【摘要】由于礦井剩余可采資源不多，為提高礦井服務(wù)年限，工作面基本為窄小煤柱布置，巷道底鼓嚴(yán)重，本項(xiàng)目從解決現(xiàn)場實(shí)際問題入手，通過現(xiàn)場實(shí)踐與分析，提出了巷道掘進(jìn)和回采期間底板治理方案，采用爆破錨桿卸壓錨固注漿加固反拱底板技術(shù)及施工工藝施工，為類似工程施工提供了依據(jù)，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。
1概況
采礦活動(dòng)中巷道的掘進(jìn)或回采影響引起圍巖的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，這種變化總的趨勢是圍巖向巷道內(nèi)產(chǎn)生位移，尤其是這種位移的不均勻性突出表現(xiàn)在底板上。主要是因?yàn)榻瓴傻V深度的增加以及對頂板和兩幫的錨固的主動(dòng)支護(hù)性能，致使地壓轉(zhuǎn)移。而底臌的治理卻一直缺乏即經(jīng)濟(jì)又有效的方法。強(qiáng)烈的底臌不僅帶來大量的維修工作，增加了維修費(fèi)用，而且還影響了礦井的安全。
爆破錨桿卸壓錨固注漿加固反拱底板技術(shù)及施工工藝研究項(xiàng)目在靖遠(yuǎn)煤業(yè)公司紅會四礦4701綜放工作面運(yùn)輸順槽掘進(jìn)過程中進(jìn)行了施工試驗(yàn)。
4701作面布置在紅會四礦西格拉向斜北翼，工作面走向長1300m，傾斜長120m，工作面上鄰4601煤二工作面和4602工作面，下部為未開采區(qū)，北鄰4702工作面，南為井田邊界線。該工作面設(shè)計(jì)采用綜放開采技術(shù)進(jìn)行回采。煤層總體趨勢是南高北低，南薄北厚，均厚度為6m。工作面老頂為含礫粗砂巖，厚度為17m，直接頂和偽頂缺失，直接底為粉砂質(zhì)泥巖，老底為細(xì)砂巖。4701運(yùn)輸順槽設(shè)計(jì)施工長度為1300m，采用錨網(wǎng)支護(hù)，在施工過程中巷道在不同位置不同程度發(fā)生了底臌現(xiàn)象，底臌量在100-1600mm之間，不能滿足巷道的正常使用，往往是前方掘進(jìn)，后面接著維修，嚴(yán)重影響著礦井正常的采掘接續(xù)，提高了支護(hù)費(fèi)用投入。
2.底板支護(hù)研究方案
目前國內(nèi)外關(guān)于巷道底臌的防治措施主要有加固法和卸壓法。加固法的主要方法有：1底板錨桿；2底板注漿；3封閉式金屬支架；4混凝土反拱等。卸壓法的主要方法有：1底板切縫卸壓；2底板鉆孔卸壓；3底板松動(dòng)爆破卸壓；4兩幫切槽卸壓；5頂部卸壓槽等。以上僅是針對巖層巷道，多是從底板對底臌進(jìn)行控制，而煤層回采巷道底臌的控制一直是個(gè)棘手的問題。
2.1現(xiàn)有治理方案分析
目前，國內(nèi)外底鼓巷道的支護(hù)方法主要有各種形式的可縮性封閉金屬支架、底板錨桿、底板注漿、底板卸壓及混凝土反拱等。但是每一種支護(hù)方法的應(yīng)用范圍是有限的，其主要原因：
?、購?fù)雜地層條件下深部巷道的支護(hù)理論不完善，支護(hù)形式不當(dāng)；
②錨桿支護(hù)機(jī)制不明確，錨桿及參數(shù)選擇不合理；
?、坼^桿的錨固與破碎的圍巖不耦合。
如果底鼓巷道不能選擇正確的支護(hù)方法和支護(hù)參數(shù)，往往造成前面巷道剛剛修復(fù)好，后面巷道又開始繼續(xù)變形。在底板方面表現(xiàn)為前面掘進(jìn)，后面又開始挖底落軌，而且隨著修復(fù)量的加大，其修復(fù)難度和修復(fù)費(fèi)用越來越高。因此，在深部巷道施工及修復(fù)過程中，必須根據(jù)圍巖的地質(zhì)條件和地壓的實(shí)際情況選擇合理的支護(hù)方法及支護(hù)參數(shù)。
對發(fā)生底鼓的巷道，其支護(hù)方法應(yīng)該根據(jù)圍巖及底板的應(yīng)力及破壞情況，采用聯(lián)合支護(hù)方法，才能有效地進(jìn)行支護(hù)并控制底鼓的發(fā)生。
3.結(jié)論
利用管縫式錨桿的管內(nèi)爆破，爆炸沖擊波在管縫錨桿的底端產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊膨脹作用，使管縫錨桿端部強(qiáng)烈與孔壁擠實(shí)并擴(kuò)張，與巖體形成一體結(jié)構(gòu)?？朔斯芸p式錨桿的短部錨固力不足的嚴(yán)重缺陷這一長期無法解決的問題。同時(shí)，爆破所產(chǎn)生的爆生氣體迅速充滿管縫錨桿內(nèi)部，高溫高壓的爆生氣體時(shí)管縫錨桿整體再次產(chǎn)生膨脹，與圍巖緊密結(jié)合使錨桿能夠在錨固全長范圍內(nèi)有足夠的錨固力。錨桿的錨固效果明顯提高。爆破作用在底板產(chǎn)生裂隙帶的形成，將導(dǎo)致應(yīng)力集中向深處轉(zhuǎn)移，這個(gè)過程可借助于彈性問題的數(shù)值解，炸藥的內(nèi)部作用，一方面表現(xiàn)在形成了空腔、壓實(shí)了周圍的介質(zhì)，提供了更多的可壓縮空間；另一方面，裂隙帶構(gòu)成了地梁效應(yīng)，阻擋了下部巖層的上鼓。使用爆破卸壓過程的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其爆破作用使底板內(nèi)部巖體裂隙開裂，增加了注漿效果。根據(jù)底板力學(xué)狀況分析，底板弧形可以改善底板的受力狀態(tài)，更好的承載底部應(yīng)力，減少底臌量。
經(jīng)力學(xué)分析，當(dāng)煤層遇到軟弱帶時(shí)利用錨索加固頂板可以使圍巖應(yīng)力發(fā)生變化。應(yīng)力的深部轉(zhuǎn)移可以減少底臌量。
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