安全措施

（1）要保证注浆孔的设计间排距，并要求垂直岩面。底角注浆孔下扎300，要严格控制孔深，使其与锚杆长度配套。

（2）使用快硬水泥药卷应按规程作业，严格控制泡水时间保证砸实以满足止浆强度。（3）浆液配比和水灰比应满足设计要求。

（4）开机前应检查喷层和管路，检查阀门是否完全开启，管路接头是否牢靠、严密、有效。

（5）注浆机械应由专人负责，有专人监读表头。注浆人员要经过培训，考核合格后才能上岗。注浆时要加强信号联系，保证注停及时，反应快速。

（6）遇到漏浆时，可暂停注浆，采取措施封堵渗漏处，几分钟后即可再注。

（7）注浆的孔口阀应注浆后6h拆除，可在第二班进行。拆下的阀门要及时清洗干净，然后抹上机油备用。

（8）注浆人员应注意劳动保护，防止浆液材料烧伤眼睛或皮肤。在正注的注浆孔下方或前方严禁站人。

（9）每班注浆完毕，要及时清洗注浆泵及其管路。

（10）注浆情况及参数应专人负责控制，专人记录，并填写注浆日志。

（11）注浆孔间排距可根据实际扩散半径加以调整。当注浆过程大面积达不到设计终压，一般为浆液沿大裂隙定向扩散所致、可加大水玻璃用量，堵塞大通道，并隔2—7天后。打插心注浆孔复注，以保证围岩浆液扩散均勺。

（12）在打注浆孔前，必须坚持敲帮问顶制度，采用长把工具(用不小于两米的长钎)找尽离层浆皮、危岩及活矸。在找顶时，要有一名有经验的工人负责观察顶板，发现问题及时处理，确保找顶作业安全。

（13）所有施工人员都必须认真学习施工安全技术措施，并严格按措施施工。

（14）所有施工人员必须严格遵守本矿的各种安全管理制度，加强自保与互保意识。（15）注浆施工的所有电气设备，必须在地面进行认真核查，杜绝失保、失爆现象。（16）施工设备在运输前都必须绑扎牢固、可靠，运输过程中要有专人看管，严格遵守本矿运输管理制度。

（17）井下所有施工设备要做到定期检修保养，特别是电气设备要挂牌标明责任人。（18）钻孔严格按设计参数施工，钻孔方向尽量与巷道轮廓线垂直。

（19）打眼时，眼位应提前用红漆标定，做到排、孔间距均匀整齐。

（20）注浆过程中，施工人员要避开正对管口，站侧面操作。

（21）浆机司机与注浆人员之间距离较远时，必须用哨子或点铃信号联系，以便出现异常情况时，能及时关停注浆机。

（22）堵漏时，人员应避开漏浆点，并戴好防护眼镜进行工作。如堵漏需要用铝合金人字梯时，梯子必须生根稳定且要有2人扶梯，堵漏人员必须佩戴保险带，保险带挂在梯子上。