大埋深斷層帶附近大巷支護技術研究

1、<p>　　大埋深斷層帶附近大巷支護技術研究</p><p>　　摘要：中央軌道大巷埋深大，處斷層群附近，地應力異常，圍巖破碎，巷道維護困難。應用高預應力強力支護技術有效地解決了復雜困難巷道支護問題，巷道支護狀況得到了明顯改善，大大減小了維護工程量，保證了礦井正常生產。 </p><p>　　關鍵詞：大埋深 斷層 地應力異常區(qū) 高預應力 </p><p>

2、<b>　　1 工程環(huán)境 </b></p><p>　　西翼擴區(qū)中央軌道大巷是五陽礦井西翼擴區(qū)的行人運料通道，在中央軌道大巷南側中對中距離約50.0m處正在掘一條中央膠帶大巷，中央軌道大巷為西翼擴區(qū)的主要開拓巷道。巷道長度約3000m，沿腰線掘進，從煤層上方穿越到煤層下方，掘進過程中經過一系列斷層，斷層狀況如表1所示。根據(jù)礦方提供的地質資料，中央軌道大巷埋深在530m，巷道穿過山西組中下部3

3、號煤層，煤層賦存穩(wěn)定，厚度5.1m～6.1m，以亮煤為主，暗煤次之，中央軌道大巷頂?shù)装逯饕獮槟鄮r和細粒石英砂巖，中等穩(wěn)定。 </p><p><b>　　■ </b></p><p>　　2 斷層帶圍巖應力分布特征 </p><p>　　中央軌道大巷附斷層較多，形成了斷層群，多斷層及交叉斷層造成了巷道附近圍巖應力分布的異常，為了有效的控制巷道變

4、形，需要分析圍巖受力特征和支護難點。 </p><p>　　2.1 在斷層帶附近應力值偏小，隨著離斷層面的距離增大，應力值也逐漸增大到原巖應力狀態(tài)，并且應力性質也由拉應力逐漸轉為壓應力，斷層的形成根本原因是兩個主應力差造成的剪應力超過巖石的抗剪強度時，巖石就產生破裂并進一步產生位移，造成應力釋放。 </p><p>　　2.2 水平構造應力作用下，在斷層附近都產生了不同程度的應力集中，尤其

5、是在斷層的中心部位；在斷層的尖滅和拐角處和兩條斷層的交匯處，也都產生了比斷層其它部位更集中的、不同程度的應力集中現(xiàn)象，斷層交叉處應力集中程度最高。 </p><p>　　2.3 中央軌道大巷附近為斷層的集中地，大斷層及派生的曉斷層造成了地應力場的異常區(qū)域，巷道局部區(qū)域圍巖應力非常集中，應力高。從井下巷道支護方面來考慮，斷層帶附近圍巖難以控制的主要原因是地應力場異常造成圍巖強度和結構的變化，而變化的結果一般而言就是

6、形成構造破碎帶，構造破碎帶成為該類型巷道控制的難點[1-2]。 </p><p><b>　　3 支護方案 </b></p><p>　　依據(jù)工程環(huán)境、圍巖應力分布特征及支護難點分析結果，基于高預應力強力支護理論[3-4]，提出采用高預應力強力錨桿支護技術控制。設計中央軌道大巷斷面呈直墻半圓拱，掘進寬5.74m，直墻高1.5m，支護方案如下：錨桿桿體為φ22左旋無縱筋

7、螺紋鋼筋SMG500，W鋼護板厚度5mm，寬280mm，長度450mm。頂幫錨桿間距950mm，排距1200mm。錨索材料為φ18.9mm，1×7股高強度低松弛預應力鋼絞線，長度為6300mm，每隔一排打三根錨索，間距1900mm，排距2400mm，設計中央軌道大巷噴射混凝土的厚度均為120mm。錨桿預緊扭矩要達到400Nm，但禁止超過550Nm，錨索預緊力要求不低于250kN。 </p><p>&l

8、t;b>　　■ </b></p><p><b>　　4 支護效果評價 </b></p><p>　　為了檢驗巷道支護效果，在中央軌道大巷中設置礦壓觀測站，對巷道表面位移、頂板離層以及錨桿、錨索受力進行了監(jiān)測，表面位移觀測曲線如圖2所示，頂板離層儀變化曲線如圖3所示。 </p><p><b>　　■ </b&

9、gt;</p><p>　　頂?shù)装遄畲笠平繛?7mm，兩幫最大移近量25mm，左幫最大移近量為14mm，隨著開挖時間巷道的變形量逐漸減小，在距離掘進工作面30m范圍內，增加幅度大，兩幫增幅為5mm/天，頂?shù)装逶龇s3mm/天，巷道整體變形量小，頂板離層監(jiān)測結果顯示，淺部離層為18mm，深部離層8mm，隨著逐漸遠離掘進工作面趨于穩(wěn)定。結合錨桿錨索受力可知，巷道開挖初期，錨桿、錨索施加了較大預緊力，及時起到控制淺部

10、離層作用，沒有出現(xiàn)大的離層現(xiàn)象，巷道的支護效果良好?？梢?，巷道變形初期就采用了有效的支護方案控制了圍巖變形。 </p><p><b>　　5 結論 </b></p><p>　　5.1 分析了中央軌道巷圍巖環(huán)境，中央軌道處于斷層群，大巷埋深大，地應力高，圍巖破碎，屬于復雜困難支護巷道。 </p><p>　　5.2 研究了斷層群對圍巖應力分布

11、影響，掌握了斷層附近圍巖應力分布特征，斷層群附近巷道難以控制的主要原因是地應力異常和構造破碎帶的影響。 </p><p>　　5.3 根據(jù)中央軌道巷圍巖巖性特征，結合該類巷道控制難點，提出采用高預應力強力錨桿支護技術控制圍巖變形，有效地解決了中央軌道巷支護難題。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]康紅

12、普，王金華.煤巷錨桿支護理論與成套技術[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2007. </p><p>　　[2]陳炎光，陸士良.中國煤礦巷道圍巖控制[M].北京：中國礦業(yè)大學出版社，1994. </p><p>　　[3]何杰，王中奎，李光營.復雜地質條件下大斷面切眼支護技術[J].煤礦開采，2012，17（4）：60-6；72. </p><p>　　[4]馬長樂，吳