浅谈断层处交岔点施工

浅谈断层处交岔点施工

杨毅

黑龙江双鸭山方圆建筑安装有限责任公司 黑龙江省双鸭山市 155100

摘要：针对亚泰煤业三矿四采区轨道下山-310片盘交岔点处为断层，从加固围岩和提高围岩自身承载能力出发，采用喷浆，锚杆，钢带，金属网，锚索作为一次支护，U26钢棚喷浆为二次支护，取得了良好的经济效果。

关键词：井巷工程交岔点施工过断层

1. 工程概况

亚泰煤业三矿四采区轨道下山-310片盘交岔点，设计长度20米，最大掘进宽为7.7m，最大掘进高度为4.7m，最大冒顶处高度为7.2米。交岔点处施工8m时遇到一正断层，落差3.0m，顶板为36层煤底板，36层煤为复合煤层，稳定性极差，厚度为3.45m，36层煤顶板为27.0m厚的白砂岩，为稳定岩层。

2. 支护技术参数

1. 锚杆支护计算

按悬吊理论计算锚杆参数

（1）锚杆长度计算：

L=KH+L₁+L₂

式中L锚杆长度，m；H-冒落拱高度，m；L_1-锚杆锚入稳定岩层的深度，一般按经验取0.4m；L_2-锚杆在巷道中的外露长度，一般取0.05m；K-安全系数，一般取2.0

其中：

m

式中B-岩石开掘宽度，取7.7m；f-岩石坚固系数，砂岩取5。

则： m

选取锚杆长度2.0m＞1.99m符合要求

（2）锚杆间、排距计算：设计时令间、排距均为 ，则

²=

式中 -锚杆间排距，m；Q-锚杆设计锚固力，8.5T/根；H冒落拱高度，取0.77m；K-安全系数，一般取2.0； -被悬吊砂岩的重力密度，取1.9992T/m³

m

施工时取间1.0m、排距为1.0m。

（3）顶压计算

Q＝4/3×r×a²/f＝4/3×2.6×3.85^２/5＝10.28t/m

Qs＝Q/2a＝10.28/（2×3.85）＝1.34t/㎡

δ＝排数/（间距×巷宽）=14/（1.0×7.7）＝1.82根/㎡

F支＝Qs/δ＝1.34/1.82＝0.74t/根

M＝F_锚／F_支＝8.5/0.74=11.49＞2

式中:Q每米巷道顶板压力，t/m；4/3巷道压力拱系数；r顶板岩石容重，取2.6t/m³；a巷道宽度一半，取3.85m；f围岩普氏系数，取5；

Qs单位面积顶板压力，t/㎡；δ支护密度，根/㎡；F_支抗拉强度，t/根；F_锚选取锚杆的抗拉力，取8.5t；M安全系数。

（4）确定锚杆直径:根据杆体承载力与锚固力等强度原则确定

　　d=35.52 =35.52 =11.23(mm)

d取18mm>11.23mm符合要求

式中Q－锚杆锚固力，取最小值8.5T　

d－锚杆直径，mm

t—为杆体抗拉强度，取最小值85T

（二）锚索加强支护

（1）确定锚索长度：

L=La+Lb+Lc+Ld

式中:L锚索总长度，m；La锚索深入到较稳定岩层的锚固长度，m；

Lb需要悬吊的不稳定岩层厚度，取3.45m；Lc上托盘及锚具的厚度，取0.2m；Ld需要外露的张拉长度，取0.35m。

按GBJ86—1985要求，锚索锚固长度La按下式确定：

La≥K×

式中: 安全系数，取K=2； 锚索钢绞线直径，取15.24mm； 钢绞线抗拉强度，N/mm²（1920MPa，合1883.52N/mm²）； 锚索与锚固剂的粘合强度，取10N/mm²。则

La≥2× =1435.242mm≈1.435m

取La=1.44m，则

L=1.44+3.45+0.2+0.35=5.44m。

设计取锚索长度为7.2m。

（2）锚索倾角：锚索垂直巷道拱的切线安装布置。

（3）锚索数目的确定：

N=K×

式中:N锚索数目；K安全系数，一般取2； 锚索的最低破断率，268.5kN；W被吊岩石的自重，kN。

W=B×∑ ×∑ ×D

式中:B巷道掘进宽度，取7.7m进行计算；∑ 悬吊岩石厚度，取3.45m；∑ 悬吊岩石平均容重，19.992kN/m³；D锚索间排距，取不大于锚索长度的1/2，取2m。则

W=7.7×3.45×19.992×2≈1062kN，N=2×1062/268.5≈8根。

通过以上计算：巷道打设锚索时，考虑到锚索为在原锚喷支护基础上的加强支护，故7根即可满足设计要求。

三、施工工艺

此交叉点施工时，采用钻爆法进行破岩，P60-B耙斗机进行装岩，JD-55KW绞车和一吨矿车运岩，因巷道最大高度为4.7m，故爆破后不出货，立即对顶板进行喷浆，打设支护，一次支护完成后，将两侧矸石出净，扣腿窝，中间矸石不出，方便架棚。钢棚1米一个尺寸，按设计图加工。架棚后，3架钢棚喷一次浆。最后将矸石出净。

由于是断层内施工交叉点，实际施工时需要特别注意爆破、支护两个方面。由于交叉点宽度大，高度高，给后期支护，架棚带来了很多不便，在爆破施工时可采取两种方法：一是上导硐法，即先施工上部2.9m（拱基线以上），按生产炮眼布置掏槽，辅助，周边，可不布置底眼，然后进行第一次支护，施工2-3m后，再对两帮各2.0m宽度进行拉底，中间留3.0左右的岩柱，出矸后架棚。这样施工的优点是先期不受涌水影响，巷道高度适中，打设第一次支护，架棚不用单独撘设脚手架。二是先下部两侧导硐法施工，即先施工下部两帮各2.0m宽度，高度以棚腿高度为宜，然后立即立棚腿，上背板，拉筋。最会在施工拱部剩余部分，打设第一次支护后，架设钢棚。这种方法的优点是上棚梁时完全不用搭设脚手架，人站在矸石上作业，安全系数较高。缺点是受涌水、岩石破碎程度等影响较大，掏槽次数较多，火工品消耗量相对较大。

支护是交岔点施工的另一项重要工作。第一次支护必须打设合格，严格按标准施工，保证围岩受控后再架棚才能保证交岔点的安全和支护强度，否则只靠钢棚的支撑力是起不到良好的支护作用的，反而会发生溃落事故。架棚时一定要严格按中腰线施工，计算好迎山角，-16°下山迎山角为3°，施工时可用坡度规靠在棚腿侧面，坡度规为77°时为标准。如果钢棚拱基线处为连接盘时，也可将坡度规靠在连接盘上，坡度规为13°时为标准。钢棚采用U26矿用型钢加工成可缩性支架，可起到一定的抗变形作用。

四、经济效果分析

爆破后对巷道进行喷浆，能有效地防止岩石风化，防止岩石片落，保证打设支护时工作人员的安全，起到了临时支护的作用。锚杆，金属网，钢带联合支护能将松散的岩石组成加固拱，提高岩石的自承力。锚索支护将加固拱吊在了煤层顶板上的稳定岩层中，起到了良好的悬吊作用。

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