软岩巷道底板锚网反底拱支护技术研究

软岩巷道底板锚网反底拱支护技术研究

龙口矿区梁集矿区属于三软层，主要为煤2和煤4层。其中,煤4平均厚度为8m,直接顶为炭质泥岩,松散易碎,裂隙发育,强度低;直接底为泥岩、炭质泥岩夹薄煤层,吸水膨胀,易泥化,自稳性差。因此在煤4工程施工中,围岩收敛变形速度快,尤其底鼓较为严重。1起底、起底的影响起底是梁家矿治理煤巷底鼓、维持巷道正常使用的常用方法,但由于底鼓较为严重,往往需要多次起底,起底不仅工程量大、费用高,而且还影响两帮及顶板的稳定性。料石碹反底拱,是梁家矿治理软岩巷道底鼓的主要方法之一,但在煤巷中采用此办法则具有以下缺点:支护劳动强度大,施工速度慢,成本高,且料石碹反底拱与帮顶锚网支护之间联结性较差,不能形成较好的整体承载结构。2巷道底板锚网支护根据软岩矿压显现规律,在软岩条件下,巷道顶板、两帮及底板受力是均等的,所不同的只是顶板受上覆岩层重力影响,在岩层脱层的情况下易发生冒顶,而底板的表现形式则为底鼓,但其主要的压力均来自岩层深部,受地应力的影响,应力垂直作用于巷道轮廊线。梁家矿煤巷顶板及两帮采用锚网支护,已有多年成功经验,证明锚网支护作为一种主动支护,具有主动加固围岩形成承载结构、及时性、密切性、可缩性等优点,因此,锚网支护的组合拱支护机理同样可适应于底板支护。而且巷道底板进行锚网支护可以与巷道底角相接,避免了料石反底拱与底角插接造成底角锚网喷支护层脱节的情况。为充分验证锚网反底拱应用于软岩巷道的可行性,在梁家煤矿煤4一采区进行了工业性试验。3工业试验的成功3.1为今后锚网反底拱的发展提供准确的数据资料试验地点选择在梁家矿煤4一采区4111运输巷,巷道底板为泥岩、炭质泥岩。4111下顺槽自施工以来,围岩压力明显,巷道底鼓严重,经测点资料观测,巷道施工10天内底鼓量达450～500mm,其后才逐渐趋于稳定。因此认为在该地点试验能够为今后锚网反底拱的发展提供准确的数据资料。锚网反底拱试验段巷道自4111下顺C24点前130m开始,试验长度50m。3.2锚杆支护锚网反底拱设计时,对锚杆形式无特殊要求,但要求有足够的锚固力。煤巷中一般不小于3.5t/根。根据龙口矿区三软岩层性质,结合近几年比较成熟的锚网支护经验,选用Υ14×1900普通金属圆钢锚杆,@=650×650;药卷选用Υ30×250空心速凝水泥药卷,每支锚杆使用一个药卷端头锚固;钢筋网为Υ4冷拔钢筋网,网孔规格100×100mm,网片规格1800×1800mm。3.3锚杆安装锚杆锚网反底拱的铺设在掘进20m以后集中进行,每循环段长7m。按设计尺寸及爆破图表爆破起底,然后翻矸,按设计要求找出反底拱荒断面轮廊并整平夯实底板,从上帮底角开始施打锚杆,底拱与上、下帮底角交接处各施工一排锚杆,中间锚杆按650×650mm呈三花均匀分布。每个锚杆孔打完后,必须马上安装锚杆。每循环段锚杆全部安装完毕后,集中铺网,钢筋网必须与两帮底角的网搭接好,顺滑好。底拱回填是利用下一循环起底矸石回填。3.4观测数据选取底鼓量观测方法:在巷道一帮及底板上各安设一个木橛,通过测量两木橛之间距离的变化,来反映底鼓量。铺设锚网反底拱段巷道选取28#、29#观测样点;无锚网反底拱段巷道选取12#、13#观测样点。观测数据如表1及表2所示。上述观测结果表明,锚网反底拱支护有效减小了三软煤层巷道底鼓量,并使整个巷道的稳定状况得到明显改善,可明显降低巷道的修复次数和修复工作量,降低修复费用。3.5支护效果及节约费用锚网反底拱试验段巷道在掘进与回采期间未进行返修,满足了巷道掘进及回采期间运输、行人、通风需要;无锚网反底拱巷道在掘进及回采期间局部进行了返修,经过对煤4已回采无锚网反底拱的工作面统计,巷道平均返修率为32%,平均卧底量为1500mm;料石反底拱巷道在掘进及回采期间局部进行了返修,经过对煤4已回采料石反底拱的工作面统计,巷道平均返修率为13%,平均卧底量为0。通过经济测算,采用锚网反底拱支护较无锚网反底拱支护巷道每m可以节省材料费用及人工费支出194.2元;采用锚网反底拱支护巷道比料石反底拱巷道每m可以节省材料及人工费支出310.3元。4巷道围岩支护形式,主要分为点、关键点支护和锚网反底拱支护(1)底鼓严重是“三软”煤层巷道的主要特点,不封底的开启式支护方式,不能满足该类巷道的变形控制要求,防治底鼓是该类巷道的难点、重点、关键点。全断面封闭式支护,是“三软”煤层巷道必须采取的合理支护形式。(2)锚网反底拱是一种技术先进、经济合理、施工方便的支护形式,尤其当巷道顶板及两帮都采用锚网支护的情况下,采用锚网反底拱