新汶華恒公司沿空留巷技術(shù)研究

1、基于分段分級(jí)承載的11508運(yùn)輸巷沿空留巷技術(shù)研究論證報(bào)告新汶礦業(yè)集團(tuán)公司華恒公司北京科技大學(xué)土木學(xué)院新汶礦業(yè)集團(tuán)公司博士后工作站北京瑞琪米諾樺合成材料有限公司2007年6月1研究意義12基于分段分級(jí)承載原理的實(shí)施方案42. 1 11508運(yùn)輸巷的生產(chǎn)地質(zhì)條件42. 2分段分級(jí)承載原理52.3巷旁支護(hù)設(shè)計(jì)及實(shí)施72.4超詢及滯后加強(qiáng)支護(hù)距離的確定 113圍巖變形規(guī)律（塑性區(qū)、壓力支承區(qū)、原巖壓力區(qū)）研究114研究的內(nèi)容、技術(shù)路線、研究目標(biāo)、效益預(yù)計(jì)124. 1研究?jī)?nèi)容124.2技術(shù)路線164. 3研究目標(biāo)164.4效益分析165現(xiàn)有基礎(chǔ)、技術(shù)條件及保證體系171研究意義中國(guó)是煤炭生產(chǎn)和消耗的大

2、國(guó)。煤炭在我國(guó)一次能源結(jié)構(gòu)中占70%左右，因此， 無(wú)論是現(xiàn)在述是將來(lái)，煤炭工業(yè)都是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，是左右我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定 的重耍因素。為了保證新礦集團(tuán)可持續(xù)發(fā)展，緩解資源枯竭問(wèn)題，提高煤炭回收率，改 善區(qū)段平巷支護(hù)現(xiàn)狀，減少萬(wàn)噸掘進(jìn)率，有效延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限，治理采動(dòng)引起的礦山 壓力災(zāi)害，如支護(hù)困難、沖擊危險(xiǎn)等，最終為新汶礦區(qū)在深部進(jìn)行無(wú)煤柱開采（沿空留 巷等）提供借鑒。為此，在新礦集團(tuán)華恒公司11508運(yùn)輸巷進(jìn)行沿空留巷研究，以期進(jìn) 行推廣應(yīng)用。無(wú)煤柱開采技術(shù)、工藝和參數(shù)適應(yīng)性研究是新汶礦區(qū)進(jìn)入深部開采后，深 井面臨的共同課題。沿空留巷技術(shù)在德國(guó)煤礦已經(jīng)成為必要的生產(chǎn)工序，回采工作面巷道

3、、盤區(qū)的集中 巷道和大斷面切眼，都可以通過(guò)“沿空留巷”方式保存下來(lái)。英國(guó)在1979年試驗(yàn)成功了 高水材料巷旁充填技術(shù)，波蘭也發(fā)展了該技術(shù)。我國(guó)沿空留巷目前所存在的主要問(wèn)題是支護(hù)設(shè)計(jì)思路不合理、巷內(nèi)支護(hù)多屈于被動(dòng) 支護(hù)、巷旁支護(hù)存在力學(xué)性能與沿空留巷圍巖變形不適應(yīng)、對(duì)沿空留巷圍巖控制機(jī)理研 究不夠深入等。但真正制約無(wú)煤柱推廣的技術(shù)瓶頸，是巷旁支護(hù)材料性能與沿空留巷圍 巖變形的適應(yīng)性以及快速注漿設(shè)備?？谇?，我國(guó)深井（如埋深超過(guò)800m的薄及屮厚煤 層）巷旁支護(hù)技術(shù)應(yīng)用效果還不理想。圖1沿空留巷示意圖沿空留巷屬大變形圍巖，承受掘進(jìn)和兩次強(qiáng)烈的采動(dòng)產(chǎn)牛的疊加應(yīng)力的影響，礦壓 顯現(xiàn)劇烈，是一項(xiàng)復(fù)朵的系統(tǒng)

4、工程。留巷不成功的主耍原因：一是因缺乏理論上的正確 指導(dǎo)，在沿空留巷支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，認(rèn)為安全系數(shù)越高越好，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失；二是 在沿空留巷設(shè)計(jì)吋，常因巷內(nèi)支護(hù)和巷旁支護(hù)參數(shù)選擇不合理而導(dǎo)致留巷失敗，影響正 常生產(chǎn)和煤礦安全，并造成重大的經(jīng)濟(jì)損失；三是施工材料、工藝、設(shè)備落后，效率低, 勞動(dòng)強(qiáng)度大。因此，深入研究沿空留巷圍巖控制機(jī)理，掌握沿空留巷所處的應(yīng)力環(huán)境及 英礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，構(gòu)建深部礦井沿空留巷受力模型，采用先進(jìn)技術(shù)和材料，形成一套行 z有效的沿空留巷支護(hù)對(duì)策（參數(shù)設(shè)計(jì)方法），是沿空留巷工程能夠成功的必由z路。2基于分段分級(jí)承載原理的實(shí)施方案2.1 11508運(yùn)輸巷的生產(chǎn)地質(zhì)條件巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)

5、度:工程量共計(jì)930mo服務(wù)年限為2年。地面標(biāo)高為+198.0- +215. 8. 0m,巷道距地表平均垂深548. 8mo +五層煤第一層頂板為泥灰?guī)r,均厚0. 56m, 灰色，致密堅(jiān)碩含蜓科化石，平均單向抗壓強(qiáng)度為86. 87mpa,第二層頂板為泥巖，均 厚3. 85m,深灰色，含植物根部化石，平均單向抗壓強(qiáng)度為56mpao直接底為泥巖，均 厚2. 55m,深灰色，含植物根部化石，平均單向抗壓強(qiáng)度為25.6mpa。本采區(qū)整體構(gòu)造 形態(tài)為傾向北東的單斜構(gòu)造，煤層走向115。128°，傾向25。38。,傾角15° 19° ,平均16。30z。采區(qū)內(nèi)無(wú)次一級(jí)褶曲、無(wú)

6、巖漿巖侵入及巖溶陷落柱現(xiàn)象。根據(jù) 新汶礦業(yè)集i才i有限責(zé)任公司汶南煤礦生產(chǎn)礦井地質(zhì)報(bào)告10f, 108”及21贅料，十五 層煤瓦斯含量平均為0.025m3/t,屈低瓦斯煤層。十五層煤均屈ii類不自燃。十五層煤 煤塵均具爆炸性危險(xiǎn)。工作面斷層較少。木工作面最大涌水量：0. 02m7h，止常涌水量: o.olmvh,巷道掘進(jìn)對(duì)各相鄰巷道無(wú)影響。11508東下巷采用錨網(wǎng)帶支護(hù)：全巖段、過(guò)斷層及變薄帶時(shí)，斷面形狀為i員i弧拱形: 凈寬3.4m,凈高2.9m, 5=9. 74m2, 5=9. 37m2；煤巖層正常、頂板完好時(shí)斷面形狀 為梯形:凈寬34m,中高2.5m, s黨二&5n? , s總二

7、9. 36m；皮帶機(jī)頭斷面形狀為倒梯形, 凈寬4. 0m,中高2. 5m, s旋二10. 92m2, 二10n?。錨桿及錨固劑:采用20mnsi、直徑20mm、 長(zhǎng)2000mm的全螺紋鋼等強(qiáng)錨桿；每棵錨桿配一塊直徑28mm.長(zhǎng)625mm的樹脂藥卷（應(yīng) 符合煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)mt146. 1-2002）加長(zhǎng)錨固；塑料及金屬菱形網(wǎng)：頂板完好時(shí)，頂幫 采用鋼塑網(wǎng)。規(guī)格長(zhǎng)x寬二4500mmx 1000mm,用打包帶連網(wǎng)，每孔必連，每200mni打一 死結(jié)。過(guò)斷層、頂板破碎時(shí)，全斷面掛金屬菱形網(wǎng)。采用10#以上鐵絲編織，網(wǎng)格尺寸 不人于50mmx50mm,規(guī)格長(zhǎng)乂寬=4500mmx 1000mm,沿巷道輪廓線

8、布置。錨桿布置： 頂板靠?jī)蓭偷腻^桿分別向兩幫傾斜，與頂板垂線有20。30。的夾角，錨桿錨固段距臨 近幫的距離不小于0.5m,巷道兩幫啟角錨桿距頂板不人于400mm,傾斜角度根據(jù)頂板傾 角調(diào)整，保證錨同端在頂板巖石屮；巷道兩幫最下一排錨桿距巷道底板不大于600mm, 并向下傾斜，與水平線呈40。50°夾角，錨固端位于底板巖石小。肩角和底角錨桿 使用異型托盤。附圖2為巷道平面布置圖、圖3為柱狀圖。2. 2分段分級(jí)承載原理分段分級(jí)承載原理：分段承載是指工作而后方巖層運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的形成及其運(yùn)動(dòng)是分階 段完成的，分級(jí)承載是指巷旁支護(hù)材料的承載變形是根據(jù)巖層分段運(yùn)動(dòng)烈度而分級(jí)完成 的。即不同的巖層運(yùn)

9、動(dòng)階段，巷旁支護(hù)材料具冇不同的承載變形參數(shù)與之對(duì)應(yīng)。根據(jù)分段分級(jí)承載原理，在選擇材料性能和工藝時(shí)，技術(shù)上需要滿足“支得住、護(hù) 得住、封得住”的要求，材料性能具有“剛、柔、膨”的特點(diǎn)與之相對(duì)應(yīng)。因此，在礦 壓機(jī)理上，只冇釆用分段分級(jí)承載原理，才能實(shí)現(xiàn)最安全、最可靠、最經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。圖2巷道平面布置圖-40 0水平一來(lái)區(qū)煤層綜合柱狀圖界新生界kd j系第pm第煤巖*柱狀(1 : 500)層厚(m)累厚(m)w-c3c3lc2b 粘十巖奧陶系界pz<1l表土 流砂層粉砂巖粉砂巖粉砂巖砂頁(yè)巖煤12粉砂石粉妙巖煤13中砂巖煤15烘16煤17枯上巖粘上巖560粘上頁(yè)若粉妙巖煤202. 3巷旁支護(hù)設(shè)計(jì)及

10、實(shí)施以紫釣色或幺i色粘土煩粉矽芒及矽噴泥巖為主.屁邵夾斫'八2 921297*7少礫巖威含礫妙巖皈巖厳分以仃奴會(huì)為丄共次為燧石.和英 砂巖零，說(shuō)十袒噴膠結(jié)112 681065以伏斜他粉“巖為丄，咐紳粉制妙丹勺上，火泡樣，泥質(zhì)氏軸，題mm c >之'、2小，忙匕""枕丸：“汀，' < , r丄u bkvu -a . *iif： . <. 7 為丨，m輕底礫巖半均療冷24 170裁奴色，層理不明顯，含黃飲礦結(jié)核4176禺2色'條；存狀納*勾5.35 42 3 )4淺颯色，成分以石英長(zhǎng)石為主，致曲塊狀0"£聖5

11、.5042998灰色,含快鐵砂顆粒4244 6«色，以喑煤為主'半喑熨煤，含黃飲礦結(jié)核1.95431.93深灰色'含植物根部化仃151c a、2147 3 5灰色，富含植物化石4 4 87 2妙育朮淖八十處熬煤八浜苗伏佶構(gòu)，金怡所牯土巖火<h 2x7!& 6058颯色，泥丿頁(yè)膠結(jié)020 4 60 78瀨色，條帶狀結(jié)構(gòu)q 5 1c4 65.；3s深灰色，無(wú)層理 3.854 69 23深灰色，含植物根部化石丄2305 82 «)3颯色，致岀件脆 6.15488.08 塊色，效密堅(jiān)越b含塑科弘腕足英化4匚 敦綁紇力解仃族充垃<0：36)489.

12、(鳳色.含炭wi砂巖夾時(shí)一層，半施駁煤，篆帶狀紬構(gòu)r_8.43498 ()7灰他'慮分以氏石石茨為土，含云毋及共他昭色tr物(a 0.444 98 ,門 頼色，含炭丿頁(yè)砂巖及竝鐵礦結(jié)核| 3.3g501 j3 7深灰色，含梢物根部化石|_o-se502 -3 3奴色，致陽(yáng)堅(jiān)便査蜓科化仆1礙轉(zhuǎn)504 ()0半慮型煤，含粉砂巖夾irfl1 “> 506. !3 5深灰色，含枯物根部化石506 j33黑色，斷口方塊狀i 10-°16 137塊色z無(wú)層理h 0.3£517 275黑色，半亮型煤1,1 1. 1 41528 f；&戈灰色，上部含柚徹浪歩化仃及fe

13、s2納檢，下部含於庚v 12.8昌41£,1洩灰色灰色，敘密煩較純/裂隊(duì)不發(fā)育128丟54 j6雜色，以堿紅灰色泥巖為主，下部存砂煩、21 3575 -?1淺灰潔灰色門孚層狀，裂蝕不發(fā) 療21.2096 £)1灰色，總含植物化右12.12>09 c)3灰色，潴質(zhì)膠結(jié)/) 0.1s609 18鹽色，半亮型煤/ 8.861806 雜色，上那淺灰.獨(dú)灰録色，中祁以蹶紅祝腔色為1:| / >800>14 18&爲(wèi)次次口決色肝斥狀切純決巖，無(wú)化石，卜疫力口卻皿次學(xué) 9白】2；出級(jí)必ppqqqqqpqqqq9p99-4 0 0水平一采:區(qū)煤層綜合柱狀圖編制礦長(zhǎng)

14、制圖比例尺1 : 500審校圖弓科長(zhǎng)淡料來(lái)源總工程師曰wj2006 3 31圖3柱狀圖2. 3.1方案1高膨脹材料分段充填方案min0va國(guó)際材料公司是國(guó)際上最大的生產(chǎn)有機(jī)和無(wú)機(jī)支護(hù)材料、加固材料的公司, 年產(chǎn)值超過(guò)20億英鎊，致力于開發(fā)巷旁注漿快速成形支護(hù)成套技術(shù)，已經(jīng)開發(fā)出多種 系列的巷旁注漿充填材料和成套設(shè)備，北京科技大洋在m1n0va國(guó)際材料公司協(xié)助下， 建立的新材料實(shí)驗(yàn)室，能夠承擔(dān)深井巷旁支護(hù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和開發(fā)新材料，開發(fā)適宜的適 應(yīng)人變形、高強(qiáng)度的支護(hù)材料，為解決目前尚未徹底解決的巷旁支護(hù)難題提供了冇利條 件。口前已經(jīng)完成了新型支護(hù)材料的工業(yè)性試驗(yàn)。本方案采用瑞米密閉i號(hào)充填，b段采

15、用瑞米密閉111號(hào)充填。圖4為高膨脹材料分段充填方案示意圖。充填管34003600圖4昌膨脹材料分段充填方來(lái)示意圖(一) 瑞米密閉i號(hào)材料：是一種預(yù)先加工好的粉料，在使用時(shí)只耍加適量水即可。它在水中易溶解，具有良 好的泵送性和懸浮性。例如：在氣溫20°c,水灰比1. 5:1的情況下，泵送距離可達(dá)300mo 實(shí)際施工屮的泵送距離跟很多因素有關(guān)，其屮包括：溫度、輸送管的直徑、泵的性能和 水灰比等。1材料特點(diǎn)(1) 快速凝固,初凝僅3min；(2) .迅速形成強(qiáng)度，并且強(qiáng)度可調(diào)，本次試驗(yàn)采用最終單向抗壓強(qiáng)度大于12mpa 的方案；(3) 長(zhǎng)距離泵送可達(dá)250m；(4) 適當(dāng)變形能力，單向壓

16、縮變形為5%左右；(5) 物理力學(xué)性能：通過(guò)模擬現(xiàn)場(chǎng)兩種材料復(fù)合結(jié)構(gòu)的壓縮試驗(yàn)，得出了以卜結(jié)果（如壓縮試驗(yàn)曲線圖所示，以瑞米密閉ii號(hào)材料和瑞米密閉iii號(hào)材料為例，瑞米密i用ii號(hào)材料僅在強(qiáng)度方面與瑞米密閉i號(hào)稍有差別，其它性能類似）。圖5瑞米密閉ii號(hào)材料和瑞米密閉ii【號(hào)材料充填試樣711020406080100沿空留巷支護(hù)材料壓縮性能試驗(yàn)illi線位移（mm）3 2 111 41 1165 4 3 2 1 0圖6壓縮性能試驗(yàn)曲線試驗(yàn)結(jié)論：試驗(yàn)時(shí)上部密閉iii號(hào)材料的試樣大小為:100x100x 100mm,下面密 閉ii號(hào)試樣大小一樣。在試驗(yàn)變形達(dá)到60%以上吋，下部密閉ii號(hào)材料剛開

17、始受力并 開始變形，壓縮直到85%以上時(shí)下部密閉ii號(hào)材料還沒(méi)有破壞（此時(shí)密閉ii號(hào)的變形 量才不到5%,其最大變形量能到1020%）。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出：上部材料在壓縮 到85%以上吋，整個(gè)支護(hù)材料能承擔(dān)很高的荷載而不被壓壞，起到很好的變形和承載 作用。表2密閉1號(hào)材料參數(shù)水灰比1.5:1充填每nf需用材料量(kg)500550新配制的灰漿密度(kg/m3)380單向抗壓強(qiáng)度/ 2小吋(mpa)>3.0單向抗壓強(qiáng)度/ 1天(mpa)>5.0單向抗壓強(qiáng)度/ 14天(mpa)>10. 0單向壓縮變形( )35初凝吋間(min)3'5終凝時(shí)間(min)<302.適用

18、范圍主要用于構(gòu)筑控制通風(fēng)的密閉墻和加固破碎巖石，特別適用于: 仃)構(gòu)筑礦井采空區(qū)密閉墻；(2) 加固破碎巖層;(3) 采空區(qū)或巷旁充填、支護(hù)。(二) 瑞米密閉iii號(hào)：1. 材料參數(shù)及特點(diǎn)表3材料參數(shù)水灰比2.0:1充填每n?體積需用材料量(kg)100新配制的灰漿密度(kg/m3)280300單向抗壓強(qiáng)度(mpa)0. 150.4初凝時(shí)間(min)1 2終凝時(shí)間(min)<3凝同后的泡沫可以承受巖層的變形；膨脹率高、性價(jià)比高、施工簡(jiǎn)單；泵送性好的特點(diǎn)。泵送的最遠(yuǎn)距離口j達(dá)300嘰2. 適用范圍（1）.-般空穴和支架壁后充填；（2）用于沿空留巷支架的壁后充填，隔離采空區(qū)瓦斯，防止煤炭自燃

19、發(fā)火；（3）用于沿空掘巷的小煤柱裂隙的封閉，隔離采空區(qū)瓦斯，防止煤炭自燃發(fā)火。充填瑞米密閉iii號(hào)釆用同瑞米密閉i號(hào)同樣的灰漿泵進(jìn)行充填。根據(jù)便于施工和保證支護(hù)效杲的原則，研究充填的支架或包體的形狀、確定a段和b段的高度、充填的寬度（上寬和下寬）、充填材料的強(qiáng)度。（三）充填參數(shù)設(shè)計(jì)1巖層運(yùn)動(dòng)規(guī)律預(yù)計(jì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，直接頂厚度為4.4m （厚0.6m的泥灰?guī)r和3. 8m的泥巖），老頂初次 來(lái)壓步距30m,周期來(lái)壓步距20m。2巷道變形量預(yù)計(jì)（參考圖7）mzhsa（i）上式小，h釆高，取1.7m；mz直接頂厚度，取4.4m；ka碎脹系數(shù)，1.251.35,取1.3m；sa未垮落巖石在觸殲處的沉降量。

20、弘為上區(qū)段開采時(shí)的沉降量，sa2為下區(qū)段超 前應(yīng)力作用下的沉降量。圖7沉降量示意圖由公式（1）,沿傾斜方向老頂觸肝處的沉降量sa尸采高+直接頂厚度-直接頂冒落后 的厚度二 1. 7+4. 4-1. 2x4. 4=0. 82m充填體中心的沉降量二（巷道寬度+充填體寬度之半+充填體邊緣至幫距離）x老頂觸肝處的沉降量s/老頂周期來(lái)壓步距二（3.6+0. 85+0.5） x0. 82/20=0. 2m下區(qū)段開采時(shí)，取k=l,下區(qū)段開采時(shí),取ka=1,則sa2=采高+直接頂厚度-直接頂冒落后的厚度二17+4. 4-1 x 4. 4-sai=1. 7-0. 82=0. 88充填體中心的沉降量=（巷道寬度+

21、充填體寬度之半+充填體邊緣至幫距離）x0. 88/ 老頂周期來(lái)壓步距二（3. 6+0. 85+0.5） x 0. 88/20=0. 2m故：充填體中心沉降量0. 4m,取0. 5mo3充填支護(hù)原則（1）對(duì)頂板采用“給定變形”工作方案，支護(hù)體只承擔(dān)直接頂?shù)淖饔昧Γ唬?）工作面后方的動(dòng)壓主要由錨索、錨桿、單體液壓支柱和戴帽木柱承擔(dān)；（3）充填體采用兩部分組成，上部采用強(qiáng)度較低、變形量大的充填材料（變形率2530%）,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的早期讓壓，同時(shí)能有效保證及時(shí)密封采空區(qū)；卜部采用強(qiáng)度較高的充填材料可以保證頂板動(dòng)壓之后承擔(dān)直接頂?shù)暮奢d作用力，而不破壞。當(dāng)上部充填材料變形50%以上時(shí)，卜部充填材料卻沒(méi)

22、有受力，上部來(lái)力全部被上部充填材料的大變形給松地掉，而不被傳遞到下部的充填材料，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)充填體即有較大的變形量又冇較高的承載強(qiáng)度，達(dá)到支護(hù)和密封雙重效果。其受力圖如下所示：圖84充填支護(hù)整體方案設(shè)計(jì)及配套措施工作面后方的臨時(shí)支護(hù)應(yīng)采用以下措施：（1）必須在留巷側(cè)巷道頂板打設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索，以調(diào)動(dòng)深部穩(wěn)定巖層承載能力。打 設(shè)角度垂直巖層，向下偏5。根拯情況補(bǔ)打錨桿，防止充填側(cè)頂板冒落；（2）在留巷段應(yīng)打設(shè)間距l(xiāng)m的單休液壓支柱或金屬摩擦支柱配餃接頂梁支護(hù)，單 體柱冇足夠的初撐力，工作阻力不低于250kn,活柱冇300mm以上可縮量，以便冇效地 控制頂板的下沉量，單體柱的保留時(shí)間一般以28d為宜。

23、具體時(shí)間需要經(jīng)過(guò)觀測(cè)后確定。 待頂板穩(wěn)定后向前翻打；（3）充填體寬度設(shè)計(jì)為1.7mo（四）充填施工設(shè)備及工藝1 灰漿充填泵參數(shù)施工能力：每小吋充填成形15m3,未成形6詼每小時(shí)供料15002250kg；泵送距離：水平距離300m；設(shè)備規(guī)格 3150x 700xlloomm,重量 800kg；功率：7. 5kw,電壓 660v；需供水量：3060l/min；管徑：32 mm。2. 充填工藝圖 9(1)(1) 如圖9(1)所示，在上肩離補(bǔ)打錨索，排距2m；(2) .如圖9(1)所示，在距上幫0.5m、1.0m各打兩顆單體支柱；(3) .如圖9(2)所示，在距幫1.7m補(bǔ)打頂板錨桿，冋撤里側(cè)單體支柱

24、；(4) .如圖9(2)所示，在上幫掛鐵絲網(wǎng)或連接鋼帶；(5) .布置充填袋：確保袋了鋪設(shè)到位，保證材料充填時(shí)袋了能充滿所要充填的空間 體而不被材料壓住，確保袋子的頂角能被材料充填起來(lái)接觸頂板。現(xiàn)場(chǎng)布置充填袋時(shí)可 考慮每隔一定距離，用細(xì)鐵絲把袋子系在兩旁的支護(hù)木柱上，兩個(gè)充填袋子之間要緊密 連在一起，保證兩個(gè)充填袋了充滿材料后z間無(wú)空隙、壓實(shí)緊密；(6) .在里側(cè)單體支柱固定豎排木板，木板20x200x 1500hu11；補(bǔ)打錨索z鋼帶或鐵絲網(wǎng)a3600a段充填 密閉i號(hào)錨 桿b段充填 密閉iii號(hào)圖9a段充填 密閉i號(hào)b段充填 密閉ii號(hào)圖9圖9施t順序(7) 充填操作：采用瑞琪米諾樺公司生

25、產(chǎn)的專用灰漿泵，并嚴(yán)格按照操作說(shuō)明確定 進(jìn)水量、粉料進(jìn)料速度和注漿管長(zhǎng)度等施工細(xì)節(jié)進(jìn)行操作。使用瑞米密閉i號(hào)產(chǎn)品，設(shè) 計(jì)使用的水灰比為1:1,調(diào)節(jié)泵的進(jìn)水流量為5ol/min,粉料進(jìn)料速度為2袋/min。充 填袋下半部長(zhǎng)方體部分充滿后，改用瑞米密閉iii號(hào)，使用的水灰比為2:1,此時(shí)進(jìn)水流 量保持不變，調(diào)整灰漿泵進(jìn)料速度為1袋/min即可；(8) .待固結(jié)后回撤單體支柱和木板。3. 攪拌和輸送(1) .水灰比可以通過(guò)如下的方式達(dá)到，就是每分鐘進(jìn)水50kg,同時(shí)每分鐘進(jìn)料25kg (一袋)?；覞{泵的進(jìn)料速度應(yīng)該事先設(shè)定，進(jìn)水速度依此速度來(lái)做相應(yīng)的調(diào)整。在用來(lái)制作隔墻的時(shí)候，瑞米密閉1號(hào)應(yīng)該采用合

26、適的模板進(jìn)行澆注。在用作整體 澆注的時(shí)候，需耍采用標(biāo)準(zhǔn)的灌漿袋。在用作回填、封堵和巖層加固時(shí)，灌注瑞米密閉 i號(hào)之前需要對(duì)作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行事先封堵。(2) 現(xiàn)場(chǎng)施工必須確保有穩(wěn)定的、水質(zhì)可靠(水的ph值不小于6)的水源，水的 流量不少于60l/min,水溫不低于15°c；(3) 每次使用之后，泵和輸送管道必須用水進(jìn)行徹底的清洗。在灌注過(guò)程屮如果因 設(shè)備問(wèn)題或者停電等造成中斷，建議采用高壓水清除設(shè)備中的材料。(4) 瑞米密閉系列產(chǎn)品采用25kg-袋的防潮袋包裝。保質(zhì)期3個(gè)月。在實(shí)際的施 工中，幾個(gè)因索共同影響密閉墻的密度、形成最終強(qiáng)度得時(shí)間和使用壽命。這些影響因 索是：灰漿含水率、水溫、水質(zhì)

27、、環(huán)境溫度、泵送速度、出料管口徑以及一次的澆注量。4. 安全注意事項(xiàng)瑞米密閉i號(hào)、iii號(hào)無(wú)毒且阻燃；(2) .瑞米密閉i號(hào)、iii號(hào)對(duì)呼吸系統(tǒng)和皮膚具有一定的刺激作用，避免宜接刺激皮 膚，施工操作現(xiàn)場(chǎng)要注意帶防護(hù)手套；(3) .避免兒童接觸；(4) 如果不慎入眼，應(yīng)立即用大量的水沖洗，并及時(shí)就醫(yī)；(5) .接觸皮膚后，應(yīng)用干凈水沖洗接觸部位；(6) 作業(yè)時(shí)，應(yīng)穿合適的防護(hù)服，戴于套和做好眼和面部保護(hù)措施；(7) .作業(yè)時(shí)注意觀察頂?shù)装鍑鷰r情況；(8) .其它安全措施嚴(yán)格執(zhí)行煤礦安全支護(hù)規(guī)程5. 其他情況說(shuō)明：(1) 為保證此次施工效果，工作面后方臨時(shí)支護(hù)方案和礦方協(xié)商確定后，應(yīng)嚴(yán)格按 方案執(zhí)

28、行。尤其是要保證單體柱初撐力、單體柱回撤期限及距采面距離、柱帽厚度等技 術(shù)數(shù)據(jù)在實(shí)際施工中得到落實(shí)；(2) .要保證單體柱活柱部分有400mm以上可縮量，以防來(lái)壓期間將單體柱壓死、壓壞，影響支撐效果和向前翻打復(fù)用；（3）動(dòng)壓顯現(xiàn)期間，礦方要安排專人進(jìn)行礦壓觀測(cè)，具體觀測(cè)內(nèi)容和觀測(cè)方法礦方 協(xié)商確定后實(shí)施。6. 相關(guān)圖示（灰漿泵及施工示意人圖10充填示意圖（灰漿泵及施工示意）（四）充填成本核算1. 延米充填體積為1.7x1.5=2.89n?2. 延米的充填體材料費(fèi)：每充填in?用料400kg,兩種材料的充填均按800 jd m3,費(fèi)用：2.89x800=2312 元。3號(hào)充填高度為0.5, 1號(hào)

29、充填高度為1.25米，用料及費(fèi)用計(jì)算：0.5m* 1.5m* lm* 100 kg/m'*4 元/kg+1.25m*1.5m*l*400kg/m3*2.5 元zkg = 300 元/m + 1875 元/m =2175 元/m3. 每米的充填袋費(fèi)：（每米的充填袋費(fèi)）80元；4二175 元/m + 80 = 2255 元/m新材料充填方案大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了施工速度，增強(qiáng)了采空區(qū)的密封性,冇效保證支護(hù)效果。2. 3. 2方案2原生殲石支護(hù)方案砌殲石帶的巷旁支護(hù)形式 -34'oq二2砌時(shí)右?guī)D11砌可石帶的巷旁支護(hù)形式2. 3. 3方案3原生殲石支護(hù)+充填方案砌什石帶+充填的

30、巷旁支護(hù)形式圖12砌肝石帶+充填的巷旁支護(hù)形式砌肝石帶+充填注漿管2.4超前及滯后加強(qiáng)支護(hù)距離的確定巷旁支護(hù)階段根據(jù)超前壓力影響距離、老頂在采空區(qū)觸砰點(diǎn)位置，確定超前及 滯后加強(qiáng)支護(hù)距離。3圍巖變形規(guī)律（塑性區(qū)、壓力支承區(qū)、原巖壓力區(qū)）研究掌握試驗(yàn)巷道圍巖塑性區(qū)、壓力支承區(qū)、原巖壓力區(qū)的圍巖變形規(guī)律，主要的手段 是在力學(xué)性能測(cè)試基礎(chǔ)上的礦壓觀測(cè)研究。巷道表面位移觀測(cè)：（絕對(duì)位移和相對(duì)位移）, 目的是掌握巷道開挖后不同階段圍巖變形及斷面收斂情況。常用量測(cè)方法為十字測(cè)量 法，常用儀器為測(cè)槍、鋼卷尺等。觀測(cè)內(nèi)容包括：（1）頂板離層觀測(cè)；（2）用錨桿測(cè)力 量測(cè)頂幫錨桿工作阻力；（3）頂?shù)装逡平坑^測(cè)；

31、（4）兩幫移近量觀測(cè)；（5）鉆孔應(yīng)力 計(jì)。一般測(cè)站間距為60100m,每個(gè)測(cè)站至少兩個(gè)觀測(cè)斷面；每條巷道屮地質(zhì)生產(chǎn)條 件明顯差異區(qū)段，當(dāng)長(zhǎng)度超過(guò)20m時(shí)，該段巷道應(yīng)增加不少于2個(gè)觀測(cè)斷面。每個(gè)測(cè)站 都必須進(jìn)行表而位移的觀測(cè)、圍巖松動(dòng)圈的觀測(cè)，每種地質(zhì)、生產(chǎn)條件明顯差異地段需 進(jìn)行巷道深部位移觀測(cè)、錨桿受力觀測(cè)，均需取樣進(jìn)行巖石強(qiáng)度的變化觀測(cè)，每種支護(hù) 形式均需進(jìn)行接觸壓力的觀測(cè)，不少于3個(gè)測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)方法：1、巷道表面位移觀測(cè)巷道表而位移觀測(cè)的目的是掌握巷道開挖后、巷旁支護(hù)后的不同階段圍巖變形及斷 面收斂情況。測(cè)站設(shè)置：進(jìn)入試驗(yàn)段后3050ni設(shè)第一個(gè)測(cè)站，間隔50m設(shè)第二個(gè)測(cè) 站，每個(gè)測(cè)站設(shè)2

32、個(gè)觀測(cè)斷面，采用中腰線十字布點(diǎn)法。在垂直圍巖表面鉆42、深 3500mm的孔，將42、長(zhǎng)400nmi的木樁打入孔屮。頂部和上幫木樁端部打入鉤形測(cè)釘, 下幫和底板木樁端部打入平頭測(cè)釘。兩個(gè)觀測(cè)斷面沿巷道軸向間隔600looommo測(cè) 量方法:在c、dz間崩緊線繩，a、b之間拉緊鋼卷尺，測(cè)出a0和ab值；在a、bz間 崩緊線繩，c、dz間拉緊鋼卷尺，則出1）0和ci）值；用鋼卷尺測(cè)量時(shí)耍精確到1伽，并 估測(cè)出±0.51；用皮卷尺測(cè)量觀測(cè)斷面到掘進(jìn)迎頭之間的距離；觀測(cè)數(shù)據(jù)按附表2的 格式記錄。2、錨桿接觸壓力觀測(cè)在充填體的兩個(gè)界面處各放一個(gè)，深度0. 75mo錨桿接觸壓力觀測(cè)的的是掌握不同

33、階段錨桿受力隨圍巖變形的增長(zhǎng)情況，為評(píng)價(jià) 支護(hù)參數(shù)是否合理、調(diào)整支護(hù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。測(cè)站設(shè)置：在靠近第一個(gè)表面位移測(cè)站 處設(shè)錨桿受力測(cè)站,取頂部?jī)蓚?cè)傾斜錨桿、中間錨桿、上、下幫錨桿作為觀測(cè)對(duì)象,采 可gyz- ii型液壓枕，測(cè)定巷道支架、巷道圍巖、充填體的受力狀態(tài)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 體積小、重量輕、易操作、壓力顯示直觀、質(zhì)量口j靠。測(cè)量范圍：060 mpa；用的儀器為ks4型錨桿測(cè)力計(jì)進(jìn)行觀測(cè)。測(cè)量方法:直接從ks4系列錨桿測(cè)力計(jì)的液壓表上讀取數(shù)值，觀測(cè)數(shù)據(jù)做好記錄,圖13液壓枕錨桿受力值待整理數(shù)據(jù)時(shí)一并換算。圖14頂板離層儀安裝示意圖3、頂部離層觀測(cè) 離層指示儀觀測(cè)的目的是掌握巷道頂板的深部位移

34、及離層情況，讓試驗(yàn)巷道中的 所冇作業(yè)人員都能隨時(shí)掌握頂板的離層松動(dòng)情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，把隱患消滅在萌 芽z中。離層觀測(cè)采用雙高度型離層指示儀。其主要功能是以不同的顏色段對(duì)頂板離層 和松動(dòng)變形情況提供連續(xù)的直觀的顯示，從而口j以及早發(fā)現(xiàn)頂板火穩(wěn)的征兆，同時(shí)，它 木身又帶有精確的刻度可直接測(cè)讀頂板兩個(gè)不同范圍的離層值，即可兼作簡(jiǎn)易多點(diǎn)位移 計(jì)使用，測(cè)讀結(jié)果可作為錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)的依拯； 離層指示儀采用s19屮主方鉆桿配27鉆頭用普通錨桿機(jī)打眼安裝，試驗(yàn)段巷 道每隔2030m安設(shè)一個(gè)。深部基點(diǎn)高度定為6叫 淺部基點(diǎn)深度定為1.8m,即與頂錨桿錨固端處在同一高度，這樣便口j以分別捕捉錨桿長(zhǎng)度范圍以

35、內(nèi)和錨桿長(zhǎng)度范圍以上的 頂板離層信息; 該裝置以紅、黃、綠三種顏色表示頂板離層松動(dòng)的嚴(yán)重程度，綠色表示頂部松動(dòng) 離層值較小，處于較穩(wěn)定的狀態(tài)；黃色表示離層松動(dòng)已達(dá)到警界值；紅色則表示頂板離 層松動(dòng)值較大已進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài); 離層指示儀安裝方法：采用s19中主方接長(zhǎng)式鉆桿配27鉆頭用單體風(fēng)動(dòng)錨桿機(jī)在巷道屮線處打垂直鉆孔至6m深度；用端部帶寬 3mm.深18nuii的徑向槽的專用接長(zhǎng)式安裝桿(材質(zhì)為鋼或pvc塑料)將深部基點(diǎn)錨固器 推入孔屮，直至孔底；抽出安裝桿后，用手拉一下鋼繩，確認(rèn)錨固器已固定??；用安裝 桿推入淺部基點(diǎn)錨固器至18m處；抽出安裝桿后，用手拉一下鋼繩，確認(rèn)錨固器已固 定?。话惭b孔口套

36、管及集水盤(若孔口套管外徑過(guò)大，應(yīng)先把孔口處20cm-段用手持 式幫錨桿機(jī)配32鉆頭擴(kuò)至032.5)；將a刻度(即淺部基點(diǎn)刻度)墜與孔口套管下邊 緣對(duì)齊，將其繩卡卡死并截去多余的錨繩；將b刻度(即深部基點(diǎn)刻度)墜與a刻度墜 下邊緣對(duì)齊，將英繩卡卡死并堆去多余的錨繩；記錄初讀數(shù)； 安裝過(guò)程應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：離層指示儀安裝位置距迎頭不得超過(guò)15山，否則無(wú) 法捕捉頂板離層的全過(guò)程；鋼繩應(yīng)盤好，推入錨順時(shí)逐圈展開，以防糾纏打結(jié)；推入錨 固器吋，安裝桿不能冋拉，否則錨固器雙抓會(huì)從安裝桿上端的槽屮脫出；淺部基點(diǎn)錨固 器一定要準(zhǔn)確定位，為此可先在安裝桿上做好標(biāo)記；安裝后兩個(gè)刻度墜均應(yīng)處于自由懸 垂?fàn)顟B(tài)，不得冇

37、任何卡阻現(xiàn)彖； 觀察與測(cè)讀要求：頂板離層指示儀從安裝完畢到距掘進(jìn)迎頭15m處，應(yīng)由礦壓觀 測(cè)人員每天測(cè)讀一次，超過(guò)15m以后，除非離層松動(dòng)仍有明顯增長(zhǎng)的趨勢(shì)，一般可停止 測(cè)讀具體數(shù)據(jù)，改為觀察兩個(gè)刻度墜的顏色，一般由當(dāng)班班長(zhǎng)負(fù)責(zé)觀察，其他人員也應(yīng) 隨時(shí)注意觀察，以便及早發(fā)現(xiàn)杲?，F(xiàn)象確保安全。4、利用鉆孔應(yīng)力計(jì)測(cè)量側(cè)向壓力顯現(xiàn)。在下幫安設(shè)兩組,需要在切眼前方50m以外,深度分別為3m、6m> 9m、12m。傳感器安裝完畢后，將其屏蔽屯纜內(nèi)的四條不同顏色的導(dǎo)線分別與手持式二次儀 表的四條相同顏色的導(dǎo)線相連接(注意各線間不能短路)，接好線后，按動(dòng)顯示器右邊 的按鈕顯示器顯示數(shù)字，即測(cè)得傳感器初

38、讀數(shù)p(),以后在任何時(shí)候都按上述接線方法 進(jìn)行檢測(cè)，所測(cè)得數(shù)為pi并將pi減去po為實(shí)際的應(yīng)力變化數(shù)。例:若某傳感器初讀數(shù)po=0. 2 (mpa),某時(shí)刻測(cè)的數(shù)pi=5.2 (mpa),則實(shí)際應(yīng)力變化值為p二pi-po二5. 2-0.2二5 (mpa)o例 2：若 po二-0.3 (mpa), pi二 10.4 (mpa),則實(shí)際應(yīng)力變化值為 p = pi-po =10. 4- (-0.3) = 10. 7 (mpa)o根據(jù)以上幾項(xiàng)內(nèi)容，結(jié)合考慮工作面與各測(cè)區(qū)的距離，為了取得可靠的觀測(cè)資料, 嚴(yán)格按照吋間間隔進(jìn)行觀測(cè)，如下表所示：農(nóng)4觀測(cè)時(shí)間間隔及觀測(cè)頻率表階段忖期工作面前方100m巷旁支

39、護(hù)200in巷旁支護(hù)人于200m備注回采影響1次/d1次/d1 次/6d注意事項(xiàng)：（1）測(cè)區(qū)設(shè)置時(shí)應(yīng)特別注意支護(hù)、維護(hù)與量測(cè)之間相互協(xié)作，盡量減少影 響。（2）觀測(cè)站的設(shè)置與觀測(cè)儀器的安設(shè)應(yīng)根據(jù)圍巖變形的具體情況和觀測(cè)項(xiàng)目的具體 規(guī)定進(jìn)行選擇和確定。觀測(cè)設(shè)備根據(jù)觀測(cè)項(xiàng)目和測(cè)站個(gè)數(shù)、所需儀器的多少，確定礦壓觀測(cè)研究所需的設(shè)備計(jì)劃如 下表所示：表5項(xiàng)目所需儀器資金計(jì)劃表序號(hào)名稱型號(hào)單位數(shù)量單價(jià)（萬(wàn)元）資金（萬(wàn)元）1錨桿測(cè)力計(jì)ml-20臺(tái)180. 061.082離層指不儀lby-3套100. 020.23測(cè)力錨桿cm-20根180. 162.884鉆孔應(yīng)力計(jì)等根據(jù)以上兒項(xiàng)內(nèi)容，結(jié)合考慮工作面的推進(jìn)速

40、度，工作面與各測(cè)區(qū)的距離，確定試驗(yàn)研究工作的起止h期。4研究的內(nèi)容.技術(shù)路線.研究目標(biāo)、效益預(yù)計(jì)4. 1研究?jī)?nèi)容對(duì)11508沿空留巷前后的巷側(cè)、工作而前方和采空區(qū)后方頂板的空間運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行 研究，總結(jié)出適合本巷道的分段承載控制支護(hù)設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括：（1）通過(guò)對(duì)礦壓觀測(cè)資料，掌握試驗(yàn)巷道圍巖塑性區(qū)、壓力支承區(qū)、原巖壓力區(qū) 的圍巖變形規(guī)律，總結(jié)分析頂板運(yùn)動(dòng)規(guī)律及礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)，包括側(cè)向頂板斷裂位置及側(cè) 向支承壓力分布變化規(guī)律，為分段承載控制支護(hù)設(shè)計(jì)提供理論依拯；（2）通過(guò)理論分析，研究留巷圍巖應(yīng)力及變形的關(guān)系、錨網(wǎng)加固支護(hù)原理，設(shè)計(jì) 合理的留巷支護(hù)方案和參數(shù)，確定合理的巷旁支護(hù)及斷面設(shè)計(jì)；（3）根據(jù)超詢壓力影響距離、老頂在采空區(qū)觸什點(diǎn)位置，確定超前及滯后加強(qiáng)支 護(hù)距離。巷旁支護(hù)階段，在采空區(qū)老頂觸徐之后進(jìn)行，支護(hù)完成之后冋撤單體支柱。木 段支護(hù)分為兩部分完成，根據(jù)覆巖運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的礦山壓力、巷道斷面收縮率，設(shè)計(jì)預(yù)留頂 板下沉量、支護(hù)強(qiáng)度和預(yù)留變形量的大小。（4）尚需根據(jù)便于施工和保證支護(hù)效杲的原則，研究高膨脹材料分段充填方案時(shí) 的充填支架或包體形式，分段高度，充填的寬度（上寬和下寬），確定充填材料的強(qiáng)度。（5）比較三種方案，高膨脹材料分段充填方案、砌什石帶+充填的巷旁支護(hù)形式、 砌肝石帶+充填的巷旁支護(hù)形式的經(jīng)濟(jì)效益、施工效果、勞動(dòng)效率等，檢驗(yàn)留巷設(shè)