刘庄井底车场验收.ppt

刘庄煤矿一水平井底车场支护技术研究 国投新集刘庄矿业有限责任公司 安 徽 理 工 大 学 2006年12月 1.1 问题的提出 刘庄煤矿是国投新集集团公司在建的特大型矿井。根据巷道施工情况，由于采深较大，巷道围岩松软，多泥质胶结呈节理化趋向明显，支护问题十分突出，寻求一种合理有效的支护方式已是刻不容缓。 如何分析研究刘庄煤矿一水平井底车场主要巷道的围岩受力特点、围岩变形、应力分布规律等，进行支护方式的优化设计； 如何认识不良岩体力学性质和地质力学特征 ,掌握围岩破坏模式,确定不同条件下的巷道支护形式与参数;如何提高锚、网、喷支护的及时性和有效性； 如何改进与完善二次支护形式与强度,适时进行注浆加固，使二次支护更加合理和有效；如何研究锚索支护技术，提高大断面及交岔点围岩的稳定性； 如何解决支护工艺过程、支护参数的变化对软岩巷道围岩应力场和位移场的影响，选择合理的支护工艺过程等问题。 因此，开展本课题的研究对于提高建井速度、大幅度减少初期投资和支护成本，提高矿井的技术经济效益、改善矿井安全生产环境具有重要的现实意义，将会产生积极的影响。同时，本课题在矿区乃至国内都具有较好的创新意义和示范作用，立项意义重大。 1.2 本课题研究的主要内容和方法 为了解决深井不良岩层巷道支护的难题 ,拟采取理论分析、实验室试验与现场监测相结合的研究方法。 (1)矿井地质、采矿信息的搜集、整理与分析； (2)基于搜集的地质、采矿资料 ,进行实验室试验等相关性研究，分析研究巷道受力特点、围岩变形、应力分布规律等，进行支护方式的优化设计。 (3) 通过数值模拟、正交试验和理论分析的方法，确定软岩巷道“三锚”支护的各个支护方法（喷射混凝土、锚杆、锚索、锚注）的支护参数和最佳的支护施工工艺过程。通过理论分析，分析不同的施工工艺过程对软岩巷道围岩应力场和位移场的影响。在掌握围岩破坏模式与规律的基础上,确定巷道支护形式与参数；改进与完善二次支护形式与强度，适时进行注浆加固。 (4)不良岩体巷道支护新工艺与监测技术研究：研究分步动态施工方法，优化施工工艺, 保证支护质量，采取切实措施，提高施工速度。研究动态监测技术，提高巷道围岩的稳定性和可靠性。 2 支护方式和锚杆及相关参数的确定 2.1 工程基本概况 车场标高为-762m。垂深790m 设计有17种断面、18个交岔点。 预计巷道施工长度1734m。 井底车场要穿过4层煤、炭质泥岩、砂质泥岩、泥岩、细砂岩、中砂岩等6种不同的岩性。按照地层剖面图显示，泥岩等软弱岩层约占90%以上。副井马头门位于较稳定的中粗砂岩岩层中，车场巷道岩性以砂质泥岩为主。 2 支护方式和锚杆及相关参数的确定 2 支护方式和锚杆及相关参数的确定 支护方式选择的基本思路——采用分步（针对围岩变形的阶段性）、动态（针对围岩非线性力学响应）加固围岩技术。 第1步：及时喷层。随巷道开挖喷薄层柔性混凝土及时封闭软弱岩层,允许掘进初期的剧烈变形,以护、让为主。当顶板十分破碎难以自稳时,可在顶部加打几根锚杆护顶,保证施工安全。 第2步：适时锚喷。在围岩变形趋缓时采用锚喷支护或锚喷网支护,以支限为主,在围岩内部提供较大的剪切阻力,阻止围岩进一步破坏,从而形成较高的支护阻力,限制围岩变形。 第3步：滞后注浆加固。在围岩变形相对稳定后,针对浅部破裂围岩,采用滞后围岩注浆技术,将粘结材料压入宏观裂隙,改善其力学性能和稳定性,使趋于恶化的围岩条件得到加固。 第4部：关键部位锚索补强。初次支护、变形让压、最大限度的发挥围岩和支护体的承载力。依据薄弱部位变形损伤特征，确定关键部位，适时而有效的实施二次组合支护，形成一个适应巷道变形力学特征的耦合支护圈，关键部位进行锚索补强支护，而不必对全断面实施等强、等厚度的支护系统。 巷道变更设计 交岔点变更设计 2.3 数值模拟模型 锚杆长度、间距的确定 初次喷射混凝土厚度 3 支护工艺过程的优化设计——模型I、II 正交试验表 数值模拟结果表——模型I 支护参数与工艺过程的优化 ① 指标X(控制顶板下沉量)优选方案为: G2A3C2B3E2D2F3 ② 指标Y(控制底臌量)优选方案为: A3C3F3B2E2D3G1 ③ 指标Z(控制帮位移量)优选方案为: A3C3G2B2E2F3D3 最优方案为:A3G2C3B2F3D3E2即：选用先打锚索再复喷最后锚注的施工工艺过程、注浆锚杆长度取2.6m、锚注的扩散半径要达到1.6m、注浆锚杆的间距取1.0m、锚索长度取5m、锚索根数取2（即打在巷道的两个肩角处）、喷射的混凝土厚度取70mm。 模拟结果——模型II 支护参数与工艺过程的