動(dòng)壓區(qū)高應(yīng)力大斷面煤巷支護(hù)技術(shù)研究

動(dòng)壓區(qū)高應(yīng)力大斷面煤巷支護(hù)技術(shù)研究

1巷道圍巖分布朝川礦區(qū)第二礦區(qū)五四采區(qū)軌道采礦設(shè)計(jì)為900m，五四采區(qū)運(yùn)輸設(shè)計(jì)為160m，距海溝30m，平行布置，采用半球形拱護(hù)罩。根據(jù)原設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際開(kāi)挖地質(zhì)條件，兩側(cè)山體部分采用五八煤層頂板，下部部分沿煤層頂板建設(shè)。戊8煤層厚2.0～3.0m,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,巷道直接頂大部分為泥巖,深灰色,局部為中粒砂巖、炭質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖,頂板巖性變化較大,平均厚度4.5m,層理發(fā)育。基本頂以砂質(zhì)泥巖、中粒砂巖為主。2原支出評(píng)估(1)頂幫鋪設(shè)、加固鋼筋錨網(wǎng)+局部錨索+噴混凝土支護(hù)(拱形斷面)。原支護(hù)采用半圓拱錨網(wǎng)噴支護(hù),錨桿選用?20mm×2000mm左旋無(wú)縱筋高強(qiáng)樹(shù)脂錨桿,頂及兩幫間排距700mm×700mm,采用2支Z2335型錨固劑。頂幫鋪設(shè)規(guī)格900mm×2400mm(網(wǎng)孔50mm×50mm)的?4.2mm冷拔鋼筋編織網(wǎng)。噴射混凝土厚度120mm、混凝土強(qiáng)度C17。(2)巷道圍巖位移分布自從沿戊8煤層施工后,兩下山西翼受小煤礦采動(dòng)影響,原支護(hù)逐漸暴露出一些缺陷,主要表現(xiàn)在:①巷道兩幫向巷道中央內(nèi)移加劇,兩幫位移量為1000～1500mm,局部炸皮、開(kāi)裂、鼓起。②巷道頂板下沉加劇,底鼓量大,巷道掘進(jìn)1～2個(gè)月巷道頂板下沉量和底鼓量為800～1000mm,局部出現(xiàn)破碎狀態(tài)。(3)煤體錨固效果差①煤層開(kāi)采后,將造成煤壁內(nèi)應(yīng)力的重新分布,加之受采動(dòng)影響,圍巖的松動(dòng)圏逐漸增大,兩幫煤體的塑性區(qū)隨之增大,彈性區(qū)將隨之向深部轉(zhuǎn)移,使得錨桿在有限長(zhǎng)度內(nèi)不能錨固在相對(duì)穩(wěn)定的煤體中,進(jìn)而削弱了錨固效果。②巷道頂板下沉加劇,出現(xiàn)局部炸皮、開(kāi)裂、鼓起,此現(xiàn)象表明錨桿支護(hù)形成的初始穩(wěn)定結(jié)構(gòu)已不能很好地適應(yīng)增大的圍巖應(yīng)力。3幾何護(hù)件加固方案方案2根據(jù)動(dòng)壓區(qū)內(nèi)破碎區(qū)、塑性軟化區(qū)及彈性區(qū)的力學(xué)參數(shù),錨桿支護(hù)對(duì)巷道圍巖變形的控制以及U型鋼支護(hù)特點(diǎn),采用工程類(lèi)比法,確定了2種支護(hù)方案(圖1)。方案1:斜腿36U型鋼+鋼笆網(wǎng)+阻燃編織袋支護(hù)(拱形斷面)。斜腿半圓拱U型鋼支護(hù)采用36U型鋼,棚距500mm。鋼笆網(wǎng)采用?6mm鋼筋焊接,規(guī)格為2400mm×700mm,孔距60mm×60mm。方案2:錨網(wǎng)+斜腿36U型鋼聯(lián)合支護(hù)(拱形斷面)。錨桿選用?20mm×2000mm左旋無(wú)縱筋高強(qiáng)樹(shù)脂錨桿,頂及兩幫間排距700mm×700mm,采用2支Z2335型錨固劑,頂幫鋪設(shè)900mm×2400mm(網(wǎng)孔50mm×50mm)的?4.2mm冷拔鋼筋編織網(wǎng),采用半圓拱36U型鋼支護(hù),棚距500mm。3.1巷道圍巖變形觀測(cè)從開(kāi)始施工位置每隔20m設(shè)置1個(gè)巷道收斂變形觀測(cè)站(采用十字測(cè)點(diǎn)法),分別觀測(cè)巷道頂、底板以及兩幫的收斂變形(圖2)。3種支護(hù)方案圍巖控制效果為:原支護(hù)、方案1、方案2頂板下沉量分別為850,520,60mm;底鼓量分別為700,480,50mm;兩幫最大移近量分別為1550,800,90mm。監(jiān)測(cè)表明,方案2頂?shù)装鍑鷰r在50d內(nèi)頂?shù)卓傁鄬?duì)移近量達(dá)到100mm,兩幫總相對(duì)移近量達(dá)到80mm,巷道變形量明顯減少,巷道變形基本穩(wěn)定;巷道施工75d后頂?shù)卓傁鄬?duì)移近量達(dá)到110mm,兩幫總相對(duì)移近量達(dá)到90mm,圍巖變形趨于基本穩(wěn)定,巷道穩(wěn)定性良好。3.2錨網(wǎng)+斜視頻聯(lián)合支護(hù)方案方案1:在原錨網(wǎng)噴支護(hù)失敗的前提下,考慮到動(dòng)壓大、巷道變形量大,采用了第1種方案,巷道兩幫圍巖強(qiáng)度得到強(qiáng)化,兩幫水平移動(dòng)有所減弱,頂板下沉量和底鼓量有所減小,巷道變形量得到一定控制,與原支護(hù)相比變形量減小約60%,但仍不能有效控制巷道整體變形,局部仍出現(xiàn)U型鋼卡箍壓斷、卡箍螺絲脫落、U型鋼腿擠出,U型鋼局部變形。方案2:為進(jìn)一步控制巷道變形、提高巷道支護(hù)強(qiáng)度,采取錨網(wǎng)+斜腿36U型鋼聯(lián)合支護(hù)。首先采用高強(qiáng)錨桿配合金屬網(wǎng)進(jìn)行支護(hù),提高巷道圍巖整體性,沿巷道周?chē)A(yù)留200～300mm空隙架設(shè)U型鋼支護(hù),通過(guò)巷道讓壓下沉,使巷道達(dá)到新的平衡。巷道兩幫圍巖強(qiáng)度得到強(qiáng)化,兩幫水平移動(dòng)明顯減弱,頂板下沉量和底鼓量明顯減小,巷道變形量得到基本控制,巷道兩幫和頂?shù)孜灰茷?00～150mm。方案2與方案1相比,變形量減小90%,而且圍巖變形速度衰減較快,40d后巷道變形基本穩(wěn)定。這些充分證明該支護(hù)形式能夠有效控制巷道劇烈變形和破壞,因此確定采用錨網(wǎng)+斜腿36U型鋼聯(lián)合支護(hù)。4支護(hù)參數(shù)的選擇合理(1)通過(guò)試驗(yàn),確定了錨網(wǎng)+36U斜腿型鋼聯(lián)合支護(hù)方案,且取得了良好的支護(hù)效果,說(shuō)明