CN103939107B - 一种冒落松散岩体中的成巷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冒落松散岩体中的成巷方法，主要解决在冒落松散岩体中成巷时四周松散体向巷道内移导致巷道难以成型、无法成巷的技术问题。本发明的技术方案为：先采用一种用于冒落松散岩体内的支承装置超前支护成巷，用固定在巷道侧帮稳固位置的长锚索悬吊工字钢作为巷道金属底座，将U型钢拱架架设在巷道金属底座上作为永久支护，最后铺设金属网并用锚杆固定后喷射混凝土支护成巷。本发明具有施工简便，前期准备时间与工期短，整体稳固性好，施工安全等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种冒落松散岩体中的成巷方法，尤其是涉及一种金属矿山采空区冒落松散岩体中的成巷方法。
背景技术
我国地下金属矿受早年空场法采矿和民采的影响，井下存在有大量采空区。因长久地压影响与自然风化作用，采空区内岩石正在冒顶片邦，空场中充满冒落松散岩体。鉴于工程设计要求，主要人行运输通道需要穿过采空区，因而必须在冒落松散的岩体中成巷。成巷过程中，因为冒落松散岩体流动性好，底板容易发生变形与下陷，顶板与侧邦岩体易向巷道内涌入，导致巷道施工与成巷困难。施工过程中，不仅要考虑护顶，同时要考虑护帮与底板变形。
采空区冒落松散岩体中的成巷方法，不同于城市隧道施工及软弱岩体施工，国内外尚无成功先例，而国内外普遍采用的软弱岩体施工方法主要有木架施工法、插板法、超前小导管注浆法、管棚法、水平冻结和预先注浆法等，这些方法均不适合采空区冒落松散岩体中的成巷。其中，木架施工法支护能力有限，只适用于地压不大，服务年限短，断面小的巷道；插板法和管棚法是以底板岩体具有一定承载力为前提条件，与冒落松散岩体成巷机理完全不同；注浆法用于松散介质且介质内部为软弱固体或液体物质的成巷，与采空区冒落松散介质内部为气体且松散范围广不同；冻结法用于介质含水或含水量多的松散介质成巷，不同于井下采空区内松散介质无水的情况。总之，在采空区冒落松散岩体成巷是一个现有技术尚未解决的难题。
比如，玲珑金矿大开头矿区主运输平巷承担着矿山井下开采矿石运输的重要任务，鉴于矿山特殊的地理位置与选厂的设计布置，主运输平巷必须穿过近20m宽、深200m的采空区冒落松散岩体。矿山曾采用国内外多种常规成巷方法施工均以失败告终，矿山生产严重受阻。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种冒落松散岩体中的成巷方法，主要解决在冒落松散岩体中成巷时四周松散体向巷道内移导致巷道难以成型、无法成巷的技术问题。
本发明的技术方案如下：
一种冒落松散岩体中的成巷方法，其特征在于：采用支承装置超前支护成巷，用固定在巷道侧帮稳固位置的长锚索悬吊工字钢作为巷道金属底座，将U型钢拱架架设在巷道金属底座上作为永久支护，最后铺设金属网并用锚杆固定后喷射混凝土支护成巷。
具体按以下步骤进行：
1）、在两帮稳固位置安装支承装置；所述的支承装置包括通过纵向连接体连接在一起的上层板和下层板，其下层板与岩石接触；
2）、沿巷道掘进方向紧靠两帮以14°倾角朝顶板插入工字钢作为支承梁，支承梁与专用支承装置的上层钢板焊接牢固；随后在支承梁底部朝巷道两帮以30°角水平斜插入工字钢作为辅助支撑，前后相邻支承梁接头位置互相搭接并焊接；
3）、架设超前支护的棚梁，棚梁为长度与巷道宽度相同工字钢，将棚梁焊接到两帮的支承梁上用作超前支护的基础；
4）、将工字钢插杆朝顶板以14°角按间距0.1m~0.2m插入顶板岩体中至完全覆盖巷道顶板，工字钢插杆端部为尖状，插入岩体4.5~5m，尾部露出棚梁至少0.5m并用圆木作接顶处理，将工字钢插杆与棚梁焊接牢固；工字钢插杆之间用木板横向连接，防小石块掉落；
5）、向侧帮按排距×间距1.0m×0.5m打入侧帮支护钢管四根，侧帮支护钢管与巷道走向呈30°角水平插入侧帮移动散体，作为侧帮支护，支护呈八字形向两边张开，防止开挖时两帮移动散体向内挤压堆积；
6）、在顶板支护及侧帮支护的保护下逐段开挖，用清渣设备逐次清理巷道内冒落松散岩体；在距离首架棚梁之0.5m处，重复步骤2）、3）、4）、5），直到整个巷道施工完成；
7）、在巷道顶隅处稳固岩石中用中深孔钻机钻凿锚索孔，孔内插入钢绳并用混凝土填实形成拉力不低于20吨的长锚索；依据冒落松散岩体段的长度，焊接加工金属底座，在巷道底部距两帮60mm的位置各铺设一根底座工字钢，其长度要求保证底座工字钢在巷道稳固岩体处的搭接长度为0.5m~1.0m；在底座工字钢三分之一位置焊接系牢拉紧来自长锚索另一端的钢绳；再在底座工字钢上每隔1m铺放一架底座工字钢，形成巷道金属底座；
8）、铺设U型钢拱架，U型钢拱架底部与巷道金属底座的工字钢采用角钢焊接牢固；每隔0.5m安装一架U型钢拱架，两架U型钢拱架之间焊接增强支护钢管来增强支护的整体刚度，防止局部产生大变形；
9）、清理转运巷道顶帮浮石，对前方塌陷区采用废石或尾砂充填层填实；
10）、在U型钢拱架顶部铺设金属网，覆盖整个巷道宽度并用锚杆固定，最后用喷射混凝土支护巷道四周。
本发明本发明通过采用冒落松散岩体内的支承装置超前支护成巷，用固定在巷道侧帮稳固位置的长锚索悬吊工字钢作为巷道金属底座，将U型钢拱架架设在巷道金属底座上作为永久支护，最后铺设金属网并用锚杆固定后喷射混凝土支护成巷。与现有技术相比，施工简便，前期准备时间与工期短，整体稳固性好，施工安全。
附图说明
图1是本发明方法中沿巷道掘进方向的示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的B-B剖视图。
图4是图3的C-C剖视图。
图5是图3的D-D剖视图。
图6是图3的E-E剖视图。
图7是图1底座及锚索的放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
为便于清楚说明问题起见，附图中对巷道进行了剖视表达。参见附图1~7，本实施例的方法按以下步骤进行：
(1)在两帮稳固位置安装用于冒落松散岩体内成巷时顶板超前支护的支承装置6，该装置的下层钢板距巷道底板高为2.6m；所述的支承装置6包括通过纵向连接体连接在一起的上层板和下层板，其下层板与岩石接触。
(2)沿巷道掘进方向紧靠两帮以14°倾角朝顶板插入2.6m长的24kg工字钢作为支承梁1，支承梁1与专用支承装置6的上层钢板焊接牢固；所述支承装置6所受到来自支承梁1的压力通过下层板传导给岩石。随后在支承梁1底部朝巷道两帮以30°角水平斜插入1.7m长的24kg工字钢作为辅助支撑3。前后相邻支承梁1接头位置各留0.5m搭接长度并焊接牢固；
(3)架设超前支护的棚梁4，棚梁4由长度与巷道宽度相同的24kg工字钢构成，将棚梁4焊接到两帮的支承梁1上用作超前支护的基础；
(4)借助工字钢助推器（专利号2013201737745），将长度5.5m的15kg工字钢插杆2朝顶板以14°角按间距0.1m~0.2m插入顶板岩体中至完全覆盖巷道顶板，15kg工字钢插杆2端部用切割机加工成尖状，插入岩体4.5~5m，尾部露出棚梁4至少0.5m用圆木5作接顶处理，将15kg工字钢插杆2与棚梁4焊接牢固。15kg工字钢插杆2的个数由巷道宽度决定，15kg工字钢插杆2之间用木板横向连接，防小石块掉落；
(5)向侧帮按排距×间距1.0m×0.5m打入长1.7m的Φ80、壁厚10mm的侧帮支护钢管8四根，侧帮支护钢管8与巷道走向呈30°角水平插入侧帮移动散体，作为侧帮支护，支护呈八字形向两边张开，防止开挖时两帮移动散体向内挤压堆积；
(6)在顶板支护及侧帮支护的保护下逐段开挖，用清渣设备逐次清理巷道内冒落松散岩体，一次清理0.6m。
在距离首架棚梁4之0.5m处，重复步骤(2)(3)(4)(5)，直到整个巷道施工完成；
(7)在巷道顶隅处稳固岩石中用中深孔钻机钻凿长5m、孔径Φ65mm左右的锚索孔，孔内插入Φ32mm钢绳10并用混凝土填实形成拉力不低于20吨的长锚索；依据冒落松散岩体段的长度，焊接加工金属底座，在巷道底部距两帮60mm的位置各铺设一根24kg底座工字钢9，其长度要求保证底座工字钢9在巷道稳固岩体处的搭接长度为0.5m~1.0m；在底座工字钢9三分之一位置焊接系牢拉紧来自长锚索另一端的钢绳10；然后再在底座工字钢9上每隔1m铺放一架15kg底座工字钢11，形成巷道金属底座。
(8)铺设U型钢拱架7，U型钢拱架7底部与巷道金属底座的工字钢9采用角钢焊接牢固；每隔0.5m安装一架U型钢拱架7，两架U型钢拱架7之间焊接Φ80，壁厚10mm的增强支护钢管13来增强支护的整体刚度，防止局部产生大变形；
(9)清理转运巷道顶帮浮石，对前方塌陷区采用废石或尾砂充填层12填实；
(10)前后两架U型钢拱架7之间的侧帮分三次从下而上在U型钢拱架7侧邦焊接网格为30mm×30mm、钢丝直径6~12mm的金属网，在U型钢拱架7顶部铺设网格为20~30mm×20~30mm、钢丝直径6~12mm金属网14，覆盖整个巷道宽度并用锚杆固定，锚杆采用普通管缝式锚杆，长度1.5~2.0m，最后用C15喷射混凝土支护巷道四周，喷射厚度80mm。
Claims (1)
1.一种冒落松散岩体中的成巷方法，采用支承装置超前支护成巷，用固定在巷道侧帮稳固位置的长锚索悬吊工字钢作为巷道金属底座，将U型钢拱架架设在巷道金属底座上作为永久支护，最后铺设金属网并用锚杆固定后喷射混凝土支护成巷；其特征在于按以下步骤进行：
1）、在两帮稳固位置安装支承装置（6）；所述的支承装置（6）包括通过纵向连接体连接在一起的上层板和下层板，其下层板与岩石接触；
2）、沿巷道掘进方向紧靠两帮以14°倾角朝顶板插入工字钢作为支承梁（1），支承梁（1）与专用支承装置（6）的上层钢板焊接牢固；随后在支承梁（1）底部朝巷道两帮以30°角水平斜插入工字钢作为辅助支撑（3），前后相邻支承梁（1）接头位置互相搭接并焊接；
3）、架设超前支护的棚梁（4），棚梁（4）为长度与巷道宽度相同工字钢，将棚梁（4）焊接到两帮的支承梁（1）上用作超前支护的基础；
4）、将工字钢插杆（2）朝顶板以14°角按间距0.1m~0.2m插入顶板岩体中至完全覆盖巷道顶板，工字钢插杆（2）端部为尖状，插入岩体4.5~5m，尾部露出棚梁（4）至少0.5m并用圆木（5）作接顶处理，将工字钢插杆（2）与棚梁（4）焊接牢固；工字钢插杆（2）之间用木板横向连接，防小石块掉落；
5）、向侧帮按排距×间距1.0m×0.5m打入侧帮支护钢管（8）四根，侧帮支护钢管（8）与巷道走向呈30°角水平插入侧帮移动散体，作为侧帮支护，支护呈八字形向两边张开，防止开挖时两帮移动散体向内挤压堆积；
6）、在顶板支护及侧帮支护的保护下逐段开挖，用清渣设备逐次清理巷道内冒落松散岩体；在距离首架棚梁（4）之0.5m处，重复步骤2）、3）、4）、5），直到整个巷道施工完成；
7）、在巷道顶隅处稳固岩石中用中深孔钻机钻凿锚索孔，孔内插入钢绳（10）并用混凝土填实形成拉力不低于20吨的长锚索；依据冒落松散岩体段的长度，焊接加工金属底座，在巷道底部距两帮60mm的位置各铺设一根底座工字钢（9），其长度要求保证底座工字钢（9）在巷道稳固岩体处的搭接长度为0.5m~1.0m；在底座工字钢（9）三分之一位置焊接系牢拉紧来自长锚索另一端的钢绳（10）；再在底座工字钢（9）上每隔1m铺放一架底座工字钢（11），形成巷道金属底座；
8）、铺设U型钢拱架（7），U型钢拱架（7）底部与巷道金属底座的工字钢（9）采用角钢焊接牢固；每隔0.5m安装一架U型钢拱架（7），两架U型钢拱架（7）之间焊接增强支护钢管（13）来增强支护的整体刚度，防止局部产生大变形；
9）、清理转运巷道顶帮浮石，对前方塌陷区采用废石或尾砂充填层（12）填实；
10）、在U型钢拱架（7）顶部铺设金属网（14），覆盖整个巷道宽度并用锚杆固定，最后用喷射混凝土支护巷道四周。
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