顾桥780南翼胶带大巷过破碎带施工方案doc.docx

顾桥矿-780南翼胶带大巷
过破碎带支护方案及施工工序设计

中国矿业大学矿业工程学院
淮南矿业集团 顾桥煤矿
2008年12月6日

一、工程进展现状
截止2008年12月4日，顾桥矿－780南翼轨道大巷已进入断层破碎带70余米，破碎带范围约为500余米。－780胶带大巷从三联巷和四联巷分为两段施工，四联巷段距破碎带约30m，三联巷段迎头距四联巷49m。

图1 顾桥南翼大巷施工现状（至08年12月4日）
胶带大巷设计断面净宽×中高为6.0m×4.6m。四联巷段已施工的200余米巷道全部采用架29U型棚支护，棚距600mm，两帮施工1m×1.2m间排距的Ф20×2000mm等强螺纹钢锚杆。整条巷道未进行喷浆注浆支护。巷道围岩多为砂岩、砂质泥岩和炭质泥，稳定性较好，顶板下沉与两帮移近均不超过100mm，底臌变形亦不明显。
胶带大巷三联巷段已施工的巷道支护形式与四联巷段基本相同，距迎头180m段为600mm棚距的29U型棚支护，向后至三联巷段为500mm棚距29U型棚支护。滞后迎头约250m开始喷浆注浆加固，采用深浅孔注浆方式，深孔排距3.6m，孔深2.5m，每断面7孔；浅孔排距1.4m，孔深1.5m，每断面7孔。注浆材料为325普通硅酸盐水泥。
二、破碎带施工现状及存在问题
（一）施工现状
顾桥矿南翼轨道大巷已进入断层破碎带约70m，巷道围岩为松散破碎无层理的泥岩、片冒严重。巷道采取架U29型棚支护，棚距500mm。两帮施工1m×1.2m间排距的Ф20×2000mm等强螺纹钢锚杆，锚杆托盘为150×150mm。棚腿采用相同规格的锚杆锁腿，每棚左右各一道。扒矸机距迎头25～35m，滞后扒矸机采取喷浆注浆支护。
（二）存在问题
破碎带段的轨道大巷围岩变形剧烈、围岩移近表现明显。巷道施工一周左右，U型棚即承受较大压力，棚腿扭曲、帮锚杆多被拉入围岩，托盘反卷，并有少量失效锚杆。巷道施工20d后，U型棚顶部受挤压成尖顶状，巷道底臌超过1m，两帮宽度最小3.7m，普遍在4.0m左右。
三、南翼胶带大巷道破碎带施工方案
南翼轨道大巷已入破碎带的70余米巷道的岩性为松散无层理泥岩，采用常规架锚注支护难以有效控制巷道围岩，而且该段巷道工期要求严格。确定合理的围岩控制方案时应既要考虑围岩控制又必须兼顾施工速度。这里必须提出的是，如果过于关注超赶工期或进尺则难于有效控制围岩，则肯定造成支护失败，甚至产生安全隐患。
提高巷道顶板区域围岩的完整性，增强围岩的承载能力是大断层破碎带围岩控制的首要选择，注浆是最佳的方式，包括超前预注浆、适时注浆和滞后稳定强化注浆，并优化锚杆、架棚、喷浆和二次注浆在时间和空间上的顺序。
根据轨道大巷进入破碎带的状况来看，巷道穿过断层面时围岩破碎极为严重，岩性为类土松散体，围岩自稳性差，承载性亦较差，在胶带大巷穿过此段时的施工及围岩控制技术提出下述三种方案。当破碎带围岩发良较好，具备施工锚杆（索）的条件时应调整为首先施工锚杆（索），然后架棚再滞后注浆的方案。
胶带大巷过破碎带断层面时的施工方案：
方案一：预注浆锚架注支护：预注浆、架、适时喷注（紧跟扒矸机）、帮顶锚杆及关键部位锚索、滞后注；
方案二：及时注浆架锚注支护：喷、架、注（紧跟迎头）、索、滞后注；
方案三：预注浆架注锚支护：架、适时喷注（紧跟扒矸机）、帮顶锚杆及关键部位锚索、滞后注。
（一）方案一
具体施工工艺流程图2所示：
按日循环步距预注浆、架U型钢拱形支架、适时喷注（紧跟扒矸机后10~25m）、帮顶锚杆及关键部位锚索、滞后注（100m以后）。
各工序要求如下：
①超前预注浆的注浆孔布置参数及规格见中国矿大提供的《顾桥矿-780m南翼胶带大巷断层构造带围岩控制方案及支护参数设计》。
②锚杆及起拱线上方的锚索必须紧跟迎头施工，锚杆规格为M24-Φ22×2800mm，托盘规格为200×200×15mm带筋钢板，锚索钢绞线规格为Φ21.8mm×6.3m。眼孔深度6.0m，起拱线上方5根锚索，全断面共7根。
③架36U型棚，棚距500mm。棚腿采用M24-Ф22×2800mm等强螺纹钢锚杆锁腿，每棚左右各二道。两道锁腿间距400mm，上面一道距腰线500mm。也可采用4.3m锚索锁腿，每腿左右各一道。距腰线1m。
④喷浆注浆。喷浆注浆的时机初步选择紧跟扒矸机，5~10m分段循环，距迎头最远不得超过25m。
⑤其他要求：要求缩短扒矸机循环步距至10~15m，及时钉道前移送扒矸机。

图2 预注浆锚架注方案工艺流程图
（二）方案二
采用及时注浆架锚注支护方案，具体施工工艺流程图3所示：

图3 及时注浆架锚注方案流程图
迎头喷、架拱形支架、注（按日循环步距安排紧跟迎头）、帮顶锚杆及关键部位锚索（扒矸机后10~25m范围内）、滞后注（100m以后）；
请按此修改流程图及工序要求
各工序要求如下：
①架36U型棚，棚距500mm。棚腿采用M24-Φ22×2800mm等强螺纹钢锚杆锁腿，每棚左右各二道。两道锁腿间距400mm，上面一道距腰线500mm。也可采用4.3m锚索锁腿，每腿左右各一道。距腰线1m。
②喷浆注浆。喷浆注浆的时机应距迎头越近越好，最远不得超过30m。注浆孔布置参数及规格见中国矿大提供的《顾桥矿-780m南翼胶带大巷断层构造带围岩控制方案及支护参数设计》。
③滞后扒矸施工锚杆索，锚杆规格为M24-Φ22×2800mm，托盘规格为200×200×15mm带筋钢板，锚索钢绞线规格为Φ21.8mm×6.3m。眼孔深度6.0m。
④其他要求：要求缩短扒矸机循环步距至10~15m，及时钉道前移送扒矸机。
（三）方案三
采用预注浆架注锚支护方案，具体施工工艺流程图4所示：

图4 预注浆架注锚方案流程图
紧跟迎头架拱形支架、适时喷注（紧跟扒矸机后10~25m）、帮顶锚杆及关键部位锚索、滞后注（100m以后）。
各工序要求如下：
①超前预注浆的注浆孔布置参数及规格见中国矿大提供的《顾桥矿-780m南翼胶带大巷断层构造带围岩控制方案及支护参数设计》。
②架36U型棚，棚距500mm。棚腿采用M24-Ф20×2800mm等强螺纹钢锚杆锁腿，每棚左右各二道。两道锁腿间距400mm，上面一道距腰线500mm。也可采用4.3m锚索锁腿，每腿左右各一道。距腰线1m。
③喷浆注浆。喷浆注浆的时机应距迎头越近越好，最远不得超过30m。注浆孔布置参数及规格见中国矿大提供的《顾桥矿-780m南翼胶带大巷断层构造带围岩控制方案及支护参数设计》。
④滞后扒矸施工锚杆索，锚杆规格为M24-Φ22×2800mm，托盘规格为200×200×15mm带筋钢板，锚索钢绞线规格为Φ21.8mm×6.3m。眼孔深度6.0m。
⑤其他要求：要求缩短扒矸机循环步距至10~15m，及时钉道前移送扒矸机。
（四）底板控制
南翼大巷过破碎带的底板控制优先采用反拱施工，其具体参数如图5所示。

图5 反底拱底板锚索布置图
1）人工开挖底板，使底板形成反拱，反拱半径6025mm，反拱最大深度为800mm。
2）在底板中线和距离中心1.3m、2.6m位置共布置5套高预应力单体锚索，并配合400×400mm大托盘安装，对巷道弱化区进行补强。钢绞线规格为Φ21.8mm×6.3m。采用底板锚杆钻机进行打眼，眼孔深度6.0m，每孔采用三节Z2380中速树脂药卷加长锚固，以保证锚固效果；锚索排距2.0m；预紧力80～100kN，锚固力不低于200kN。
（五）围岩条件较好时的锚架联合支护方案
围岩条件较好，具备首先施工锚杆（索）时的施工流程如图6所示。

图6 锚架注方案工艺流程图
1 高性能超强预拉力锚杆索支护
（1）巷道顶板和帮部共采用19根IV级左旋螺纹钢超高强预拉力锚杆加冷拔电焊网联合支护，锚杆规格为M24-Φ22×2800mm，冷拔电焊网规格为Φ6-70×150mm。每根锚杆采用两节Z2380型中速树脂药卷加长锚固；锚杆间距700mm，排距600mm，锚杆托盘规格为200×200×15mm带筋钢板。
（2）在两排锚杆中间位置，顶板和帮部共布置7套高预应力单体锚索，并配合400×400mm大托盘安装，对巷道帮角等关键部位进行加强。钢绞线规格为Φ17.8×6.3m。眼孔深度6.0m，每孔采用三节Z2380中速树脂药卷加长锚固，以保证锚固效果；预紧力80～100kN，锚固力不低于200kN。锚索紧跟迎头施工。其他具体参数如图7所示。
2 架U型钢拱形支架和喷浆
巷道过破碎带断层面后，采用锚杆（索）支护后，应及时进行架U36型钢拱形支架进行支护，架棚滞后迎头不超过4排，当巷道围岩进一步好转时，可根据围岩变形速度等量测判断架棚的滞后时机，进行平行作业。

图7 锚杆索支护参数示意图
3 滞后注浆
注浆时机根据实际矿压观测确定，通常在滞后掘进迎头80～100m以后实施。
快硬水泥浆长短孔充填注浆：采用快硬水泥浆液，长短孔间隔循环进行施工，布置如图8所示。
短孔：进行封堵大型裂隙和浅层破碎围岩体加固；注浆锚杆长度为1.0m；注浆压力一般不超过1.0MPa，注浆量以不发生大量跑浆为准。
长孔：注浆锚杆：长度2.6m，Φ28mm钢管制成，钢管底端砸成扁状；钢管底端1.0m长度内错开钻孔，孔径由大逐渐变小，前端孔径Φ=8mm，后端孔径Φ=4mm；注浆锚杆钻头直径Φ=42mm，孔深3.0m，用空心速凝水泥卷封孔，封孔深度为1.6m；

图8 注浆锚杆（长短孔）布置图
（2）注浆顺序：从底角眼孔开始注浆，尽可能低压注浆，依次向上把棚后空区充填满。