高地压矿井特殊地点支护方法的研究

发表时间:2020/9/29   来源:《工程管理前沿》2020年18期   作者:汪飞
[导读] 高地压矿井岩层结构复杂区域、构造应力突显区域,
       汪飞
        淮沪煤电有限公司丁集煤矿  安徽淮南  232142
        摘要:高地压矿井岩层结构复杂区域、构造应力突显区域,整体围岩强度恶化、临近开采影响等多种因素综合作用下的巷道占较大比重。这类巷道一直以来以锚喷、架棚等单一支护形式为主,支护效果不理想,巷道变形量大,巷道维护周期短,返修、复修工程量多,维护成本高,维护状况恶劣。采用合理的支护方式,显得尤为重要。
1引言
        淮南矿区随着矿井开采深度的不断增加,冲击地压对煤矿产生的威胁程度越来越大。丁集煤矿地质条件尤其复杂,地质构造多,采深大,地应力高。
2井下巷道现状
        从往年巷道修复量看,要投入大量人力、物力进行巷修。正常的生产准备受到影响,生产系统遭到破坏,矿井安全环境恶化,不仅制约了矿井安全生产,也难以适应矿井高产高效建设的需要。采区主体巷道维护周期仅有6-8个月,巷道在采动影响下,一年内往往修复2-3次,部分矿井巷道失修率居高不下。反复修复,巷道变形量大,运输系统受到严重破坏,综采面设备无法进入工作面,采区生产准备受到制约。特别时高应力、围岩破碎带,采用合理的支护方法是重中之重。
3支护方法的研究
        采用合理的支护方式,在围岩变形对支护施加荷载的情况下,支护会利用自身的刚度及强度来缓解围岩变形,继而达到稳定的作用。围岩在变形的情况下产生对支护的作用力,而支护的应力又会约束围岩变形,通过围岩与支护间的相互作用与平衡来保持围岩稳定,而只有保持围岩的稳定才能保持巷道稳定。此外还应把握好支护时间,如果支护过晚,在围岩已经出现破坏或即将冒落的情况下支护,支护将承受额外的冒落围岩的作用,将会影响支护效果。因此,为了加强井下巷道的稳定性,应保证采用正确的支护方法,并切实把握好支护时机。以下是在高应力、破碎带等特殊地段的支护方法。
        3.1混凝土支护法
        运用混凝土支护法通常是在巷道掘进时遇到较大的破碎带的情况下使用,在这种情况下巷道顶部容易发生坍塌,继而致使巷道两边坍塌,利用混凝土支护通常是在巷道两边进行混凝土浇筑,构成混凝土支壁墙,并用钢梁圆木撑顶,在边掘处加以浇筑。
在快速掘进2m后对墙体进行浇筑,墙体浇筑的过程中应进行钢梁的预埋工作,利用槽钢在间距小于1m的情况下将钢梁的顶部用圆木打实。

但需要注意的是,在遇到破碎带时应立即掘进2m,并在巷道顶部及两侧没有发生变形前快速完成墙体的浇筑工作,挖掘出成形的巷道,并且在混凝土支壁完成及养生期之前,因此时的支壁抗压强度较弱,巷道顶部的压力会集中到模板支架上,模板支架要有较大的抗压强度,在支模的过程中利用方形进行支护,使得模板具有较强的抗压能力,避免因侧倒和偏离造成坍塌。
        在混凝土支护墙养护5~7天后,不能实施施工操作,以防混凝土结构出现裂缝,对墙体造成破坏,减弱支护的强度。此外,还可以利用防爆技术防止混凝土造成破坏,但在布炮时应注意利用多个布炮孔,并适当减少炸药用量,防止对混凝土造成破坏。所以在混凝土支护过程中,在掘进2m~3m时就应该利用混凝土对支壁进行浇筑直到通过破碎带为止。
3.2锚杆钢梁支护法
        采用锚杆钢梁支护法通常是在沿脉矿井掘进时运用,因为矿脉较大,容易造成顶板坍塌,而围岩的固定性又较好。采用这种方法先在掘进3m~5m后,巷道顶板出现小于1m的坍塌的情况下,在巷道两旁分别打上几个锚杆眼,并在布置锚杆眼时采用倒三角形的方式,而高度大多设置在距离顶板30m以上的位置,用角钢把钢梁连接成一个整体,防止在掘进的同时发生爆破,导致钢梁崩塌。再用20mm的钢板将钢梁与锚杆焊接在一起,在架设好的钢梁顶部用圆木打实,然后继续掘进,在掘进的过程中同时做好支护工作,保证矿脉地段的安全性。
3.4钢筋混凝土支护法
        采用钢筋混凝土支护法通常是在井下地质情况差,同时矿脉宽度大于1m的情况下使用,因为这时矿岩的稳固性不好,容易发生安全事故,威胁矿井工人员的生命安全。采用这种方法首先应在沿脉上挑1m,播掉沿脉上方的浮石,并在原来巷道底板上方进行水平方向拉线,保证两侧垂直岩面设置间距在0.8m,并且锚杆眼眼深1m,从而避免后期上挑部位出现侧壁脱落的情况。而在打完锚杆眼进行第二次上挑时,应保持上挑的高度合理,能达到切割槽的高度,在这时填平沿脉掉下的矿石,保证顶板和矿石堆间的距离差不多是切割槽的高度,减少上部与下部的暴露面积,保证巷道的安全性。在插完浮石和锁扣支护后,应在平整后的矿堆上进行模板铺盖,并在不平整的地方用圆梁铺平,进行布设钢筋网工作,并进行混凝土假底浇筑,而后在浇筑的7天时间里进行养护,在养护过后装运底部矿石堆,用这种分段施工方法,保证安全通过矿脉地段。但在施工时应注意每项工序都是在25m以下的低控条件下进行,因为控顶较低不需要太多支护,由此不仅可以减少材料费用的支出,还能降低施工人员的工作强度。
4结语
        井下巷道支护施工的重要性不言而喻,因此在支护过程中一定要根据实际情况选择合理的支护方法,保证井下矿井不会发生毋塌,保障井下矿工人员的生命安全,在遇到一些比较棘手的情况时,可以换角度考虑问题,用特殊的支护方法施工,保证井下作业的安全性,并逐步改善支护方法。

参考文献:
[1吕英复杂地质条件下巷道支护方法的选择[J] .煤炭技术,2013,32(7):670-672.
[2]史晓瑞,崔千里,王永平,等,浅埋深近距离煤层回采巷道支护技术研究[J].中州煤炭,2014(11):278-279
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