平煤集团天安五矿三水平失修巷道维修方案.doc

平煤集团天安五矿三水平失修巷道维修方案平煤股份五矿2012年9月15日 平煤集团天安五矿三水平失修巷道维修方案一、工程简述-650m水平大巷里段、三水平己二轨道下山上段及己三下延轨道下山下段等巷道，服务年限与矿井同期失修巷道为930m，水平标高-632-660米。最大掘进断面18m，净宽：5600mm，净高：4100mm，工程量570米（轨下延底车场及-650大巷里段）。其余360m，掘进断面16 m，净宽：4800mm，净高:3500mm，2 目前支护方式及存在问题分析巷道最早完工于2004年，采用锚网喷支护，部分地段使用锚杆锚索联合支护，条件较差地段后期又采用架棚支护。从巷道现场情况看，此支护方式已无法满足巷道正常使用，必须对其进行优化改进。目前巷道支护采用锚喷+架棚支护，锚杆所施加的预应力不足。在所观察范围内，尽管巷道的变形很大，但很少发现杆破断现象，部分锚杆托盘出现翻盘变形现象，这说明锚杆支护系统设计不尽合理，没有达到有效控制顶板变形的目的。2.1目前支护方式1、临时支护：采用3根160mm4000mm的圆木或两根DWB35-30/100型玻璃钢单体液压支柱，施工期间临时支护紧跟迎头，布置在巷道正中心一根，在巷道正中心两帮1米各一根。2、永久支护：锚网（绳）喷+锚注联合支护。架36U型棚+喷注支护：（1）锚杆： a、锚杆长度为2200mm ，22mm。 b、锚杆间排距为：700700mm。 c、锚杆杆体采用本矿正常使用的等强全螺纹钢锚杆。d、锚杆锚固力为10t/根（2）喷浆层： a、第一,二次喷层厚度，分别为80mm、60mm，喷层总厚度在140mm以上。 b、砂浆中的水泥、黄砂、石子比例为：1:2:1.5。 速凝剂为水泥用量的：35。(3)托盘：托盘采用6mm厚的钢板制作而成，生铁铸造，防止其脆性断裂，造成锚杆脱锚，失去托锚力而使锚杆空悬，失去锚杆的关键作用。（4）注浆对巷道顶板及两帮及底角处进行注浆处理。（5）架棚锚杆支护完毕后对巷道架36U型棚。2.2 存在的问题及分析（1）锚杆系统不完善现在的锚杆支护系统的主要问题是：锚杆的预应力太低、无让压装置，整套锚杆系统中锚杆杆体强度与托盘强度及螺母的强度不匹配等。安装载荷不足：很明显，安装载荷的不足引起顶板和两帮的早期变形。尽管巷道存在严重的巷道变形，但破断锚杆并不多，这说明锚杆的安装载荷和锚杆长度都有问题。特别是全螺纹钢锚杆，螺距大，阻力大，难以施加较大的安装载荷，而且容易退丝。在大采深、高应力、大变形的条件下，无法适应顶板支护的需要。让压功能：锚杆在大变形条件下无让压功能，造成局部地段有断锚杆现象。初期支护：安装应力没有明确要求，安装扭矩与安装应力的关系不明确。从现场情况看，很多锚杆托盘没有紧贴岩面，安装应力很小甚至为0，锚杆无法真正起到主动支护的作用。锚杆产品配套性：从井下观测到，现场施工的锚杆的预应力一般不大于2吨，部分锚杆的预应力基本为零吨。另外锚杆的杆体强度、锚杆托盘的强度与螺母的强度明显不匹配，造成部分浪费现象。（2）锚索系统不完善锚索托盘部分为U型钢托盘，与围岩的接触面为线受力，不利于充分发挥锚索的锚固能力和护表能力，另外当锚索受力增大时，易造成U型钢折弯，使锚索变成点受力。另外锚索系统也缺少让压装置。（3）护表措施有待加强目前表面支护主要是由托盘与菱形金属网组成。针对巷道顶板岩石破碎，巷道整体性差的情况，应用适当的护表措施，对巷道支护成功与否至关重要，目前表面支护措施不甚完善，锚杆锚索托盘普遍较小，影响巷道整体支护效果。（4）支护系统施工工艺存在问题：l 紧固锚杆时采用人工扳手，既不能保证锚杆的施工质量，同时影响井下施工速度。5支护方案及支护参数的确定根据地质采矿条件和现场观测分析，考虑锚杆初次支护系统失效的几个关键因素：锚杆（索）长度，整体耦合让均压性能，安装应力的大小，现对支护系统做出如下调整和改进。（1）锚杆长度：结合现场观测、有限元分析及现场施工条件，锚杆长度选择为2.8m。（2）锚杆的安装应力：对泥岩等流变性围岩，应保证有足够的安装应力。根据经验和有限元分析，锚杆的安装应力为6吨，以保证松散初始松散流动区不进一步扩散。（3）锚杆直径和强度：选用22 HB500高强钢作为锚杆的杆体，其屈服强度大于19吨，抗拉强度大于24吨。（4）间排距：锚杆间排距为800*800mm。（5）让压管：由于巷道的部分变形，在锚杆长度和安装应力合适的条件下，锚杆支护系统将发挥其应有的作用并承受围岩的变形载荷。然而，围岩变形有一部分是不可控制的，所以锚杆系统必须有控制让压能力。根据所选用的锚杆强度，让压管的控制让压力为15-17吨，长度为40mm。（6）锚固长度和锚固力：每套锚杆采用2卷树脂，其锚固长度要达到1.0m以上，锚固力大于23吨。（7）托盘尺寸和强度：采用与所选用锚杆相匹配且护顶面积较大的20020010mm托盘，其强度大于28吨。锚杆组装示意图如图11所示。图11 锚杆组装示意图（8）表面控制：为了控制松散围岩的脱落，采用焊接网作为表面控制的方式，钢筋直径为6mm，网格尺寸为10080mm的焊接金属网。（9）喷浆：初步建议在巷道掘进后及时喷射50mm厚混凝土来封闭围岩，等巷道变形稳定后再进行复喷至设计厚度150mm。（10）辅助支护：为提高巷道的服务年限，适应地质条件的变化，采用快装“鸟窝”让压锚索作为辅助支护。顶板锚索长度为7m，帮部锚索长度为4.3m，锚索直径为18.9mm，锚索托盘为30030012mm的高强球型托盘。锚索结构如图12所示。 图12 快装“鸟窝”锚索结构图（11）注浆加固为提高围岩的整体性和巷道的长期稳定性，需要对围岩进行注浆加固。注浆方案参见矿上作业规程。（12）底板加固根据巷道变形实际情况，再确定底板加固方案。附：单轨面支护方案剖面图及平面图（双轨面类似布置）图13单轨面支护方案剖面图图14 单轨面支护方案平面图表1 支护所需产品列表及每米材料消耗量序号材料名称规格尺寸配置每米材料消耗量价格/套备注1整体耦合让均压锚杆22*2800mm500杆体，三明治垫圈，阻尼螺母，200 200 10mm高强托盘，让均压装置16.3套3整体耦合让