巷道修复方案.docx

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巷道修复方案

袁庄矿巷道修复方案

淮北矿业股份有限公司工程技术研究院

淮北矿业股份有限公司袁庄煤矿

安徽理工大学

二o一一年七月

一、工程概况2

二、修复方法2

三、支护设计2

（一）永久支护2

（1）巷道断面2

（2）永久支护形式、工艺3

（二）临时支护方式8

1、支护形式：

8

2、支护材料：

8

3、支护参数：

8

4、支护平、剖、断面图8

5、质量要求9

6、保证措施9

（三）架棚质量保证措施10

1、技术质量标准11

2、质量保证措施12

（四）锚杆（索）质量保证措施13

1、技术质量标准13

2、质量保证措施13

三、注浆原则与工艺15

（一）注浆原则15

（二）施工工艺15

1、注浆施工工艺15

2、工艺流程17

（三）注浆作业所需材料与设备17

（四）施工技术要求及安全措施17

袁庄试验巷道修复、补强技术方案

一、工程概况

目前，试验巷道长期底臌、两帮内移、U型棚变形严重，严重威胁生产安全，急需进行修护。

二、修护方法

对需修护段巷道进行敲帮问顶，清除顶、帮开裂的浆皮、活矸、危岩，然后用风镐对巷道进行挑顶、刷帮，刷大至设计尺寸后，再对巷道进行棚、锚、网、喷、索、注支护。

三、支护设计

采用棚、锚杆、索、网、注浆联合支护，遇构造带及地质异常区时,采用缩小棚距与锚网索间排距等措施应对。

（一）永久支护

（1）巷道断面

断面形状：

直墙半圆拱，具体形状与尺寸见图1。

图1.巷道断面示意图

（2）永久支护形式、修复工艺

①支护形式：

采用全断面棚、锚、索、网、注浆综合支护。

②修复、支护工艺

安全检查→敲帮问顶→采用风镐将巷道刷（卧）至设计尺寸→前移前探梁、挂防片帮网→看中或腰线后上拱梁（钢棚梁）→上拉板、过顶、刹紧→出矸、刨腿窝（深度、棚距合格）→栽棚腿→紧固卡缆、上拉板→封帮→检查支架调斜情况后用木楔整体加固喷浆注浆安装“帮部锚杆+槽钢”补强结构底角锚杆→底板锚索。

其中喷浆在距新架金属支架前端50m后施工,注浆滞后喷浆100m进行。

上述工艺中的各个环节并非一定要全部实施，依据理论分析，在实施“帮部锚杆+槽钢”补强结构后，及时实施围岩注浆，巷道即可迅速稳定下来，如若如此，后续环节即可省略。

因此，该巷道具体的修复方案可归纳如下：

主体方案：

首先实施帮部3道“锚杆+组合梁”补强，同时对监测点进行1周2次的监测，在帮部补强20天后实施注浆，同时对监测点继续监测，如若巷道变形迅速收敛，巷道修复即可结束。

如若巷道变形仍有发生（很小），且无收敛迹象，则实施底角锚杆，即可迅速稳定巷道；如若巷道变形仍有发生（较大），且无收敛迹象，则不再实施底角锚杆，直接实施底板锚索即可迅速稳定巷道。

（3）支护参数

基本支护参数、规格、材料：

表1架棚支护材料及规格尺寸、参数

支护材料

规格尺寸

36＃U型棚（3节）

3213×2800mm

粱腿搭接长度

500mm

棚腿外扎角

80

拉条

每棚4道

卡缆

每棚6副、每个重叠部分3副

钢筋笆片

760（纵向）×770（横向）

棚距

600mm

腿窝深度

300mm

补强加固参数

帮部锚杆：

锚杆采用Φ22mm×2500mm20MnSi左旋无纵筋螺纹钢高强预应力锚杆，锚杆托盘为10×150×300mm的平钢板，托盘直接放入槽钢的凹槽中。

帮部补强锚杆共3排，具体方式与布置位置见图4所示。

组合梁：

用18号槽钢制作而成。

每垮梁长度750mm，共约束2架棚腿。

梁中开设直径24mm的圆孔作为锚杆的穿孔。

U型棚、箱梁、锚杆和混凝土喷层之间的关系见图4、5。

图2巷道架棚支护示意图

底角锚杆：

Φ22mm×2500mm20MnSi左旋无纵筋螺纹钢高强预应力锚杆，锚杆托盘为10×150×150mm的平钢板，底角锚杆与水平呈450，处于帮底交界部位。

托盘后必须用混凝土填实，排距600mm。

底板锚索：

底板锚索采用Φ22mm×5300mm的高强锚索，托盘为29U型钢，29U型钢长度2800mm,底板锚索以巷道轴线为对称轴，按照间排距1600×1600mm进行布置，每断面2根。

底板锚索的锚固分3种情况：

（1）底板中含有大量游离水情况，锚索锚固又有两种可用方法：

a、锚索孔成孔后，首先采用水下锚固剂实施端锚，然后通过注浆实施全长锚固；b、将两根2500mm的注浆锚杆丝扣连接并与锚索捆绑在一块，下放至设计位置后，用马利散实施锚固与注浆一次性处理，端部用快干水泥封口，快干水泥距上端距离300mm。

（2）底板无水情况，直接用药卷锚固，然后插入注浆管（2500mm）实施水泥浆注浆。

具体注浆工艺见第“四”部分。

注浆参数：

a.喷砼：

巷道全断面喷厚100mm，强度为C20,采用P.O32.5水泥，水泥，黄沙，瓜子片按重量配比为1:

2:

2，水灰比为0.45:

1，速凝剂为水泥重量的3%。

b.注浆孔布置

帮顶注浆孔排距为3.6m，孔深为2.0m。

每排5孔，孔口管规格均为26.75×3.25×800mm。

底板注浆利用底板锚索孔。

每排2孔。

底板注浆跟随锚索安装一并进行,滞后底板锚索2排,注浆后即刻安装底梁.每两排底板锚索注两孔,注浆孔每断面2个,排距3200mm.

图3注浆孔布置图

c.注浆材料、浆液类型及注浆量

帮顶注浆采用单液水泥浆，水泥选用P.0.42.5普通硅酸盐水泥。

水灰比为0.8:

1，注浆量以实际发生量为准。

d.注浆压力

浅孔注浆设计终压：

2.0Mpa，单孔注浆标准：

达到终压后保持10分钟。

（4）支护方案：

图4帮锚杆补强示意图

图5U型棚、箱梁、锚网索（杆）混凝土喷层结构示意图

图6.底板锚索布置平面图

图7.底板锚索布置断面图

图8.底板锚索布置侧向图

（二）临时支护方式

1、支护形式：

采用3根金属前探梁、护顶木板综合性措施作为临时支护，每根前探梁固定点不少于3处。

在工作面迎头采用防止片帮网伤人措施。

该网以覆盖整个巷道实际断面为准。

2、支护材料：

（1）金属前探梁：

选用3根22kg/m型轨道，长度不少于4m,固定点选用Φ16圆钢自制吊挂环。

（2）护顶木板：

数量不少于10块，结合木背板接实顶板。

（3）木楔：

选用杉树，其规格：

长×宽×厚（大头）为300×150×100mm，数量充足，确保牢固。

（4）防片帮网采用麻绳编织网或防止静电的塑料网,防片帮网生根在最靠近迎头的支架的棚梁、棚腿上。

3、支护参数：

（1）前探梁固定点间距为1200mm，排距为1000mm，每根前探梁前端距迎头不大于200mm。

（2）防片帮网网孔规格：

100mm×100mm（岩石部分）、100mm×50mm（煤层部分）。

4、支护平、剖、断面图：

见图9。

5、质量要求：

（1）金属前探梁：

选用矿用22kg/m型轨道3根，质量合格。

（2）每个固定点必须用背板结合木楔刹牢固

（3）金属前探梁与顶板间采用木板过顶，并用木楔刹牢固。

（4）每根前探梁前端距迎头不大于200mm，在倾斜巷道中必须采取防滑措施（具体采用铁丝生根在棚梁上）。

6、保证措施：

（1）每班架棚前首先对巷道围岩进行敲帮问顶及时清理活矸危岩后，将前探梁移至迎头并生根，再用木楔将每个固定点刹牢固；铺上护顶木板后架设顶梁并及时腰帮过顶。

（2）当采用风镐掘进时，边掘进，边及时将前探梁前移并生根，在掘进达到最大循环进尺数为700mm，必须进行永久支护。

（3）窜前探梁必须及时，并有经验丰富的班队长现场指挥。

（4）窜前探梁，须在确保安全情况下进行，并严禁空顶作业。

图9临时支护平、剖、断面图（示意图）

（三）架棚质量保证措施

1、技术质量标准

（1）严格按测量给定的中、腰线施工，严格按切割示意图进行切割，保证巷道高宽符合设计。

（2）架棚间距600mm，误差不超过±50mm。

（3）中线至巷道两帮不小于设计值，不大于设计值80mm；腰线至巷道顶、底板不小于设计值，不大于设计值100mm。

（4）水平巷道支架的前后偏差不超过0.5度，即1m垂线不大于9mm。

（5）梁腿搭接长度500mm，误差不超过设计值，不小于设计值30mm；卡缆位置符合规定，搭接要严实合缝，螺帽要上紧，卡缆螺母扭矩不小于200N·m，误差不超过设计值的5%。

（6）支架不得淋肩，扭距不超过80mm。

（7）卡缆间距200mm，误差不超过±20mm；拱部拉条距上卡缆300mm，帮部拉条距腰线上200mm，拉条位置必须符合规定，并安设成一条直线。

（8）柱窝必须挖至实底，空帮空顶处必须用矸石充填密实。

（9）钢筋背板必须搭接铺设，沿巷道走向网间搭接长度160mm，沿巷道周向方向网间搭接长度100mm，用12＃铁丝连接，连接点间距不超过200mm。

表2架棚巷道质量标准表

检验项目

设计值

标准

支架及其构件配件和加工规格质量

符合设计

符合设计

可缩性支架的装配附件齐全、无锈蚀现象、螺纹部分有防锈油脂

符合设计

背板和填充材料材质规格

符合设计

净宽（中线到任一帮）

1337.5mm

0～80mm

净高（墙基到顶、底板）

1337.5mm、1462.5mm

0～100mm

水平巷道前倾后仰

1m垂线≤9mm

1m垂线≤9mm

斜巷迎山角

迎山角±0.5°，支架不得退山。

0.5°～0°

拉杆、背板位置数量

4道

4道

柱窝深度

300mm

符合设计

巷道坡度（与设计值偏差）

±0.05%

连网

铁丝连接点间距200mm

用双股12#铁丝连网

搭接长度160mm（纵向）和100mm（横向）

棚间距

600mm

±50mm

搭接长度

500mm

主要巷道-30mm；一般巷道-40mm

卡缆间距

200mm

主要巷道±20mm；一般巷道±30mm

卡缆螺栓扭矩

200N.m

主要巷道≤5%；一般巷道≤10%

支架梁吊斜

≤80mm

≤80mm

2、质量保证措施

（1）架设支架前，首先检查施工地点支架的质量，对不合格的支架必须先处理，处理好后方可向前施工。

如钢筋网凌乱，应整理后将帮、顶用矸石充填实。

（2）架棚前，在棚梁及棚腿上画出搭接长度、卡缆和拉条位置，确保搭接长度、卡缆间距符合要求，拉条、卡缆成线。

（3）每棚设4道拉条，拱部拉条距上卡缆300mm，帮部拉条距腰线上200mm，拉条位置必须符合规定，并安设成一条直线。

（4）采用钢筋笆片腰帮背顶，搭接处每隔200mm用一道双股12＃扎丝扎紧。

钢筋笆片平行于巷道底板摆放，且成一条线。

（5）架设时，先按要求探好前探梁，在班组长或指挥下将顶梁上好，找好中、腰线，按要求安好架与架之间的拉杆，并将顶梁的笆片背好。

挖柱窝时，首先按要求量出棚距，找准柱窝位置，严格按柱窝深度及腰线将柱窝深度挖够设计要求，如柱窝过深或松软时应垫上坚硬岩石，栽上棚腿，按要求与棚梁搭接好，安好棚卡，背实顶帮。

（6）必须严格按架棚质量标准及断面图进行架设，架棚严禁淋肩、调斜，严禁空顶、空帮作业。

工作面后方必须备齐足够的水泥背板，以防掉顶、片帮时使用。

（7）每班迎头必须配备完好的扭矩扳手并安排专人紧固卡缆螺栓，确保扭矩力达到设计要求。

（8）架棚前，先量好前一棚的规格，以便及时调整，如钢筋网笆片不平直，凌乱，应整理后再用矸石充填严实。

（9）架棚紧跟迎头。

（四）锚杆（索）质量保证措施

1、技术质量标准

表3锚网索的质量标准化标准表

保

证

项

目

名称

检验项目

设计值

（mm）

标准（mm）

锚杆

杆体及配件的材质、品种、

规格、强度、结构

20MnSiφ22×2500mm

锚固剂材质、规格、配比、性能

K2355、Z2355

基

本

项

目

锚杆

安装质量

密贴揳紧

密贴揳紧

抗拔力

120KN

≥

巷道规格

净宽（中线到任一帮）

1337.5

0～100

净高

2800

0～100

巷道坡度

4.5‰下

铺网

压茬160（巷道走向）100（巷道周向）

紧帖壁面压（绑）牢固

允

许

偏

差

项

目

锚杆

间排距

锚杆共3行，间排距见图3

±100

孔深

2450

0～+50

角度

90

≥75°

外露长度

15～50

露出托板≤50

锚杆螺母扭矩

100N.m

≤5%

2、质量保证措施

（1）打锚杆锚索眼必须遵守下列规定：

1）打眼前必须做好以下工作：

a.按中、腰线严格检查巷道断面规格，不符合作业规程要求时必须进行处理。

b.认真敲帮问顶，仔细检查顶、帮围岩情况，找尽活矸、危矸，确保安全。

c.按作业规程规定的锚杆布置确定眼位，并用白灰做好标志。

d.检查和准备好钻具和风水管路，并在钎杆上做出眼深标志。

2）帮部锚杆锚索眼的方向角度，应与金属支架柱腿垂直，底板锚杆索的方向与水平呈45夹角。

3）锚杆锚索眼施工应符合下列要求：

a.锚杆、锚索眼必须按作业规规程规定的间、排距施工。

补强锚杆滞后迎头50m——100m施工。

b.锚杆、锚索眼应做到打一个眼锚一个眼，随打随锚。

c.锚杆必须按照规定的角度打眼，不得打穿皮眼或沿顺层面、裂隙打眼。

（2）安装锚杆、锚索应遵守下列规定:

1）锚杆安装

安装帮部锚杆：

a.按设计部位和角度打巷道帮锚杆孔，岩巷采用风锤打眼，孔深比锚杆长度短50mm，采用锚杆钻机配B22钎干和φ32mm合金钻头,施工钻孔。

b.送树脂药卷：

向锚杆孔依次装入K2355、Z2380型锚固剂各1卷，用组装好的锚杆慢慢将药卷推到孔底。

c.搅拌树脂：

用连接器将帮锚杆机与锚杆螺母连接起来，并将锚固剂推入孔底，然后开动钻机边搅拌边推进，当锚杆推到孔底后，再搅拌20S。

d.安装锚杆：

停止搅拌60S后用风动扳手，将螺母的堵片顶掉，托盘快速压紧煤岩面，安装完毕。

e.锚索安装：

有两种具体情况,见上述分析.若为第二种情况,将锚索机搬至施工地点，接齐风水管，配齐钻头钻杆等钻具，根据设计锚索眼的位置和深度，用锚杆机使用套接钻杆打锚索眼，锚索眼打齐后，用锚索将3节Z2355树脂药卷送入锚索眼底（每节药卷由4卷药卷捆绑组成），送树脂药卷时应注意轻送，防止弄破树脂药卷。

药卷送入眼底后，安上锚索搅拌器，开动锚索机搅拌，搅拌应由慢到快，时间不少于50秒（送入孔底后搅拌时间不小于15秒），卸下钻机。

30分钟后上垫板及锁具，最后用SL-50T型锚索张拉仪张拉锚索，锚索锁定后的预紧力不小于50KN，锚固力200KN。

锚索外露长度为100～300mm，底板锚索滞后迎头帮部补强30m施工。

底板注浆可利用底板锚索孔,每施工两排锚索（4个锚索孔）,留下2个锚索孔作为注浆孔（靠近帮部）,该两个孔在搅拌药卷30分钟后,各插入3000mm注浆管各一根,两孔同时注浆.注浆结束后即可安装托盘并紧固.

底板锚索托盘（U型钢底梁）位于底板设计水平下300mm，安装托盘前，用风镐依照托盘尺寸挖出320mm的凹槽用于放置底梁及锚索的外露部分。

安装槽钢

槽钢腹板紧扣棚腿，锚杆锚盘置于槽钢凹槽内，槽钢腹板中心部位设置圆孔，孔径较锚杆直径大出2—3mm为宜，锚杆应处于两架棚腿中部。

底角锚杆（索）

底角锚杆（索）与底板水平呈450夹角，锚杆孔必须处于帮底交界处，可使用风锤凿孔，也可使用底板锚索钻机凿孔，托盘后必须用混凝土填实。

2）“三径”匹配：

岩巷帮部：

孔径φ32mm，药径φ28mm，锚杆杆径φ22mm。

3）锚网索喷支护以及加强锚固力的检测等规定

锚杆必须按规定做拉力试验。

对喷体必须做厚度和强度检查，并有检查和试验记录。

在井下现场用锚杆拉力器做锚杆拉力试验，用锚索涨拉仪检查锚索的预紧力。

锚固形式为加长锚固，锚固力要求为：

锚固力不小于10T；锚索预紧力不小于8T。

锚杆的锚固力测试每施工300根锚杆检查一组，每组不少于3根。

对锚固力不合格的锚杆要进行补打，确保锚杆支护效果

四、注浆原则与工艺

（一）注浆原则：

注浆应遵循由下层向上层注浆原则，即：

底板注浆→两帮注浆→拱注浆→顶板注浆。

单孔注浆结束标准：

达到设计注浆压力，并稳压达10分钟以上。

（二）施工工艺

1、注浆施工工艺

（1）注浆施工顺序：

点眼位→验孔→造孔→固管→注浆→效果检验。

（2）造孔

使用Ø42钎头配合YT一28风锤，按设计间排距造孔，打眼前必须标定孔位和编号，造孔时需严格控制孔位角度和深度，以保证浆液扩散均匀。

（3）固管

孔造好后，将膨胀式注浆封口管伸入孔内，最外端橡胶封闭圈与外喷层平齐，采用扳手挤压螺帽，带动四个橡胶封闭圈封闭孔口，螺帽预紧力为80~200N·m，并确保孔口管能承受不低于6MPa的注浆压力，孔口管固定好后外露不得超过50mm。

（4）注浆

a.接好注浆管路，进行压水试验，当确认孔口管牢固可靠后，把孔内余水放掉。

b.注浆过程中，如需停注时需向孔内压入一定量清水，确保注浆通道畅通。

c.注浆期间要注意观察压力表的升压情况，如出现跑漏浆时，必须先停注，并迅速用水泥或粘土炮泥封堵。

d.施工单位必须用红漆标定孔位及编号并负责日常注浆台帐管理，详细记录各孔注浆压力、注浆时间、注浆量，以备检查和验收。

e.每个注浆孔都要达到设计压力要求，做好小班原始记录，并汇报进展情况，单项巷道注浆结束后，施工单