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1、<p> 大埋深斷層帶附近大巷支護(hù)技術(shù)研究</p><p> 摘要:中央軌道大巷埋深大,處斷層群附近,地應(yīng)力異常,圍巖破碎,巷道維護(hù)困難。應(yīng)用高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力支護(hù)技術(shù)有效地解決了復(fù)雜困難巷道支護(hù)問(wèn)題,巷道支護(hù)狀況得到了明顯改善,大大減小了維護(hù)工程量,保證了礦井正常生產(chǎn)。 </p><p> 關(guān)鍵詞:大埋深 斷層 地應(yīng)力異常區(qū) 高預(yù)應(yīng)力 </p><p>
2、<b> 1 工程環(huán)境 </b></p><p> 西翼擴(kuò)區(qū)中央軌道大巷是五陽(yáng)礦井西翼擴(kuò)區(qū)的行人運(yùn)料通道,在中央軌道大巷南側(cè)中對(duì)中距離約50.0m處正在掘一條中央膠帶大巷,中央軌道大巷為西翼擴(kuò)區(qū)的主要開(kāi)拓巷道。巷道長(zhǎng)度約3000m,沿腰線掘進(jìn),從煤層上方穿越到煤層下方,掘進(jìn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)一系列斷層,斷層狀況如表1所示。根據(jù)礦方提供的地質(zhì)資料,中央軌道大巷埋深在530m,巷道穿過(guò)山西組中下部3
3、號(hào)煤層,煤層賦存穩(wěn)定,厚度5.1m~6.1m,以亮煤為主,暗煤次之,中央軌道大巷頂?shù)装逯饕獮槟鄮r和細(xì)粒石英砂巖,中等穩(wěn)定。 </p><p><b> ■ </b></p><p> 2 斷層帶圍巖應(yīng)力分布特征 </p><p> 中央軌道大巷附斷層較多,形成了斷層群,多斷層及交叉斷層造成了巷道附近圍巖應(yīng)力分布的異常,為了有效的控制巷道變
4、形,需要分析圍巖受力特征和支護(hù)難點(diǎn)。 </p><p> 2.1 在斷層帶附近應(yīng)力值偏小,隨著離斷層面的距離增大,應(yīng)力值也逐漸增大到原巖應(yīng)力狀態(tài),并且應(yīng)力性質(zhì)也由拉應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)為壓應(yīng)力,斷層的形成根本原因是兩個(gè)主應(yīng)力差造成的剪應(yīng)力超過(guò)巖石的抗剪強(qiáng)度時(shí),巖石就產(chǎn)生破裂并進(jìn)一步產(chǎn)生位移,造成應(yīng)力釋放。 </p><p> 2.2 水平構(gòu)造應(yīng)力作用下,在斷層附近都產(chǎn)生了不同程度的應(yīng)力集中,尤其
5、是在斷層的中心部位;在斷層的尖滅和拐角處和兩條斷層的交匯處,也都產(chǎn)生了比斷層其它部位更集中的、不同程度的應(yīng)力集中現(xiàn)象,斷層交叉處應(yīng)力集中程度最高。 </p><p> 2.3 中央軌道大巷附近為斷層的集中地,大斷層及派生的曉斷層造成了地應(yīng)力場(chǎng)的異常區(qū)域,巷道局部區(qū)域圍巖應(yīng)力非常集中,應(yīng)力高。從井下巷道支護(hù)方面來(lái)考慮,斷層帶附近圍巖難以控制的主要原因是地應(yīng)力場(chǎng)異常造成圍巖強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的變化,而變化的結(jié)果一般而言就是
6、形成構(gòu)造破碎帶,構(gòu)造破碎帶成為該類型巷道控制的難點(diǎn)[1-2]。 </p><p><b> 3 支護(hù)方案 </b></p><p> 依據(jù)工程環(huán)境、圍巖應(yīng)力分布特征及支護(hù)難點(diǎn)分析結(jié)果,基于高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力支護(hù)理論[3-4],提出采用高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿支護(hù)技術(shù)控制。設(shè)計(jì)中央軌道大巷斷面呈直墻半圓拱,掘進(jìn)寬5.74m,直墻高1.5m,支護(hù)方案如下:錨桿桿體為φ22左旋無(wú)縱筋
7、螺紋鋼筋SMG500,W鋼護(hù)板厚度5mm,寬280mm,長(zhǎng)度450mm。頂幫錨桿間距950mm,排距1200mm。錨索材料為φ18.9mm,1×7股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線,長(zhǎng)度為6300mm,每隔一排打三根錨索,間距1900mm,排距2400mm,設(shè)計(jì)中央軌道大巷噴射混凝土的厚度均為120mm。錨桿預(yù)緊扭矩要達(dá)到400Nm,但禁止超過(guò)550Nm,錨索預(yù)緊力要求不低于250kN。 </p><p>&l
8、t;b> ■ </b></p><p><b> 4 支護(hù)效果評(píng)價(jià) </b></p><p> 為了檢驗(yàn)巷道支護(hù)效果,在中央軌道大巷中設(shè)置礦壓觀測(cè)站,對(duì)巷道表面位移、頂板離層以及錨桿、錨索受力進(jìn)行了監(jiān)測(cè),表面位移觀測(cè)曲線如圖2所示,頂板離層儀變化曲線如圖3所示。 </p><p><b> ■ </b&
9、gt;</p><p> 頂?shù)装遄畲笠平繛?7mm,兩幫最大移近量25mm,左幫最大移近量為14mm,隨著開(kāi)挖時(shí)間巷道的變形量逐漸減小,在距離掘進(jìn)工作面30m范圍內(nèi),增加幅度大,兩幫增幅為5mm/天,頂?shù)装逶龇s3mm/天,巷道整體變形量小,頂板離層監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,淺部離層為18mm,深部離層8mm,隨著逐漸遠(yuǎn)離掘進(jìn)工作面趨于穩(wěn)定。結(jié)合錨桿錨索受力可知,巷道開(kāi)挖初期,錨桿、錨索施加了較大預(yù)緊力,及時(shí)起到控制淺部
10、離層作用,沒(méi)有出現(xiàn)大的離層現(xiàn)象,巷道的支護(hù)效果良好??梢?jiàn),巷道變形初期就采用了有效的支護(hù)方案控制了圍巖變形。 </p><p><b> 5 結(jié)論 </b></p><p> 5.1 分析了中央軌道巷圍巖環(huán)境,中央軌道處于斷層群,大巷埋深大,地應(yīng)力高,圍巖破碎,屬于復(fù)雜困難支護(hù)巷道。 </p><p> 5.2 研究了斷層群對(duì)圍巖應(yīng)力分布
11、影響,掌握了斷層附近圍巖應(yīng)力分布特征,斷層群附近巷道難以控制的主要原因是地應(yīng)力異常和構(gòu)造破碎帶的影響。 </p><p> 5.3 根據(jù)中央軌道巷圍巖巖性特征,結(jié)合該類巷道控制難點(diǎn),提出采用高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿支護(hù)技術(shù)控制圍巖變形,有效地解決了中央軌道巷支護(hù)難題。 </p><p><b> 參考文獻(xiàn): </b></p><p> [1]康紅
12、普,王金華.煤巷錨桿支護(hù)理論與成套技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2007. </p><p> [2]陳炎光,陸士良.中國(guó)煤礦巷道圍巖控制[M].北京:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,1994. </p><p> [3]何杰,王中奎,李光營(yíng).復(fù)雜地質(zhì)條件下大斷面切眼支護(hù)技術(shù)[J].煤礦開(kāi)采,2012,17(4):60-6;72. </p><p> [4]馬長(zhǎng)樂(lè),吳
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