深部大变形巷道注浆加固技术应用_李鹏.pdf
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1、752023 年第 2 期李 鹏:深部大变形巷道注浆加固技术应用李 鹏:深部大变形巷道注浆加固技术应用深部大变形巷道注浆加固技术应用李 鹏(山西新景矿煤业有限责任公司,山西 阳泉 045008)摘 要 基于新景矿 3109 辅助进风巷在集中应力作用下围岩出现变形破碎的现象,通过深入现场分析研究,根据注浆加固原理,提出了注浆加固支护方案,有效控制了两帮收敛以及顶板下沉现象,取得了显著应用成效。关键词 深部;巷道;注浆;加固中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.02.028Application of Grouting and
2、Reinforcement Technology in the Deep Roadway with Large DeformationLi Peng(Shanxi Xinjing Coal Industry Co.,Ltd.,Shanxi Yangquan 045008)Abstract:Based on the phenomenon that the surrounding rock of the 3109 auxiliary air intake roadway in Xinjing Mine is deformed and broken under the action of conce
3、ntrated stress,through in-depth field analysis and research and according to the principle of grouting and reinforcement,a grouting and reinforcement support scheme is put forward.The phenomenon of the two sides convergence and roof subsidence are effectively controlled,and remarkable application re
4、sults are achieved.Key words:deep;roadway;grouting;reinforcement收稿日期 2022-08-02作者简介 李鹏(1984),男,河北唐县人,2006 年毕业于河北工程大学热能与动力工程专业,本科,工程师,现就职于山西新景矿煤业有限责任公司生产技术部,从事煤矿生产技术管理工作。李 鹏:深部大变形巷道注浆加固技术应用李 鹏:深部大变形巷道注浆加固技术应用随着煤矿不断开拓延伸,地应力逐渐增大,在构造应力、采空区残余应力等集中应力作用下,巷道围岩易出现破碎、收缩现象,目前主要采用锚杆(索)进行支护,利用锚固剂将支护体锚固在稳定岩体内,实现锚
5、杆(索)悬吊以及支护梁(拱)作用。但是锚杆(索)支护体支护长度有限,当围岩“松动圈”范围扩展至锚固区,会导致支护质量差、支护不达标等。本文以 3109 辅助进风巷为研究背景,对变形围岩提出了注浆加固方案1-5,并对其应用效果进行分析评价。1 概述山西新景矿煤业有限责任公司 3109 辅助进风巷井下位于保安东区,东为 3107 工作面(已掘),南为本矿佛洼区 3#煤 7208、7210 工作面(已采),西为 3111 工作面(未掘),北为采区大巷。3109辅助进风巷设计长度1574 m,剩余施工长度1079 m,已掘 495 m,巷道断面宽 高=4.0 m3.0 m,沿3#煤层底板掘进。该煤层赋
6、存稳定,结构简单,内生裂隙发育,煤层均厚 2.27 m,平均倾角 7,煤的坚固性系数 f=0.421.79。煤层顶底板岩性见表 1。表 1 3109 辅助进风巷掘进的 3#煤层顶底板岩性表顶底板名称岩石类别厚度/m岩性直接顶砂质泥岩7.14深灰色,本层上部含砂量较多,下部较少,并含有植物化石,有时呈细粒砂岩与砂质泥岩互层伪 顶碳质泥岩0.30本层较稳定,厚度变化不大直接底砂质泥岩3.34灰黑色,本层中部局部常相变为粉砂岩,上部植物化石较多,与煤接触处常有一层0.03 m 的泥质粘矸根据三维地震资料,3109 辅助进风巷掘进至480 m 处时进入应力集中区,即在巷道 480570 m段南部为本矿
7、佛洼区 3#煤 7208、7210 工作面,间距为 1821 m;巷道西部存在冲刷区,3#煤层变薄,煤体疏松,顶板节理发育;巷道掘进至应力区 10 m后应力显现明显,顶板下沉破碎,迎头后方 58 m762023 年第 2 期范围内两帮煤柱收缩现象严重;当巷道掘进至 495 m 处实测顶板下沉量达 0.37 m,两帮收缩量达 0.51 m,且伴随着两帮肩角煤柱垮落。2 注浆加固机理注浆加固是对破碎围岩施工注浆钻孔,将高性能有机或无机注浆材料高压注入围岩内,注浆材料渗透至细微裂隙带内,凝固后能够对裂隙区进行填充,对破碎岩体粘接重固。注浆后可使传统锚杆(索)支护与围岩胶结成整体,提高锚杆(索)支护强
8、度,控制围岩松动圈范围扩大。注浆加固技术主要作用表现在以下几方面:(1)提高岩体单轴抗压强度。对破碎围岩注浆提高了围岩固结效果,增加了岩体弱面静摩擦力以及滑动摩擦阻力,注浆液凝固后控制了围岩纤维空隙扩张,从而降低弱面变形现象,提高了围岩整体单轴抗压强度。(2)充填压密作用。注浆材料渗透至裂隙区凝固后,可对裂隙带进行填充封堵,避免集中应力在裂隙带出现应力扩张破坏作用。同时,当围岩裂隙填充后,原裂隙面附近岩体单元应力由原来的双向应力变为三向应力,降低应力剪切破坏作用。(3)构成网络骨架作用。当围岩裂隙填充注浆液并凝固后形成一张交错复杂的网络承载骨架体系,该骨架体系具有很强的韧性以及承载强度。当应力
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