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围岩有关论文格式模板,关于矿井深部巷道维修支护方式与应用相关大学毕业论文

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[摘 要]巷道维修支护技术的关键是如何对破碎松动围岩加固补强,如果维修时间掌握不好,如在围岩剧烈活动期,在高地压尚未重新分布完毕之前进行,则支护效果不佳,一般支护方法很难保证巷道支护完好;如维修支护时间滞后,待变形严重后维修,巷道的有害变形将会加剧,巷道冒顶的可能性增加,围岩破碎松动的范围将加大,给巷道维修工作带来极大的困难,不但成本增加,安全性也没保证,因此,矿井深部在围岩运动不强,基本完整的情况下确定巷道维修支护方式是一个关键问题.

[关 键 词]矿井深部支护方式研究

一、推广理由

河南煤化集团鹤煤三矿矿井目前巷道支护方式主要采取的是:岩巷第一次支护锚网喷、架U型棚,个别地段加打锚索;煤巷第一次支护打锚杆挂网、架U型棚,个别地段加打锚索.

矿井目前巷道维修主要采取的是:架U型棚、补喷、恢复原来的巷道设计断面、处理巷道帮顶,局部底鼓挖底等;二水平大巷以上巷道采取架U型棚维修后,巷道基本破坏不大;二水平大巷以下如三水平行人下山、轨道下山、三水平南大巷等采用直接架U型棚支护后,一般10~12个月巷道就要返修一次,增加矿井维修费用.

巷道维修支护技术的关键是如何对破碎松动围岩加固补强,如果维修时间掌握不好,如在围岩剧烈活动期,在高地压尚未重新分布完毕之前进行,则支护效果不佳,一般支护方法很难保证巷道支护完好;如维修支护时间滞后,待变形严重后维修,巷道的有害变形将会加剧,巷道冒顶的可能性增加,围岩破碎松动的范围将加大,给巷道维修工作带来极大的困难,不但成本增加,安全性也没保证,因此,矿井深部在围岩运动不强,基本完整的情况下确定巷道维修支护方式是一个关键问题.

1、锚网喷支护的作用原理

1)锚杆支护

(1)预应力作用.锚杆打进岩体后,将层理、节理发育的岩层串联在一起,在眼孔口处加设垫板,加设垫板实际上等于给锚杆以预应力,由于锚杆有预应力,当围岩应力释放,岩体出现裂隙产生强拉应力时,锚杆的预应力可以起到阻止裂隙的继续扩大,增加了岩体的抗剪强度,使围岩被锚紧,形成承载体.

(2)围岩补强作用.巷道开掘后的壁面是双向受力状态,它的稳定程度比三向受力相差很多.而要使巷道壁面迅速达到三向受力状态,锚杆可以是巷道围岩壁面得到补强作用.

(3)组合和悬吊作用.在巷道层状顶板上安装锚杆,提高了顶板岩层的承载能力,能有效地阻止岩层的层间错动.可以将层状岩层组合成一个梁,减少扰度,自然就增加了围岩的抗弯强度.


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(4)挤压加固和防止风化作用.在锚喷支护作用过程中,一方面,在锚杆孔全长范围内,阻止岩块的错动滑移,因而围岩变形受到抑制;另一方面,当围岩产生少量位移时,锚杆受拉,对围岩产生约束力,不仅能阻止围岩继续变形,而且两锚杆间的岩块在约束力的挤压下,产生“成拱效应”.喷射混凝土提高岩体的粘结力和内摩擦力,从而提高了围岩的强度.同时喷射混凝土层封闭了围岩,能够防止因水或风化作用造成的围岩破坏剥落.

(5)改善围岩应力状态作用.巷道检修刷面达到设计断面后,及时喷射一层具有早期强度的混凝土,一方面,将围岩表面的凹凸不平处填平,消除因岩面不平引起的应力集中现象,避免过大的集中应力造成围岩破坏;另一方面,使巷道周边围岩由双向应力状态变成三向应力状态,提高围岩强度.同时,给布置钢筋网也起到很好的作用,能使钢筋网紧贴围岩.

2)挂网的作用

增加喷层厚度、防止围岩脱落的作用.挂网后,可使一些松动的围岩不脱落,锚杆不外露,喷射混凝土后,使松动的围岩形成一个自然拱,锚杆全长能起到锚固作用,钢筋网可提高喷层抗弯与抗大变形的能力.

3)喷射混泥土的作用

由于喷射混凝土和岩石的紧密粘结,不能能防止围岩的局部破坏,而且还将不稳定围岩“组织”成为承载结构的一部分,即把原

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来的荷载变成结构,提高承载能力.

2、支护方案选择

从加固围岩考虑能改变岩体结构与力学性能,充分调动围岩自身支撑能力,选择支护方案为锚杆、钢筋网、喷射混凝土联合支护方案.

1)支护参数

(1)锚杆.选用直径18×1800的树脂锚杆;间排距500×500mm±100mm;锚杆角度≥750(与设计角偏差±30)锚固剂采用K2335型树脂锚固剂(材质、规格、配比、性能合格);锚杆锚固力:80KN.

(2)钢筋网(材质、规格、品种和焊接质量合格).选用直径φ6.5mm普通圆钢,网孔距100×100mm,每片网的规格为800×800mm,网片搭接为一个网格,用10#铅丝格格相互扭接牢固;(初喷钢筋网外保护层的喷层厚度不小于20mm,不大于40mm)

(3)喷射混凝土.混凝土选用32.5#水泥、河沙、石子,配比为:1:2:2;河沙以中沙、粗沙,含水量控制在4~6%,可减少飞扬,又不堵塞管路,使用前过筛;石子要求最大粒径不得大于15;喷射混凝土厚度:100,基础深度:100,喷射混凝土强度不得低于C20.速凝剂要求初凝小于3min,终凝小于10min,掺入量为水泥重量的2%~4%;

二、项目实施过程

1、时间与范围:2010年6月在矿井三水平-550m.

2、巷道维修地点:三水平-550m外水仓.

3、措施:

1)概况:三水平-550m外水仓属矿井深部在掘巷道,设计全长330m,该巷道顶底板岩性属泥岩易脱落,再加之地压影响,掘进至80m处已掘巷道压力增大、顶板下沉,对掘进工作造成一定的威胁,所以必须对已掘巷道进行维修二次支护.

2)施工工艺

扩刷断面→敲帮问顶打→打顶部锚杆眼→挂顶网→喷浆→打两帮锚杆眼→挂网→喷浆→5m后复喷.

3)主要技术措施

(1)施工人员爱护好在掘巷道风筒.

(2)爆破作业坚持“一炮三检、三人连锁、去二回一”制度,站岗人员必须拉警戒绳,严禁私自撤岗.

(3)坚持敲帮问顶制度,正确使用超前支护.


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(4)搞好工程质量、文明生产.

(5)注意躲避来往车辆.

三、推广实施效果分析

1、验证时间

根据整修巷道的实际长度,每20m布置一个观测断面,每个观测断面布置5个测点;即正顶一个,两肩窝各一个,两帮拱基线下500mm各一个;每月观测一次,连续观测6个月.

2、使用效果

1)锚固力检测.用锚杆拉力计做抗拉力实验,经抽样检测锚固力能达到60KN以上满足要求;

2)喷后检测.用喷射混凝土厚度检测仪检测喷射厚度,达到140mm以上为有效范围内.

3、存在的问题改进及处理

根据锚网喷支护在该巷的实施与使用效果检测以及服务时间长、矿井深部的地压情况该巷再套架U36型棚加强支护.

四、经济安全及社会效益分析

锚网喷支护给围岩一定的支护强度,与围岩共同组成支护体系,能有效地提高支护结构的承载能力,防止围岩松动圈继续扩大,增强了围岩的稳定性.因此,在矿井深部选用锚网喷支护巷道维修是有效途径,增强支护强度,减少返修次数,节省财力、物力、人力其经济效益显著.

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作者简介:

王红卫,1969年7月生,男,助理工程师,2010年毕业于河南理工大学煤矿开采技术专业,现任河南煤化鹤煤集团三矿巷修一队主管技术员.

参考文献:

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