深部动压剧烈区域大断面硐室围岩卸压技术研究
时间：2023-05-30 09:00:40 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
滕鑫麟
（冀中能源股份公司 东庞矿，河北 邢台 054000）
我国煤矿平均采深已达到700 m 左右，并以每年10～25 m 的速度递增。深部岩体所处的“三高一扰动”复杂力学环境使得深井巷道围岩呈现出变形持续时间长、绝对变形量大、收敛速度快等不同于浅部围岩的变形破坏特征，有针对性地开展系统研究具有必要性和紧迫性。
东庞矿深部水平12 采区皮带巷、轨道巷、回风巷在经历采动影响后，发生围岩大变形与支护系统损毁等剧烈矿压现象，需要进行全断面扩刷整修。21215 工作面设计停采线与大巷间煤柱为150 m，12 采区泵站硐室位于停采线与大巷之间，距离停采线约75 m，因此，当21215 工作面推进至停采线附近时，强烈的动压影响使该硐室发生更大范围剧烈矿压现象，甚至发生安全事故。此外，当21215 工作面开采完后，该硐室仍将服务于12 采区其它工作面，常规的支护手段不能满足于21215工作面及强采动影响。
东庞矿12 采区大断面集中供液泵站硐室围岩内部卸压控制措施有7 项：①顶板及两帮补打注浆锚索梁桁架；
②底板两底角开挖卸压槽；
③顶底板单体柱双向强支撑；
④两帮煤体内部造穴卸压；
⑤囊袋恒阻系统安装及卸压孔洞闭合度观测；
⑥采动超前应力观测；
⑦巷道围岩矿压监测（包括锚索受力、单体柱受力等）及确定二次及多次卸压时机。泵站硐室总体施工方案如图1 所示。
图1 泵站硐室总体施工方案Fig.1 Overall construction scheme of pump station chamber
3.1 硐室顶板及两帮注浆锚索梁桁架
硐室顶板每排补打2 根φ21.8 mm×10 500 mm 长锚索（注浆锚索）加强支护，注浆锚索与顶板夹角约75°，锚索间距约2.4 m，排距为3.2 m，左右两侧锚索距离巷壁约1.3 m，顶锚索上好1 卷S2360 树脂药卷、3 卷Z2360 树脂药卷搅拌至孔底后，施工人员把注浆专用铜管送入锚索孔内进行注浆，采用化学浆液进行注浆加固，注浆压力约3 MPa。注浆完成后及时涨拉锚索，顶板锚索预紧力为130 kN。左右2 根注浆锚索用H 型双钢带梁配套方形大托盘（400 mm×400 mm）、托盘（200 mm×200 mm）及小托盘连接。（顶板锚索自硐室外侧第9 排起每隔10 排回采帮锚索安装1 个锚索测力计共安装4 个顶板锚索测力计），硐室顶板共需锚索数量为92 根。
硐室两帮补打注浆锚索梁桁架（与顶板锚索梁桁架并行施工）。12 采区集中泵站硐室两帮分别补打3 根注浆锚索梁桁架，锚索规格为φ21.8 mm×6 500 mm 注浆锚索，上排锚索上仰15°，下排锚索下俯5°，注浆锚索间距为1.2 m，排距为1.6 m，上排锚索距离顶板300 mm，下排锚索距离底板300 mm，帮锚索上好1 卷S2360 树脂药卷、3卷Z2360 树脂药卷搅拌至孔底后，施工人员把注浆专用铜管送入锚索孔内进行注浆，采用化学浆液进行注浆加固，注浆压力约3 MPa。注浆完成后及时涨拉锚索，两帮锚索预紧力不低于100 kN。帮部上下3 根锚索用H 型双钢带梁配套方形大托盘（400 mm×400 mm）、托盘（200 mm×200 mm）及小托盘连接，形成锚索梁桁架结构，抵御硐室两帮松软煤体整体向外臌出。
3.2 硐室底板两侧切槽卸压及顶底板单体柱双向强支撑
为抵御大断面集中泵站硐室底板煤岩体大范围向外臌出，对硐室底板两侧实施切槽卸压，切槽深度400 mm，宽度为300 m，具体根据现场底板切槽实际变形情况实施多次切槽。为控制硐室顶板下沉量及抵御底板明显向外臌出，硐室巷内布设单体柱对顶底板进行双向强支撑，每排布置3 根单体柱，并配合π 型钢梁支护，单体柱分别布置在距离设备侧帮0.2 m、距离设备侧帮2.4 m 及距离回采侧帮0.2 m 位置处，排距为1.0 m，π 型钢梁规格以4.5 m 长的π 型钢梁为主（同时需配备3.0 m长的π 型钢梁约10 根、3.5 m 长的π 型钢梁约30 根、4.5 m 长的π 型钢梁约107 根），其布置方向与硐室轴向方向相互垂直。泵站硐室巷内单体支柱布置如图2 所示。
图2 泵站硐室巷内单体支柱布置Fig.2 Arrangement of single pillar in pumping station chamber roadway
3.3 两帮卸压孔洞参数及实施位置
卸压孔位于硐室两帮距离底板1.0 m 高度（设备位置处高度可增大至1.5 m），倾斜于巷壁轴向方向45°且上仰3°布置，两帮卸压孔排距为4.0 m，外部小孔直径约133 mm，倾斜布置的小孔孔深约17 m，深部造穴孔深3.0 m，一次出煤量约5 m3。为防止造穴冲孔对两帮浅部锚固体内煤体的破坏，首先对深度为15 m 范围内直径133 mm 钻孔内插入127 mm 的地质钢管，然后钻头通过钢管对深部17 m 煤体内实施造穴，造穴完成后及时封孔。当囊袋系统闭合度达80%左右时，实施二次造孔洞卸压。
由图3 大断面硐室围岩位移量观测结果可知，靠近皮带巷测站围岩变形最为严重，且硐室各个测站围岩变形以底板臌起最为明显，3 个断面底板臌起量均超过220 mm，靠近皮带巷侧硐室底板臌起超过500 mm。
图3 大断面硐室围岩移近量变化曲线Fig.3 Variation curve of surrounding rock displacement of large section chamber
截至2021 年4 月30 日，靠近轨道巷侧布置的A 测站（第68 d 对底板局部重新整平，局部卧底约70 mm）顶底板变形量约为210 mm，两帮移近量最大约为130 mm，其中顶板下沉量为50 mm，底板臌起量为160 mm，回采帮移近量为77 mm，大巷帮移近量为53 mm。
硐室中部位置布置的B 测站顶底板变形量约为520 mm，两帮移近量最大约为310 mm，其中顶板下沉量为118 mm，底板臌起量为402 mm，回采帮移近量为200 mm，大巷帮移近量为110 mm，该位置处底臌量较为明显。靠近硐室外部皮带巷侧布置的C 测站围岩变形量最为剧烈，顶底板变形量约为630 mm，两帮移近量最大约为230 mm，其中顶板下沉量为100 mm，底板臌起量为530 mm，回采帮移近量为130 mm，大巷帮移近量为100 mm，靠近皮带巷侧硐室底臌量最为明显。目前，硐室底板臌起量较为明显，而底臌过程正是深部围岩卸压的过程，在保证硐室两帮移近量稳定条件下底臌的发生，对控制大断面硐室两帮围岩具有积极作用。
除硐室底板臌起量外，以上位移量主要发生在造穴施工前。当大断面硐室两帮煤体内部造穴实施后，围岩位移量明显变小，同时围岩移近速度显著降低。因此，以大断面硐室围岩顶板下沉量、大巷侧帮移近量、回采帮移近量为观测指标，充分证明了硐室两帮煤体内部实施造穴取得了良好的围岩卸压效果，硐室围岩变形量发相对较为稳定。
当硐室顶板开始受采动应力影响时，卸压槽受围岩挤压作用顶板围岩发生弯曲下沉，底板臌起明显，特别是深部煤体不断向外挤出，使卸压槽持续被填充、闭合，卸压槽空间持续缩小。硐室巷道采用注浆锚索+单体π 型钢支护后，通过在巷道周围开挖卸压孔洞空间对巷道围岩卸压，两帮变形量及底臌量在可控范围内，未发生明显变形，保障了硐室巷道的稳定，调控效果显著。
猜你喜欢 锚索泵站底板 农田灌溉系统中泵站运行管理的问题及对策河北农业(2022年9期)2022-11-27农业水利工程中小型泵站运行管理存在的问题及对策农业科技与信息(2022年12期)2022-11-22水利泵站施工质量管控策略建材发展导向(2021年15期)2021-11-05赵庄煤业13102巷围岩补强支护技术研究与应用煤(2021年10期)2021-10-11试论预应力锚索抗滑桩在滑坡治理中的应用建材发展导向(2021年13期)2021-07-28让压锚索力学特性及支护机理探讨煤(2020年7期)2020-07-18板上叠球学生导报·中职周刊(2018年16期)2018-05-14复杂条件下大断面硐室底板加固技术实践与应用科技视界(2018年2期)2018-03-27锚索搅拌头加工制作的改进科技与企业(2015年20期)2015-10-21泵站运行调度中的计算机技术科学时代·下半月(2014年12期)2014-10-21
