北翼运输集中巷掘进巷道1.doc

北翼运输集中巷掘进巷道过断层支护浅析xx北翼运输集中巷掘进巷道过断层支护浅析1、概况xx北翼运输集中巷为北翼采区巷道，掘进期间断层较多，基本落差均在1.53.2米之间。巷道设计断面为矩形，掘进宽度4.2米，高度2.8米。本矿传统过断层支护方法是架设可缩性金属U型棚，由于施工速度慢，棚子两腮不易刹实背紧，放炮崩倒支架现象时有发生，给安全生产带来较大的隐患。2、地质条件该巷道沿3煤顶部掘进，煤层平均厚度1.82.0米；伪顶为炭质泥岩，厚度0.10.15米，松软易碎，一般炮后自行脱落；直接顶为泥质粉砂岩或砂岩，平均厚度1.63.8米；基本顶为中细砂岩，致密坚硬，平均厚度5.8米。3、支护设计3.1 支护原理由于过断层期间，巷道围岩应力分布不均，动压显现比较明显，正常的架棚支护由于是一种被动的支护方式（待压支架），在巷道集中压力突然显现时，很容易出现压垮型事故，施工安全系数较低。通过对该类巷道断层参数及应力分析发现，拱形锚网支护完全可以替代架棚支护。因此，我们采用加固拱原理进行了锚杆设计，同时为了防止下部锚固体支护失效，顶板大面积跨落，整体上采用锚网梁锚索联合支护。3.2 锚杆支护设计3.2.1 经验公式计算3.2.1.1 锚杆长度L = N（1.3+W/10）= 1.2（1.3+4.4/10）= 2.08 m式中：W 巷道跨度，取4.4m； L 锚杆总长度，m； N 围岩影响系数，选取1.2。为确保安全选取锚杆长度2.2m。3.2.1.2 锚杆间排距 M 0.4L = 0.42.2 = 0.88 m为确保安全选取锚杆间、排距0.6m。3.2.1.3 锚杆直径 d = L / 110 = 2200 / 1100 = 20 mm3.2.2 组合拱理论验算组合拱厚度b =（Ltg M）/ tg = (2.2tg450.6）/ tg45 = 1.6 m式中：b 组合拱厚度，m； L 锚杆长度，选取2.2m； 锚杆对破裂岩体压应力的作用角，试验接近45。根据有关试验研究，锚杆加固后形成的组合拱，单元强度可达C10 C20，并且具有足够的可缩性，能对巷道实行全方位的支护，通过工程类比，设计加固拱厚度是合理的。3.2.3钢筋梁、金属网的选择从以上分析可知，主体支护主要是锚杆所形成的组合拱，钢筋梁采用长度3.2m，14mA325圆钢制成梯形梁；金属网选择6mm，网孔80mm80mm经纬网。3.3 锚索设计 根据锚索支护原理,锚索主要起悬吊作用,将群体锚杆形成的组合拱及组合拱以外的不稳定岩层,悬吊于上部稳定的岩层中。3.3.1 锚索长度依据悬吊理论, 锚索的总长度按下式计算：L = L1 + Lp + L2 = 2000 + 400 + 3000 = 5400 mm式中：L1 锚索的锚固段长度，取2000mm； L2 锚索的外露长度，取400mm； Lp 锚索的有效长度（不稳定岩层厚度值）。过断层期间构成不稳定岩层厚度3m，选取锚索长度6m，采用直径为15.24mm七芯钢绞线。3.3.2 锚索间、排距确定锚索间、排距 1.8 m。锚索锚固力不低于 200 KN。附：锚索具体布置图3.4 支护机具型号及支护材料技术参数选用MYT125型液压锚杆钻机；18m（1.2m、2.4m）B19中空六方钻杆，28mm双翼合金钻头打锚杆、锚索孔。选用23mm700mm快速、中速树脂药卷，其中锚索一节快速药卷，一节中速药卷，锚杆一节中速药卷。选用20mm2200mm 左旋无纵筋螺旋锚杆。选用15.24mm6m七芯钢绞线锚索；采用YDC160型张拉千斤顶和SYB60型手动油泵预紧锚索。根据工程类比，选择锚索预紧力130 140 KN。3.5 支护监测采用两点式T型顶板离层仪进行离层观测，布置于巷道中部，监测高度分别是2.2m、5.5m，每天观测一次。对锚索实行编号，要求做好预紧力记录，并实行抽查。4、施工工艺工艺流程：标定眼位打眼爆破 处理活石出货 临时支护安装锚杆锚索爆破采用光面爆破，周边眼距 300 mm。出货采用钢丝绳牵引扒斗装岩机。5、支护效果经过 三个月矿压观测，断层区域顶板离层仪值小于 40 mm，两帮移近量小于 60 mm，支护效果良好。6、 技术经济效果分析1）掘进成本对比 过断层采用锚网梁锚索联合支护，延米支护成本980元/米，而传统架棚支护达1960元/米，延米节约成本970元，按断层总长度120米计算，累计节约成本费用11.64万元。2）掘进工效对比采用锚网支护掘进工效0.12米/工，比架棚0.08米/工提高了0.04米/工。3）劳动强度对比与传统的架棚支护相比，锚网支护构件简单、质量轻、体积小，减少了支护材料运输量，减轻了工人劳动强度。4）施工安全对比采用锚网支护后消除了高空作业危险，改善了煤巷的维护状况，为安全生产创造了条件。采用架棚支护由于压力大必须经常替棚，替棚工作不仅劳动强度大，而且由于替棚时破坏了原支架对顶板的支撑作用，安全隐患多。改为锚网支护后，顶板的安全可靠性明显增大。5）受压方式对比架棚支护为被动支护，而锚网支护为主动支护，支护方式更加先进。6）断面利用率方面架棚巷道净面积占掘进断面积的88%左右，而锚网喷支护巷道达到了96%。7、结论3煤沿顶板掘进过断层期间，在复合顶板条件下，采用拱形锚网梁锚索联合支护，可减少巷道掘进断面，缩短施工工期，降低施工费用，具有技术先进，工序简单，安全可靠，经济合理，施工方便的优点，值得推广应用。8、存在问题及改进建议1）巷道成形是影响锚杆支护效果的重要因素之一，巷道成形差，锚杆不能紧贴岩面，造成锚杆预紧力低下，严重影响支护效果，应积极采用光面爆破或定向控制断裂爆破技术，提高巷道成形质量。2）锚杆、锚索安装质量是支护的关键，在施工中发现部分工人不能按章操作，造成锚固力、预紧力达不到设计要求，应加强职工培训，推行规范化操作，同时严格进行工程质量监测，发现问题及时处理，确保达到支护设计要求。3）在围岩破碎巷道服务年限较长的巷道过断层期间建议采用辅助喷浆支护，喷层主要用以维护锚杆间的围岩稳定，及时封闭围岩，防止围岩风化潮解，并起充填围岩裂隙和补平岩壁凹凸表面，改善围岩的受力状态作用。喷层中加钢筋梁