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关键技术 支护期

支护阶段的四项关键技术:强韧封层、激隙泄压、稳压胶结与留压控压。

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支护期 关键技术

强韧封层技术

强韧封层,是指在巷道支护中使用以钢丝绳为筋骨、高度密贴岩面的多层次混凝土喷浆层结构,解决了喷层支护的整体性、高强性、柔韧性和可靠性。—— 技术定义

表 1 强韧封层施工技术要求

项目要求
钢丝绳搭接长度不小于锚杆间距,即不小于 400 mm,以搭接相邻两根锚杆为准
第一层次钢丝绳网格主绳间距 700 mm × 700 mm;中间以单股绳加密后,网格间距 350 mm × 350 mm
第二层次钢丝绳网格设置同第一层次
钢丝绳与托盘钢丝绳贴紧喷层面,锚杆托盘压紧压实,严禁托盘悬空
锚杆锚固力≥ 80 kN
锚杆预紧力≥ 150 N·m
外露螺帽长度30~50 mm
喷浆混凝土均匀,无裸露矸石,无露网、露筋;顶、帮大凹坑未能初喷找平时,在凹窝处增补锚杆,确保钢丝绳紧贴壁面
卧底按巷道标定腰线进行;底板平整,前后坡度一致,轨道垫实不得悬空
验收各区段施工完毕及时清理,做到工完料净场地清,达到验收标准

技术要点

  • 钢丝绳为筋骨,喷层高度密贴岩面
  • 多层次结构:一喷层、钢丝绳层、二喷层
  • 可回收复用井下旧钢丝绳,节约支护成本

资料来源:项目技术汇报材料第 85、96–99 页

布置与结构

强韧封层锚杆巷道布置图
图 1强韧封层锚杆巷道布置图
强韧封层锚杆、挂绳喷层的结构图
图 2强韧封层锚杆、挂绳喷层的结构图

施工现场

东滩矿北轨大巷钢丝绳顶部设置
图 3东滩矿北轨大巷钢丝绳顶部设置(2014.11.16)
东滩矿北轨大巷钢丝绳帮部设置
图 4东滩矿北轨大巷钢丝绳帮部设置(2014.11.16)
华能华亭核桃峪矿钢丝绳布置
图 5华能华亭核桃峪矿钢丝绳布置
东滩矿北轨大巷钢丝绳设置现场
图 6东滩矿北轨大巷钢丝绳设置现场(2014.11.16)
回收复用井下钢丝绳
图 7回收复用井下钢丝绳
邢东矿强韧封层和泄压槽施工现场
图 8邢东矿强韧封层与泄压槽施工现场
另有施工现场照片 6 张

对照:常规锚网喷支护层的失效形态

锚网喷不密贴支护层失效状态
图 9锚网喷不密贴,支护层失效
锚喷、锚杆、锚索和锚梁联合支护被破坏状态
图 10锚喷、锚杆、锚索和锚梁联合支护被破坏
锚网喷失去托力点空悬状态
图 11锚网喷失去托力点,呈空悬状态
强力锚索锚杆支护巷道破坏现状
图 12强力锚索锚杆支护巷道破坏现状
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支护期 关键技术

激隙泄压技术

激隙泄压,是根据固结围岩和释放围岩内部应力的需要,通过既定的技术设计和施工,采取相应措施增大围岩中的弱面、提高其空隙度,以利于原岩应力的释放和注浆浆液流动线路的通畅,达到扩大围岩胶结范围、稳定围岩的目的。—— 技术定义(亦称卸压槽卸压技术)

技术要点

  • 引导高应力有序释放,阻断水平应力
  • 疏通浆液流动线路,扩大胶结范围
  • 现场采用人工激隙、泄压槽与大板块底等施工方式

资料来源:项目技术汇报材料第 101–116 页

应力状态与断面设计

垂直和水平压力形成合力效果
图 13垂直和水平压力形成合力效果(一)
垂直和水平压力形成合力效果,底板隆起
图 14垂直和水平压力形成合力效果(二)
强释叠加压力和阻断水平应力技术锚杆断面图
图 15强释叠加压力和阻断水平应力技术锚杆断面图

深部矿井水平应力显现

深部矿井水平应力强力显现状况
图 16深部矿井水平应力强力显现状况
深部矿井水平应力强力显现状况
图 17深部矿井水平应力强力显现状况
柳海全封闭桁架支护底鼓破坏初状
图 18柳海全封闭桁架支护底鼓破坏初状

人工激隙的模拟与施工

人工激隙模拟效果
图 19人工激隙模拟效果(一)
人工激隙模拟效果
图 20人工激隙模拟效果(二)
人工激隙现场施工
图 21人工激隙现场施工
人工泄压施工现场
图 22人工泄压施工现场
大板块底施工现场
图 23大板块底施工现场
交叉点右帮泄压槽和大板块底施工验收状况
图 24交叉点右帮泄压槽和大板块底施工验收状况(2013.01.07)
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支护期 关键技术

稳压胶结技术

稳压胶结,是在施工过程中针对不同的围岩条件,以遴选注浆参数、注浆压力参数和稳定注浆压力为手段,向巷道围岩体内注浆,并在岩体内留存带压浆液;带压浆液在岩体裂隙中扩散并保持一定压力,使混凝土密度增大、胶结时减少干缩,将所及范围内松散破碎的围岩胶结成整体,形成浆液胶结加固拱。—— 技术定义

支护层次

  • 注浆加固层
  • 注浆锚杆
  • 锚杆加固圈
  • 喷层、钢丝绳层、喷层

据项目技术汇报材料第 119 页注浆加固层示意中的图层名称整理

P注浆压力
Q注浆量
t注浆时间

锚注工艺的关键,是正确掌握注浆压力 P、注浆量 Q 和注浆时间 t。

注浆系统组成

  1. 拌浆桶(水泥、水玻璃、水)
  2. 吸浆龙头
  3. 注浆泵
  4. 高压胶管
  5. 控制阀
  6. 阀门进浆管
  7. 注浆锚杆(止浆塞、托盘及螺母)

据原注浆工艺流程图部件整理;系统另设回浆管路。

施工现场

第一层次支护的超前注浆锚杆和挂绳状况
图 25第一层次支护的超前注浆锚杆和挂绳状况
对出水附近区域注浆和预注浆逼水入道
图 26对出水附近区域注浆,预注浆逼水入道
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支护期 关键技术

留压控压技术

留压控压技术,能够把注浆压力留存和控制在巷道围岩中,使带压浆液持续作用于围岩裂隙。—— 技术定义

配套装置

  • 项目研发使用自固、留(存)压、内自闭式注浆器

资料来源:项目技术汇报材料第 120–121 页

自固、留压、内自闭式注浆器设计图
图 27自固、留(存)压、内自闭式注浆器设计图(一)
自固、留压、内自闭式注浆器设计图
图 28自固、留(存)压、内自闭式注浆器设计图(二)
自固、留压、内自闭式注浆器设计图
图 29自固、留(存)压、内自闭式注浆器设计图(三)

支护期完成后,进入以构建均质支护圈体、适时补强胶结与各支护单元容错为核心的服务期。