围岩松动圈概念 应用围岩松动圈理论解决破碎围岩支护

来源:建站 发布时间:2019-05-15 03:58:06 点击:

  中图分类号:P614文献标识码: A 文章编号:   一、概况   由桑树坪矿掘进五队施工的200变电所及泵房,巷道工程已施工结束,该巷道布置在3#煤底板25mm处,岩性为较破碎的粉砂岩和砂质泥岩,由于泵房的跨度较大,即宽×高=5.1m×4.75m(掘进断面)。刚开工时的施工方案:临时支护采用锚杆、喷浆,局部挂网,永久支护为砌碹支护;通过测围岩松动圈后,根据围岩松动圈理论,决定采用锚杆加金属网再喷浆的永久支护。现将两种施工方法的有关部分叙述如下。
  二、两种施工方法
  (一)以砌碹为永久支护的施工方法
  由于泵房所处的岩性为较破碎的粉砂岩及砂质泥岩,且泵房的跨度较大,即掘进断面为20.0m2,净断面为16.5m2。所以刚开工时的施工方案为:
  1、临时支护
  采用锚杆和喷浆同时紧跟工作面,喷浆厚度不小于30mm,即先喷浆后打锚杆,锚杆规格:φ20×1800mm,间排距为800×800mm。
  2、永久支护
  除采用锚杆支护外,还必须进行砼墙和料石拱砌碹作为永久支护。
  3、每米巷道成本
  ①每米巷道材料消耗
  每米巷道材料消耗见表1。
  表1每米巷道材料消耗表
  
  
  ②每米巷道人工费用
  掘进时,每米巷道综合定额(工作面)为28.96工/米,每工16.65元/工,每米巷道掘进费用为482.18元,砌碹每米巷道的综合定额为24.04工/米,每工为16.65元/工,每米巷道掘进费用为400.27元。
  每米巷道总人工费用为482.18+400.27=882.45元。
  ③每米巷道总费用=每米材料消耗+每米巷道人工费用
  =554.27+882.45
  =1436.72元
  (二)利用围岩松动圈,确定支护参数的施工方法
  通过测该巷道的围岩松动圈范围为150-200cm,锚喷支护类型为锚杆、喷层及局部挂金属网,围岩为较不稳定,锚喷参数按锚杆组合拱理论计算。
  1、锚杆参数计算与选择
  按组合拱理论计算锚杆的有效长度l为:
  
  式中:b~组合拱厚度,取b=1.2m;
  α~锚杆对破裂岩体的控制角模拟实验得α=43°;为计算方便,取α=45°;
  根据计算的有效长度确定锚杆全长为:
  L=1+0.1=1.7+0.1=1.8m
  式中,0.1~锚杆尾部及端部外露长度之和。
  2、喷层厚度与金属网
  由于该巷道在断层带内掘进,围岩变化大且破碎,所以必须挂网喷浆,即喷浆厚度为1000mm,金属网采用经纬网。
  3、支护能力的计算
  用拉麦公式计算组合拱单位面积承载能力p为:
  
  式中:α2~锚固体强度,根据锚固体力学性能试验得出的理论,锚固体接近于原岩的强度,取α2=15.08Mpa。
  R~巷道净半径,取R=2.45M。
  巷道轴向长t=0.5m,组合拱承载能力P为:
  P=2πRpt=2π×2.45×4.15×0.5=31.94MN
  即巷道支护方式为:喷-锚、网、喷。
  初喷:1:2:2的砼厚30mm;
  锚杆:规格为φ20×1800mm,间排距为500×500mm;
  网:采用经纬网,网格100×100mm;
  复喷:喷砼厚度至100mm。
  4、每米巷道成本
  ①每米巷道材料消耗
  每米巷道材料消耗见表2.
  表2每米巷道材料消耗表
  
  
  ②每米巷道人工费用
  采用锚喷为永久支护,每米巷道工作面的综合定额为30.84工,每工16.65元,即每米巷道人工费用为513.49元。
  ③巷道成本=每米材料消耗费用+每米巷道人工费用
  =860.58+513.49
  =1374.07元(未包括炸药、雷管)。
  三、两种施工方法比较
  1、围岩变形
  该巷道的变电所段采用砌碹为永久支护,砌碹好后再在外面喷一层浆。现已发现该段巷道压力较大,有的地方已有开裂,长度有十多米。
  泵房段在采用锚喷支护时,我们先按砌碹巷道支护断面掘进,害怕巷道压力大时,断面变化,如变化再用砌碹支护。在施工完的巷道布置了四个测点,测巷道顶底板、两帮移近量,2012年1月至10月两帮移近量为14mm,顶底板移近量为33mm,喷层均未出现裂缝现象。证明所采用的参数与设计观点正确。
  2、施工的难易程度
  采用料石砌碹支护施工工艺比采用锚杆支护工艺复杂,工人劳动强度大,单进低,成本每米多62.65元。
  3、围岩松动圈理论,为现场施工提供了确定锚杆支护参数的类型。

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