大埋深斷層帶附近大巷支護(hù)技術(shù)研究

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)的主要開拓巷道。巷道長度約3000m，沿腰線掘進(jìn)，從煤層上方穿越到煤層下方，掘進(jìn)過程中經(jīng)過一系列斷層，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，巷道穿過山西組中下部3

3、號煤層，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)方面來考慮，斷層帶附近圍巖難以控制的主要原因是地應(yīng)力場異常造成圍巖強(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左旋無縱筋

7、螺紋鋼筋SMG500，W鋼護(hù)板厚度5mm，寬280mm，長度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)置礦壓觀測站，對巷道表面位移、頂板離層以及錨桿、錨索受力進(jìn)行了監(jiān)測，表面位移觀測曲線如圖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，沒有出現(xiàn)大的離層現(xiàn)象，巷道的支護(hù)效果良好。可見，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.中國煤礦巷道圍巖控制[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1994. </p><p>　　[3]何杰，王中奎，李光營.復(fù)雜地質(zhì)條件下大斷面切眼支護(hù)技術(shù)[J].煤礦開采，2012，17（4）：60-6；72. </p><p>　　[4]馬長樂，吳