钢管混凝土支架支护技术在益新矿的应用.pdf

江西煤炭科技 J I ANGXI COAL S CI ENCE & TECHNOLOGY 2 O l 3年 第 1 期 N01 2 01 3 钢 管混 凝土 支架支护技术在益额 矿的 应用 金 海城 ， 陈贵林 ( 黑龙 江龙 煤矿业集 团股份有 限公 司 鹤岗分公 司， 黑 龙江 鹤 岗 1 5 4 1 0 0 ) 摘要 ： 叙述 了混凝土支架 支护系统在益新煤矿深部 软岩 地质条件 下的应用 ， 依据 现场实践 ， 提出 了混凝土支 架支护系统 适用范围 。 关键词 ： 矿山压力 ； 软岩 ； 钢 管 ； 支架 中 图 分 类 号 ： TD3 5 3 3 文 献 标 识 码 ： B 文 章 编 号 ： 1 0 0 6 2 5 7 2( 2 0 1 3 ) 0 1 0 0 7 3 0 2 Ap p l i c a t i o n o f Re i n f o r c e d Co nc r e t e S u p p o r t Te c h n o l o g y i n Yi x i n Co l l i e r y J i n Ha i c h e ng， Ch e n Gui l i n ( He g a n g Br a n c h，He i l o n g j i a n g L o n g ma y M i n i n g Gr o u p C o ，Lt d ，He g a n g ，He i l o n g i i a n g 1 5 4 1 0 0 ) Ab s t r a c t ：Ac c o r d i n g t O s i t e p r a c t i c e，t h e pa p e r d i s c u s s e s t h e a p p l i c a t i o n o f c o n c r e t e s u p p o r t s y s t e m u n d e r g e o l o gi c a l c o n d i t i o n o f d e e p s o f t r o c k i n Yi x i n Co l l i e r y a n d p r o p o s e s i t s a p p l i c a b l e s c o p e Ke y wo r d s ：mi n e p r e s s u r e；s o f t r o c k；s t e e l p i p e；s up p o r t f r a me 1 简 述 益新煤矿 四水 平 南一 运输 石 门 区是 四水平 首采 区运 输石 门 ， 巷道标高 一4 5 0 m， 施 工区域地质构造 复杂 ，F 。 断 层构造影 响区域 施 工。该 矿 以前采 用传 统 的支 护方 式 在 四水 平南一 石 门区域 曾多次 掘进 巷道 ， 均 未成 功 ， 具 体 表 现 为巷道支护系 统在 矿 山压 力 的作用 下失 效 ， 巷道 底 鼓 ， 顶板 下沉 ， 两帮突 出。 益新煤矿 四水平南 一运 输石 门先期 施工 2 i 0 m， 采 用 的巷 道支护系统 ( 3 6 U 型钢 拱形 支架 见 图 1 ) 已经 失效 ， 龙 煤集 团矿建 2 3处一工 区 O 8队( 原 2 9队) 于 2 0 1 0年 5月 5 日承接该项工 程 ， 采 用钢 管 混凝 土 支护 系统 ， 需 恢复 后 掘 进 。到 2 0 1 0年 1 2月 1 0日， 恢复 2 1 0 m， 掘进巷 道 1 2 0 m， 经过效果检验 ， 钢管 混凝土支架支 护系统适 用 于深 部软岩 条件 。为加快施 工进 度 和降 低 成本 ， 从 2 O l 1年 1月 起采 用 中空 注浆锚索支 护系统 ， 到 2 0 1 2年 7月 3 1日， 共安装 中 空注浆锚索 8 2 0根 ， 其 中 ： 7 3 m规 格 5 1 0根 ， 2 8 m 规格 3 1 0根 ， “ 一梁 五索” 的组合 2 0 8组 ， 支护新掘巷道 2 0 5 I r t 。 注浆时根据工作 面实际情况施工 ： 煤体抽漏严 重时 ， 注浆 管问排距 分别为 1 0 0 0 mm一2 5 0 0 mm， 每排 5 根 ， 每 根注浆 管注入量为 0 2 t ； 煤 体较稳定 时 ， 如 巷道个 别部 位有抽漏 预 兆时 ， 单 独设 注浆管 ， 每 根注 浆管注入量 0 2 O 5 t 。 图 I架棚注浆示意 图 2 支护 设 计 方 案 的 选 择 依 据 南一轨 道石 门已掘巷 道 的变形 情况 ， 参考 鹤 岗 矿 区深部软岩巷道 支 护 的研究 研 究成 果 ， 该 项 工 程施 工 区域属 于鹤岗矿 区深部 软岩 区域 ， 传 统支护 工艺 不适用 于 该项施工 。工程技术人员选择 二种新 支护工 艺 ， 即钢管 混 凝土环形支 架支护 系统 和 注浆 锚索 支护 系统 进 行现 场 试 验 。本文就钢 管? 昆 凝 土支架支 护等统作简要介绍。 2 1钢 管 混 凝 土 支 架 ( 1 )支护方案 采用钢管 混凝 土环形 支架 支 护 ( 见图 2 ) ， 钢管混 凝士 增强 了传统支架 的支护强度 ， 混 凝土 钢管壁后 充填碎石 起 到让压作用 。拆 除失效支架前 的注浆 ， 加 固围岩形成 混凝 土管体 符合 鹤 岗矿区 深部 软岩 巷 道支护 的研 究 提 出 的 7 3 新 的支护理念。 ( 2 )支护设计 临 时支 护 ； 采用 瑞米 1号 加 固剂 进行 工作 面预 注 浆 ， 浆液 配比为 1：1 ， 前探 锚杆 间距 2 0 0 mm， 与掘进方 向 一 致 ， 3 5 m 与 5 m 两 种规 格 间隔 布置 ， 锚 杆 材料 为 (I ) 2 0 mm左旋无纵筋螺纹钢 。 永久支护 ： 钢管混 凝土支架 为 圆形 闭合支 架 ， 分三 段 ， 采用套简式组合 ， 支架所用钢管为 9 1 5 9 mm8 mm无 逢钢管 ， 圆形支架 的净规格为 4 4 m， 棚距 5 0 0 mm， 设一 个加 注孑 L 和 2个排 气孔 ， 并 配有丝 堵 ， 每架 设 5道 筋 巴力 拉杆 ， 混凝土标号 为 C 3 0 ， 配 比为水泥 ：沙子 ：石子 一1： 1 2 6：2 4 5 ； 水灰 比 0 4 4。 图 2 圆 形 钢 管 混 凝 土 支 架 钢筋 网规格为 1 m2 m， 沿支 架外侧 周边铺 设至 两 帮底脚 ， 相邻钢筋 网搭接 宽度 1 O 0 mm， 每架 铺设 7片 ， 喷 射混凝土标号为 C1 5 ， 配 比为水 泥 ： 沙子 ：石子 =1：1 8 7 ：2 2 4 ， 水灰 比 0 5 7 ， 喷厚 1 5 0 mm。 2 2 钢管混凝土支架的施工 ( 1 )支护工艺 首先将原有巷道 内的 U型 钢支架 按照 由外 向里 的顺 序逐架拆除。拆 除支 架前 采用 瑞米 1号 加 固剂 对工 作 面 进行预注浆 ， 然后 每拆 除 1架棚 打 前探 锚杆 进 行 临 时支 护 ， 按设计棚距用风 镐开 挖临 时支 护 内的岩石 ， 达 到设计 规格后架设 空钢管 支架 ， 支架 外侧铺 钢筋 网， 网后充 填矸 石 ， 每安装 1 O架 ( 或 2 0架) 空钢管 支架集 中灌注一 次混凝 土 ， 最后按设计厚度 喷射混凝土 。 ( 2 )施 工 方 法 工作面 预注 浆 ， 采用瑞 米堵 水 加固 1号 ， 按 1：1 配 比混合。注浆技 术参 数见 表 1 。施工 时 A、 B两种 材料 按 1 ： 1的体积 比注入 ， 浓度 固定 。注浆压 力视围岩 裂隙发 育程度而定 ， 最高 为 1 8 MP a ， 泥质 围岩 时 ， 注浆 压力 要相 应提高。一根注浆管 的注浆量为 t PP 。M V 式 中 ： t 为一根注浆管 的注浆量 ； P为浆液浓 度 ， 取 1 3 5 t m3 ； P 为变动系数 ， 取 1 0 5 ； M 为裂 隙率 ， 取 0 1 0 ； V为一 根 注浆管 的注浆范 围内的体积 ， 约为 1 2 6 m。 。 代人数值 ， t 一0 1 5 。 整个巷道断面布置 8根注浆管 ， 总注浆量为 1 2 t 。 7 4 注浆浆 液最小渗透空隙 0 1 4 mm， 注浆扩散 半径 3 m 左右 ， 可根据 注浆量控制注浆时间 ， 当每 孔注满 0 1 5 t 时 ， 停止 注浆 ； 也可通 过注 浆压 力控 制注 浆时 间 ， 开 动注浆 泵 后设置 一定注浆速度 ， 当注浆压 力达 到定额压 力时停 止注 浆 。 根据浆液扩散半径 3 m 可以预估 ， 巷道 横断面上 注浆 加 固有效宽度可达 3 m 以上 ， 巷 道掘进方 向超前加 固宽度 也可达 3 m 以上 。因此 ， 每掘进 2 8 m 注浆 加 固一次 ， 满 足两排注浆管搭接长度 的要求 ， 即可保 证围岩加 固的连 续 性 。 表 1注 浆 参 数 产品特性 A组分 B组 分 2 5 时 的密 度 ( g c m。 ) 2 5 时的粘度 MP a s 混合 比例 体积 比 发 泡性 能 最 大抗 压强 度 MP a 最 大粘结强度 MP a 完 全 固 化时 间 s 拉伸强度 MP a 1 02 1 2 3 20 0 4 00 6 0 4 1 0 空钢管支架架设 以激 光线为基准 ， 根据巷道支 护设计 图确定支架 各部 分的准确 位置 。 空钢 管支架架设完成后 ， 从支架 拱顶 向两侧铺设 钢 筋 网 ， 网间通 过绑 扎联 接 ， 网后 用 碎 矸石 装 袋 充 填 ， 充 实 充 严 。 空钢管 支架注混凝土 每安装 1 0架( 或 2 O架) 空钢管 支架 ， 集 中灌注一 次混 凝 土。混凝土搅拌每次 1 m。 ， 并保证均匀 ， 以防止堵管 。 3支 护 效 果检 验 从 2 0 1 1年 3月 2 0日开始施工 ， 截止 2 0 1 1年 1 2月 3 1 日， 共架设钢管混凝土支架 8 2 5架 ， 支 护巷道 3 3 0 m， 其 中 ： 修 复巷道 2 1 0 m， 新掘巷道 1 2 0 m。 通过对修复 后和新 掘巷 道 的观测 ， 巷道 顶 、 帮和底 板 移变形量符合巷道质量管理标准 ， 直 接观察 和实 际量 测都 证 实支架没有发生变形 。 4 结 语 鹤 岗矿区开采水平逐渐向深 部延深 ， 深 部软岩 巷道支 护 的方式和标 准亟待 确定 。在益 新 四水平 南一 石 门恢 复 和掘进 的工程实践表明 ， 钢管混凝 土支架支 护系统 能应用 于类似益新煤矿 深部软岩 地 质条 件 的巷道 维修 和掘进 的 支护 。 作者简介 ： 金海城( 1 9 6 3 一 ) ， 男 ， 黑龙 江通河人 ， 毕业 于抚 顺煤矿 学校矿建专业 ， 工程 师 ， 从事煤矿技术管 理工作 ， 现任黑龙江龙煤 矿业集 团股份有限公 司鹤 岗分公 司开拓技术部副部 长。 收稿 日期 ： 2 0 1 2 1 O 一1 1 编辑 ： 叶忠群