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Tun煤業(yè)集團(tuán)孔煤礦錨噴支護(hù)技術(shù)改造
通過支護(hù)壓力減讓和集中噴涂技術(shù)的創(chuàng)新，使隧道巖質(zhì)巷道的光面爆破和巷道整形得到明顯改善，內(nèi)在質(zhì)量得到很大提高。每米巷道開挖量減少了1m 3左右，噴霧體開裂現(xiàn)象減少了80%，噴漿量節(jié)省了約0.5T/m巷道，修復(fù)工作量減少了70%，開裂、爆裂的危險性降低了70%。噴錨支護(hù)減少80%，巷道收斂減少75%。成本可直接節(jié)約200元/m，綜合經(jīng)濟(jì)效益300多萬元/年。2017年4月以來，中國煤炭集團(tuán)大屯公司孔莊煤礦1015巷道開發(fā)掘進(jìn)巖石巷道錨噴支護(hù)創(chuàng)新技術(shù)項目應(yīng)用評估人員跟蹤計算后，給出以上評價。
孔莊煤礦是中國煤業(yè)集團(tuán)唯一一公里深礦井。礦山地質(zhì)條件復(fù)雜，深部開采地壓高，許多巷道在施工完成后不久就開始開裂，特別是該礦開發(fā)的-1015級巷道是深部開采的主要脈絡(luò)，決定了該礦今后的發(fā)展前景。但巷道圍巖較難控制，開裂變形更為嚴(yán)重。原有錨噴支護(hù)技術(shù)是爆破后直接錨噴支護(hù)。內(nèi)部質(zhì)量監(jiān)控不力，加劇了巷道變形，成為制約礦井安全生產(chǎn)和長遠(yuǎn)發(fā)展的瓶頸。
礦山生產(chǎn)技術(shù)部副部長李德海說，在巖體中掘進(jìn)巷道后，集中應(yīng)力分布不均勻，即錨噴支護(hù)。在圍巖塑性變化過程中，E支護(hù)體容易受應(yīng)力破壞。在傳統(tǒng)的施工工藝中，如錨噴支護(hù)、巷道成型質(zhì)量及鋪設(shè)等，無法有效監(jiān)測巷道網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和錨桿支護(hù)質(zhì)量。噴射混凝土開裂和脫落在短時間內(nèi)是常見的。噴漿混凝土裂縫需要修補。泥漿粘結(jié)性差，浪費人力物力，支護(hù)質(zhì)量難以滿足設(shè)計要求，巷道使用壽命縮短，后期維修量大，返修浪費大。
鑒于以上原因，該工作組進(jìn)行了大量的研究和實踐，發(fā)現(xiàn)在巖體中開挖巷道后，圍巖中產(chǎn)生應(yīng)力集中，在塑性變形過程中，圍巖向巷道空間位移。支護(hù)不能消除圍巖的形成，但變形小，不會導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)，隨著隧道開挖時間的延長，圍巖變形趨于穩(wěn)定。巷道開挖后，噴射混凝土層會隨圍巖一起經(jīng)歷影響階段的變形，由于初始噴射層很薄，與巖體粘結(jié)緊密，具有一定的柔性，且受到錨網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)在圍巖變形時不易產(chǎn)生裂縫，如果錨網(wǎng)后直接噴射混凝土形成的巷道厚度大、柔性差，且位于錨網(wǎng)支護(hù)之外，則圍巖變形往往較大。局部變形的螺栓網(wǎng)，導(dǎo)致開裂和脫落的噴射混凝土，影響了支護(hù)效果。
李德海反復(fù)思考這個現(xiàn)象，腦海里閃過一個大膽的想法。如果爆破后先對圍巖進(jìn)行噴水整平，然后錨網(wǎng)支護(hù)產(chǎn)生壓力，則在耙裝前開挖一段高（約35米）段后，圍巖應(yīng)力就會完全釋放出來，應(yīng)力就會變紅。平衡、反復(fù)噴射混凝土層以避開圍巖并經(jīng)受開挖影響階段變形，會減少噴層開裂和脫落嗎
在李德海向工作組提交意見后，得到了一致認(rèn)可，但是如何現(xiàn)場測量壓力平衡、如何控制再噴涂質(zhì)量等實際問題成為新的制約因素，我們必須在全面實踐中尋求解決辦法。
該工作組制定了一套切實可行的方案，并明確了有關(guān)注意事項。由于深部開采壓力大，巷道開裂嚴(yán)重，該礦第二開挖隊1015號巷道已成為首選試驗場。為確保方案試驗安全，礦山安全監(jiān)察、地質(zhì)、水文等專業(yè)人員同步進(jìn)入現(xiàn)場，其他區(qū)域隊也獲悉消息后去觀察。e.
由于原生噴射混凝土在巖巷錨噴支護(hù)中主要起充填、粘結(jié)、封堵作用，所以高速噴射混凝土充填了圍巖的節(jié)理、裂縫和不均勻巖石，對圍巖整體起到了粘結(jié)作用，大大提高了整體質(zhì)量。同時，通過噴射混凝土層將圍巖表面完全隔離，有效地防止了空氣、水與圍巖的接觸，防止了風(fēng)化作用對圍巖的破壞和強度降低。支護(hù)后，在圍巖應(yīng)力重分布過程中，不會臨時噴灑壓力，破壞支護(hù)體。特許權(quán)后再噴混凝土將錨桿、鋼網(wǎng)和圍巖粘結(jié)在一起，形成圍巖。整體結(jié)構(gòu)共同作用，提高整體承載能力。有利于巷道整形、錨桿支護(hù)、網(wǎng)架支護(hù)的質(zhì)量檢驗，防止假冒、隱蔽工程，有利于順利爆破整形的根本改進(jìn)；噴水調(diào)平后，對圍巖進(jìn)行加固，充分發(fā)揮了錨桿支護(hù)的整體作用；網(wǎng)孔布置在噴水層的中、外部位，起到骨架作用，噴水結(jié)構(gòu)的抗壓強度相對較大。大大提高了圍巖的穩(wěn)定性。
第二掘進(jìn)隊隊長王星看到模壓效果，高興地說，新工藝不僅提高了安全性，減少了返工浪費，而且提高了噴射混凝土施工的效率和質(zhì)量。祈禱減少了頂板開裂和剝落的危險，大大減少了噴涂體的開裂現(xiàn)象，大大減少了二次再噴涂的工作量，而且只在截面高度上集中一次再噴涂。噴霧機(jī)全面檢修，噴霧混合器相對固定，噴霧效率和質(zhì)量得到有效保證。（李陽，屯莊煤礦，江蘇培縣：電話號碼：15852334361，郵編：221600）
通過支護(hù)壓力減讓和集中噴涂技術(shù)的創(chuàng)新，使隧道巖質(zhì)巷道的光面爆破和巷道整形得到明顯改善，內(nèi)在質(zhì)量得到很大提高。每米巷道開挖量減少了1m 3左右，噴霧體開裂現(xiàn)象減少了80%，噴漿量節(jié)省了約0.5T/m巷道，修復(fù)工作量減少了70%，開裂、爆裂的危險性降低了70%。噴錨支護(hù)減少80%，巷道收斂減少75%。成本可直接節(jié)約200元/m，綜合經(jīng)濟(jì)效益300多萬元/年。2017年4月以來，中國煤炭集團(tuán)大屯公司孔莊煤礦1015巷道開發(fā)掘進(jìn)巖石巷道錨噴支護(hù)創(chuàng)新技術(shù)項目應(yīng)用評估人員跟蹤計算后，給出以上評價。
孔莊煤礦是中國煤業(yè)集團(tuán)唯一一公里深礦井。礦山地質(zhì)條件復(fù)雜，深部開采地壓高，許多巷道在施工完成后不久就開始開裂，特別是該礦開發(fā)的-1015級巷道是深部開采的主要脈絡(luò)，決定了該礦今后的發(fā)展前景。但巷道圍巖較難控制，開裂變形更為嚴(yán)重。原有錨噴支護(hù)技術(shù)是爆破后直接錨噴支護(hù)。內(nèi)部質(zhì)量監(jiān)控不力，加劇了巷道變形，成為制約礦井安全生產(chǎn)和長遠(yuǎn)發(fā)展的瓶頸。
礦山生產(chǎn)技術(shù)部副部長李德海說，在巖體中掘進(jìn)巷道后，集中應(yīng)力分布不均勻，即錨噴支護(hù)。在圍巖塑性變化過程中，E支護(hù)體容易受應(yīng)力破壞。在傳統(tǒng)的施工工藝中，如錨噴支護(hù)、巷道成型質(zhì)量及鋪設(shè)等，無法有效監(jiān)測巷道網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和錨桿支護(hù)質(zhì)量。噴射混凝土開裂和脫落在短時間內(nèi)是常見的。噴漿混凝土裂縫需要修補。泥漿粘結(jié)性差，浪費人力物力，支護(hù)質(zhì)量難以滿足設(shè)計要求，巷道使用壽命縮短，后期維修量大，返修浪費大。
鑒于以上原因，該工作組進(jìn)行了大量的研究和實踐，發(fā)現(xiàn)在巖體中開挖巷道后，圍巖中產(chǎn)生應(yīng)力集中，在塑性變形過程中，圍巖向巷道空間位移。支護(hù)不能消除圍巖的形成，但變形小，不會導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)，隨著隧道開挖時間的延長，圍巖變形趨于穩(wěn)定。巷道開挖后，噴射混凝土層會隨圍巖一起經(jīng)歷影響階段的變形，由于初始噴射層很薄，與巖體粘結(jié)緊密，具有一定的柔性，且受到錨網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)在圍巖變形時不易產(chǎn)生裂縫，如果錨網(wǎng)后直接噴射混凝土形成的巷道厚度大、柔性差，且位于錨網(wǎng)支護(hù)之外，則圍巖變形往往較大。局部變形的螺栓網(wǎng)，導(dǎo)致開裂和脫落的噴射混凝土，影響了支護(hù)效果。
李德海反復(fù)思考這個現(xiàn)象，腦海里閃過一個大膽的想法。如果爆破后先對圍巖進(jìn)行噴水整平，然后錨網(wǎng)支護(hù)產(chǎn)生壓力，則在耙裝前開挖一段高（約35米）段后，圍巖應(yīng)力就會完全釋放出來，應(yīng)力就會變紅。平衡、反復(fù)噴射混凝土層以避開圍巖并經(jīng)受開挖影響階段變形，會減少噴層開裂和脫落嗎
在李德海向工作組提交意見后，得到了一致認(rèn)可，但是如何現(xiàn)場測量壓力平衡、如何控制再噴涂質(zhì)量等實際問題成為新的制約因素，我們必須在全面實踐中尋求解決辦法。
該工作組制定了一套切實可行的方案，并明確了有關(guān)注意事項。由于深部開采壓力大，巷道開裂嚴(yán)重，該礦第二開挖隊1015號巷道已成為首選試驗場。為確保方案試驗安全，礦山安全監(jiān)察、地質(zhì)、水文等專業(yè)人員同步進(jìn)入現(xiàn)場，其他區(qū)域隊也獲悉消息后去觀察。e.
由于原生噴射混凝土在巖巷錨噴支護(hù)中主要起充填、粘結(jié)、封堵作用，所以高速噴射混凝土充填了圍巖的節(jié)理、裂縫和不均勻巖石，對圍巖整體起到了粘結(jié)作用，大大提高了整體質(zhì)量。同時，通過噴射混凝土層將圍巖表面完全隔離，有效地防止了空氣、水與圍巖的接觸，防止了風(fēng)化作用對圍巖的破壞和強度降低。支護(hù)后，在圍巖應(yīng)力重分布過程中，不會臨時噴灑壓力，破壞支護(hù)體。特許權(quán)后再噴混凝土將錨桿、鋼網(wǎng)和圍巖粘結(jié)在一起，形成圍巖。整體結(jié)構(gòu)共同作用，提高整體承載能力。有利于巷道整形、錨桿支護(hù)、網(wǎng)架支護(hù)的質(zhì)量檢驗，防止假冒、隱蔽工程，有利于順利爆破整形的根本改進(jìn)；噴水調(diào)平后，對圍巖進(jìn)行加固，充分發(fā)揮了錨桿支護(hù)的整體作用；網(wǎng)孔布置在噴水層的中、外部位，起到骨架作用，噴水結(jié)構(gòu)的抗壓強度相對較大。大大提高了圍巖的穩(wěn)定性。
第二掘進(jìn)隊隊長王星看到模壓效果，高興地說，新工藝不僅提高了安全性，減少了返工浪費，而且提高了噴射混凝土施工的效率和質(zhì)量。祈禱減少了頂板開裂和剝落的危險，大大減少了噴涂體的開裂現(xiàn)象，大大減少了二次再噴涂的工作量，而且只在截面高度上集中一次再噴涂。噴涂機(jī)全面檢修，噴涂混合機(jī)相對固定，有效地保證了噴涂效率和質(zhì)量。
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