巷道圍巖控制整體解決方案 ——巷道全壽命周期圍巖控制技術(shù)體系
導(dǎo)語：
煤礦巷道支護是一個融合礦壓、監(jiān)測、巖移、支護、注漿等技術(shù)的系統(tǒng)性工程，不僅僅是簡單的支護方案設(shè)計，還要涉及到現(xiàn)場施工和配套裝備，更重要的是要具體問題具體分析，在不同的條件采用不同的支護材料或注漿材料去解決現(xiàn)場的問題。本期轉(zhuǎn)化果平臺推薦的《巷道圍巖控制整體解決方案——巷道全壽命周期圍巖控制技術(shù)體系》，緊緊圍繞動壓和軟巖巷道兩大支護技術(shù)難點為煤礦用戶提供覆蓋巷道全壽命周期的整體解決方案，建立了一套完善的集“監(jiān)測診斷—方案設(shè)計—現(xiàn)場培訓—效果評價”于一體的“巷道全壽命周期圍巖控制技術(shù)體系”，同時根據(jù)井下存在的問題，開發(fā)了不同系列的支護產(chǎn)品、注漿材料及配套的監(jiān)測裝備?，F(xiàn)場應(yīng)用效果良好!
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，近年來煤炭資源開發(fā)的重心已經(jīng)向深部和西部轉(zhuǎn)移。深部開采帶來的強礦壓和西部開采遇到的侏羅系地層軟巖巷道圍巖控制問題目前已成為制約煤礦安全高效生產(chǎn)的最主要因素。
為此，國內(nèi)好多學者和科研工作者針對動壓巷道和軟巖巷道圍巖控制技術(shù)做了大量的研究工作，取得了非常顯著的成果。
泰爍公司依托專業(yè)的技術(shù)服務(wù)和產(chǎn)品研發(fā)優(yōu)勢，緊緊圍繞動壓和軟巖巷道兩大支護技術(shù)難點為煤礦用戶提供覆蓋巷道全壽命周期的整體解決方案，建立了一套完善的集“監(jiān)測診斷—方案設(shè)計—現(xiàn)場培訓—效果評價”于一體的“巷道全壽命周期圍巖控制技術(shù)體系”，同時根據(jù)井下存在的問題，開發(fā)了不同系列的支護產(chǎn)品、注漿材料及配套的監(jiān)測裝備。
一、監(jiān)測診斷
1.圍巖結(jié)構(gòu)監(jiān)測
通過鉆孔成像儀對巷道頂?shù)装鍘r性、圍巖破碎、裂隙、層理等狀況進行精準監(jiān)測，對現(xiàn)有的支護方式提供評價依據(jù)，同時為錨桿支護方案優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù);
圖1 鉆孔窺視圍巖結(jié)構(gòu)試驗
2.圍巖應(yīng)力監(jiān)測
通過微震監(jiān)測、地應(yīng)力和圍巖應(yīng)力測試等手段，確定巷道掘進及回采期間圍巖破裂位置和層位、圍巖穩(wěn)定時間和圍巖應(yīng)力分布狀況，以便在時間和空間上對巷道進行優(yōu)化布置，可為井下巷道支護提供設(shè)計依據(jù)。
圖2 微震監(jiān)測震動位置及震動周期性
圖3 鉆孔應(yīng)力監(jiān)測分析曲線
3.圍巖性質(zhì)監(jiān)測
對一些關(guān)鍵巖層進行取樣分析，特別是膨脹性圍巖或節(jié)理特別發(fā)育的巖層，要進行針對性的控制。
圖4 巖樣2x光能譜分析
4.礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析
對井下巷道的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進行分析，確定影響巷道圍巖變形的主要因素，掌握巷道在掘進及工作面回采期間的圍巖運動規(guī)律。
圖5 巷道全壽命后期內(nèi)巷道變形顯現(xiàn)結(jié)果
圖6 工作面回采周期來壓監(jiān)測結(jié)果
5.支護體狀態(tài)評價分析
確定支護系統(tǒng)的支護狀態(tài)及當前支護效率，從施工及產(chǎn)品配套方面提出優(yōu)化思路。
二、方案設(shè)計
1.通過對監(jiān)測診斷的數(shù)據(jù)分析，確定巷道支護的支護方式及支護參數(shù)，設(shè)計的主要參數(shù)包括如下：
(1)錨桿的預(yù)應(yīng)力;
(2)錨桿的長度;
(3)錨桿的直徑和強度;
(4)托盤的大小及配套強度;
(5)輔助支護;
(6)表面支護。
2.動壓條件下還要以下設(shè)計參數(shù)：
(7)限位抗剪設(shè)計;
(8)吸能防沖設(shè)計;
(9)錨索防脫錨設(shè)計;
(10)支護材料防銹蝕設(shè)計。
3.對于返修巷道注漿加固設(shè)計包括的主要參數(shù)如下：
(11)注漿層位;
(12)注漿壓力;
(13)注漿時機;
(14)注漿材料的選擇。
對表面風化或膨脹性圍巖還要設(shè)計薄噴封閉。
對超前支護圍巖破碎段需要采用化學漿進行注漿加固。
三、現(xiàn)場培訓、建立標準
1.確定產(chǎn)品標準
實驗室產(chǎn)品強度匹配試驗、拉拔試驗井下實際運用匹配試驗(各配件強度、全壽命周期可錨性)、扭矩轉(zhuǎn)化試驗(各配件外結(jié)構(gòu)及材質(zhì))、施工機具與產(chǎn)品匹配分析等產(chǎn)品適應(yīng)性試驗確定適合煤礦的產(chǎn)品標準。
圖7 確立產(chǎn)品標準井上下試驗
2.施工質(zhì)量檢驗標準建立與落地
扭矩轉(zhuǎn)化試驗、拉拔試驗質(zhì)量檢驗標準實現(xiàn)現(xiàn)場指導(dǎo)等。
圖8 扭矩標準的制定與實現(xiàn)
3.施工工藝的改進關(guān)鍵點
施工工藝的安全性、保證施工質(zhì)量的合理性、簡化工藝高效性。
圖9 安全、合理、高效施工工藝
四、效果評價
通過礦壓監(jiān)測、鉆孔窺視、微震監(jiān)測系統(tǒng)等確定支護效果的有效性。
圖10 巷道全壽命周期支護系統(tǒng)穩(wěn)定性評價指標
煤礦巷道支護是一個融合礦壓、監(jiān)測、巖移、支護、注漿等技術(shù)的系統(tǒng)性工程，不僅僅是簡單的支護方案設(shè)計，還要涉及到現(xiàn)場施工和配套裝備，更重要的是要具體問題具體分析，在不同的條件采用不同的支護材料或注漿材料去解決現(xiàn)場的問題。要求煤礦領(lǐng)導(dǎo)思想上要重視起來，深刻剖析各自煤礦存在的技術(shù)問題，注重現(xiàn)場測試、數(shù)據(jù)分析，建立一套適合各自煤礦地質(zhì)條件和采礦條件的支護規(guī)范。
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