浅析高应力大断面岩巷交岔点加固技术的应用.doc

浅析高应力大断面岩巷交岔点加固技术的应用 摘要：为了满足采区通风的需要一般回风巷道施工断面较大且巷道位于高应力集中区受采动影响和施工扰动影响巷道多为双重支护即锚网喷支护后架拱缩棚支护因此对于拱支棚子巷道开口施工交岔点的加固显得尤为重要该文根据施工现场的情况选择对应的支护形式和方法对交岔点进行加固取得了较好的支护效果 关键词：高应力;岩巷交岔点;大断面;加固技术; 岩巷交岔点在采区回风巷道中是采区通风的咽喉部位巷道夹角小跨度大服务年限长支护可靠性程度要求高灵活运用锚网索+喷混凝土支护技术对交岔点进行加固已逐渐成为大断面交岔点支护技术的主流本文从具体工程实例出发通过对交岔点的加固方法的研究探讨高应力集中条件下的大断面岩巷交岔点支护加固技术的研究与应用 一、工程背景 该交岔点位于平煤八矿丁四下延采区回风下山开口向里50米处与丁四下延回风下山夹角40施工回风道为Y形交岔点工程底板标高429m丁四下延回风下山与回风道断面相同巷道净宽净高=4.03.5m均采用锚网喷支护施工地段的岩性主要为泥岩和砂质泥岩丁四下延回风下山采用锚网喷支护后由于受附近采动及地应力影响岩体质量显著降低巷道挤压变形顶板压力较为显著巷道底鼓、顶板脱皮掉顶严重 二、巷道围岩性质及变形分析 (一)巷道围岩性质及附近巷道压力情况调查 丁四下延回风下山回风道开口位于丁5.6煤层以下分别为泥岩、砂质泥岩和丁7煤根据相邻巷道(戊四下延轨道、戊四下延回风)实地查看主要出现了以下几种变形破坏现象：两帮收敛(戊四下延回风上段巷帮最大收缩量达300mm);巷道底板为砂质泥岩遇水易膨胀(戊四下延回风上段最大底臌量达500800mm);局部地段巷道喷浆层剥落围岩外露;由于受采动影响地应力作用巷道变形量较为明显上述岩性及附近巷道压力作用对于巷道开口施工交岔点难度较大 (二)交岔点支护机理分析 由于丁四下延回风下山巷道岩性较差且顶板压力较大在采用套架4194拱缩棚支护后巷道支护效果明显加强在开口施工回风道摘除开口侧4194拱缩棚腿子就会破坏原有4194拱缩棚的支护强度顶板会出现垂直方向上的顶压力和径向方向上的侧压力出现棚子失衡的现象减小了开口交岔点的支护强度 三、交岔点加固机理分析及支护技术参数 (一)交岔点采用锚索关键部位耦合支护技术实施对交岔点的加固丁四下延回风下山回风道开口前首先使用2200等强锚杆将29U钢梁固定在拱缩棚的正顶处和开口侧的肩窝处对29U钢棚子进行加固然后摘除29U拱缩棚腿子通过巷道顶底板、两帮移近量以及锚杆托盘应力的监测确定支护的最佳时间(段)再对巷道围岩关键部位施加高预应力的锚索使用8米长锚索穿过29U钢梁预留孔用29U钢梁做为锚索托盘对29U钢棚梁进行加固使围岩和支护体达到耦合支护力学状态 (二)对于交岔点“牛鼻子”采用双控锚杆支护法进行加固交岔点回风道开口后由于受交接巷道顶板卸压区和两帮的支承压力区相互叠合影响“牛鼻子”为交岔点施工的应力最集中的部位应力集中系数较开凿前提高40%50%在交岔点的“牛鼻子”部位岩体两次遭到爆破作用因此交岔点周围形成裂隙区的深度往往增大若干倍支护体的承载能力增大后工作条件恶化交岔点维护良好不仅可以减小高应力积聚而且起到一定的减跨作用当巷道掘到“牛鼻子”处后设计要求采用双向锚杆加槽钢穿眼加固“牛鼻子”部位 (三)施工顺序的优化根据施工过程优化原则采用先加固丁四下延回风下山开口处交岔点后开口施工回风道的施工顺序 (四)支护参数的优化巷道交岔点加固支护参数的确定原则上依据弹塑性理论和围岩软化模型并结合工程类比方法进行确定 1、锚索 锚索的长度取8m由于深部工程载荷加大且有剪应力存在采用17.8mm钢绞线锚索树脂药卷五个每根连锁梁上固定3根每根梁正中及两端分别固定一根锚索间距3m为对称布置由于29U钢梁预留孔较大固定锚索时可使用锚盘垫在29U钢梁上再加锁头固定预紧锚索 2、锚杆 在交岔点加固中主要起固定29U连锁梁作用长度以产生塑性软化区的范围确定在拱缩棚的正顶处和肩窝位置布置为了便于固定U钢梁预紧螺帽选用锚杆时可选用20mm2200mm的螺纹钢等强锚杆每组2根使用29U卡缆将29U连锁梁固定在29U钢棚子上树脂药卷三个采用加长锚固锚杆 3、金属网 软岩巷道对网的作用要求很高通过网对巷壁的约束能够有效改善围岩应力状态发挥锚固体的整体效能 四、支护效果 从该交岔点采用新支护方案加固的情况看支护状况良好近2个月的观测显示巷道两帮的最大相对移近量仅为75mm顶底板的相对移近量为60mm最大离层量为10mm工程围岩变形已基本稳定实践证明采用锚网(索)喷加U钢拱缩棚支护的交岔点采用29U钢梁加固的支护方案较为成功 五、结语 (一)锚网喷+U钢棚双重支护体系开口施工交岔点时采用29U钢梁加锚索加固技术可有效控制深部交岔点工程的变形支护结构合理可以