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劉桥一矿Ⅱ46轨道下山支护方案
刘桥一矿Ⅱ46下采区轨道下山
高强稳定型支护技术方案
中 国 矿 业 大 学
二0一一年五月
地址:江苏徐州中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室
邮政编码:221008 电话:0516目 录
TOC \o 1-3 \u 1 概述 PAGEREF _Toc292911132 \h 1
2 Ⅱ46下采区轨道下山围岩稳定性影响分析 PAGEREF _Toc292911133 \h 1
3 破碎围岩条件下高强稳定型棚-索协同支护技术方案 PAGEREF _Toc292911134 \h 5
3.1 高强稳定型棚-索协同支护技术核心 PAGEREF _Toc292911135 \h 5
3.2 高强稳定型棚-索协同支护技术参数 PAGEREF _Toc292911136 \h 5
4 高强稳定型二次锚网索支护技术方案 PAGEREF _Toc292911137 \h 8
4.1 高强稳定型二次锚网索支护技术核心 PAGEREF _Toc292911138 \h 8
4.2 高强稳定型二次锚网索支护技术参数 PAGEREF _Toc292911139 \h 8
5 施工质量管理及安全技术措施 PAGEREF _Toc292911140 \h 11
5.1 施工质量管理 PAGEREF _Toc292911141 \h 11
5.2 安全技术措施 PAGEREF _Toc292911142 \h 12
-
1 概述
刘桥一矿主采煤层为二叠系下石盒子组4煤和山西组6煤,由于两层煤相距较远,各煤层单独布置准备巷道。矿井共设-330、-540和-750三个开采水平,目前服务的-540水平南翼采区均已报废,采掘活动均集中在矿井北翼,这使得矿井采掘接替压力很大。经刘桥一矿各级部门研究决定,对Ⅱ46采区下山进行延深形成Ⅱ46下采区(见图1),以保障矿井正常采掘接替。
根据Ⅱ46下采区延深设计方案,Ⅱ46下采区轨道下山布置在距4煤底板20~30m左右的底板岩层中,预想穿越岩层主要为泥岩、铝质泥岩及泥质粉砂岩,其中深灰色泥岩岩体节理裂隙及滑面较为发育,呈块状、碎块状;铝质泥岩中粉砂质含量较高,滑面发育;泥质粉砂岩中泥质较多,局部夹薄层状泥岩。在轨道下山掘进过程中,距掘进迎头20m后巷道即出现明显变形,并且随着轨道下山进一步延深,由于4煤层赋存条件变化较大,巷道距4煤底板仅2~3m,甚至局部巷道见煤线,这使得轨道下山维护难度进一步加大。而且轨道下山服务年限较长,后期还将经受周围工作面采动影响。因此,亟需针对轨道下山地质采矿条件,对刘桥一矿深部巷道合理支护方式及参数展开研究,以保障巷道长期稳定。
图1 Ⅱ46下采区巷道布置图
2 Ⅱ46下采区轨道下山围岩稳定性影响分析
受巷道围岩岩性及煤层赋存条件变化影响,Ⅱ46下采区轨道下山围岩岩性以泥质粉砂岩为主,且与4煤距离较近,巷道掘出后短期内就产生明显变形。根据轨道下山地质采矿条件,造成轨道下山失稳、破坏的主要影响因素如下:
1)巷道围岩岩体强度较低
根据轨道下山掘进期间绘制的巷道实测地质剖面图(见图2),轨道下山围岩岩性以泥质粉砂岩为主,在G3测点前方约21.6m处,巷道顶板依次揭露粉砂岩、泥岩。随着轨道下山进一步延深,轨道下山将逐渐由煤层底板过渡到煤层顶板,期间巷道围岩岩性变化较大,而且在巷道变平后还将穿越落差50m的DF27断层(见图3)。根据已有资料,泥质粉砂岩中泥质较多,局部夹有薄层状泥岩,此类岩体即便岩块的强度较高,但岩体强度并不高;泥岩则由于其节理裂隙及滑面较为发育,呈块状、碎块状,而且受断层构造影响,断层面附近的巷道围岩将极为破碎。因此,结合轨道下山施工设计,在未来约160m范围内巷道围岩岩体强度普遍较低。
图2 Ⅱ46下采区轨道下山实测地质剖面图
图3 Ⅱ46下采区轨道下山预想地质剖面图
2)巷道所处应力水平较高
根据矿井提供的Ⅱ46下采区设计,轨道下山变平段巷道底板标高约-753.5m,巷道埋深接近780m。若上覆岩层平均密度按2500kg/m3考虑,且不考虑构造及采动影响,则理论上轨道下山变平段围岩垂直应力水平高达19.13MPa。已有研究结果表明,地质构造带附近的构造应力往往数倍于原岩应力。因此,在高应力作用下巷道浅部破碎岩体极易产生强烈的剪胀变形。
3)现有支护设计存在缺陷
近年来锚杆支护理论及技术得到深入研究和发展,锚杆支护以其在改善围岩体受力状况,提高围岩体强度和发挥围岩自承载能力方面的优势得到了广泛应用。但目前现有巷道支护设计中,主要采用工程类比法。这使得巷道支护设计在某种程度上存在一定的盲目性。
在Ⅱ46下采区轨道下山锚网支护设计中,锚杆规格为Φ20×2200mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆,
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