CN113565541B - 一种立交式密集巷道群下位巷道再生顶板再造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种立交式密集巷道群下位巷道再生顶板再造方法,在井下立交式密集巷道群的顶板利用合理的方式进行破碎;对顶板构建过程中巷道围岩破坏情况进行数值模拟分析;根据模拟结果选择合适的钢筋进行构建;在巷道顶板位置设计钢架结构构造初步建模;确定结构混凝土强度等级;在顶板构建的钢筋模板中浇灌混凝土进行准备工作;在构建完成的钢筋模板中浇灌混凝土并振捣;对混凝土再生顶板进行合理的支护;本发明将巷道顶板再造,空间上加强了对围岩的控制,减小了巷道的漏风、漏水问题,实现对立交式密集永久大巷群围岩稳定的有效控制,减缓巷道变形、减少返修次数,节约支护成本,保障矿井后续资源的安全、高效开采。
Description
技术领域
本发明涉及一种立交式密集巷道群下位巷道再生顶板再造方法,属于巷道建造技术领域。
背景技术
在煤矿地下开采中,巷道的稳定性一直是重要的研究对象;煤矿生产***庞大而复杂,井下巷道错综复杂,不可避免的会出现巷道交叉的情况。
巷道初次开挖会导致破坏原有的围岩应力平衡,致使应力重新分配,而巷道的相互交叉会对原本即有巷道的围岩再次造成扰动,使得原本平衡后的即有巷道围岩应力再次进行应力分配,从而导致巷道交叉段附近的围岩应力变得更加复杂、围岩变形加剧。
巷道交叉地段顶板往往会破坏,巷道交叉段的围岩稳定性控制又较为困难,一直是巷道稳定性分析和支护的重点、难点。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题,本发明提供一种立交式密集巷道群下位巷道再生顶板再造方法,将巷道顶板再造,空间上加强了对围岩的控制,减小了巷道的漏风、漏水问题,实现对立交式密集永久大巷群围岩稳定的有效控制,减缓巷道变形、减少返修次数,节约支护成本,保障矿井后续资源的安全、高效开采。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种立交式密集巷道群下位巷道再生顶板再造方法,包括以下步骤:
步骤一:在井下立交式密集巷道群的顶板利用合理的方式进行破碎;
步骤二:对顶板构建过程中巷道围岩破坏情况进行数值模拟分析;对构造顶板的区域地质以及围岩稳定性进行调查分析,利用FLAC3D等软件对顶板构建过程中巷道围岩破坏情况进行数值模拟计算,得到顶板构建期间未支护时围岩变形破坏情况的数值模拟结果。
步骤三:根据步骤二的模拟结果选择合适的钢筋进行构建;
步骤四:在巷道顶板位置设计钢架结构构造初步建模;
步骤五:确定结构混凝土强度等级;
步骤六:在顶板构建的钢筋模板中浇灌混凝土进行准备工作;准备施工所需要的浇筑材料和使用机具,并对所有的机具进行检查和试运转,同时准备好应急方案保证人、材、物均能满足浇筑速度的要求,保证水电的供应,防止意外事件的发生造成质量事故;对折型镀锌瓦模板及其支架进行检查,确保尺寸正确,强度、刚度、稳定性及严密性满足要求。
步骤七:在构建完成的钢筋模板中浇灌混凝土并振捣;混凝土浇筑前检查振动机械和电箱,保证人员设备充足;确定混凝土的浇筑顺序,先从每个单体的最远处和***开始,从最远处向最近处进行,一次性完成混凝土的浇筑;采用平板振动器,有专人负责看守防止漏振,同时在浇筑平板时注意混凝土的堆料不宜集中过多,防止堆料过于集中,模板荷载超重发生质量事故和危险。
步骤八:对混凝土再生顶板进行合理的支护。
优选的,为了实现巷道的使用年限,并且不影响巷道的安全,确保有足够的稳定性,满足设备的安防与搬运,保证井下巷道有足够的新鲜空气,在构造顶板时应注意以下几方面的原则:
巷道位置应尽量避开煤矿井下作业以及煤矿工作人员所活动的范围;
巷道的位置应选择在两帮较坚硬、稳定的岩层中,应避开较大的地质构造、较大的含水层;同时应考虑不受正常开采岩层移动的影响,布置巷道顶板不小于20m的厚度;
巷道必须正常通风,由于井下通风***不容破坏,因此在建造顶板时注意其缝隙,不能造成漏风这种情况。
本发明的有益效果是:将巷道顶板再造,空间上加强了对围岩的控制,减小了巷道的漏风、漏水问题,实现对立交式密集永久大巷群围岩稳定的有效控制,减缓巷道变形、减少返修次数,节约支护成本,保障矿井后续资源的安全、高效开采。
附图说明
图1为本发明示意图。
图中,1架立筋,2箍筋,3受力钢筋。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面通过附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明;但是应该理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同,本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。
如图1所示,一种立交式密集巷道群下位巷道再生顶板再造方法,包括以下步骤:
步骤一:在井下立交式密集巷道群的顶板利用合理的方式进行破碎;
步骤二:对顶板构建过程中巷道围岩破坏情况进行数值模拟分析;
由于巷道的断面、长度较大,对断面巷道的支护要求很高。因此,要对构造顶板的区域地质以及围岩稳定性进行调查分析,利用FLAC3D等软件对顶板构建过程中巷道围岩破坏情况进行数值模拟计算,得到顶板构建期间未支护时围岩变形破坏情况的数值模拟结果;根据模拟结果对围岩及时进行支护,且要保持足够的支护强度。
步骤三:根据步骤二的模拟结果选择合适的钢筋进行构建;
根据模拟结果并结合现场实际情况选择合理的钢筋材料;巷道顶板采用抗拉强度380MPa的25MnSi钢属3级钢筋做为主要材料,应采用混凝土等不燃性材料铺底,厚度为20-25m,并符合上层底板需求。
步骤四:在巷道顶板位置设计钢架结构构造初步建模;在巷道顶板位置先测量放线形成周边钢板模板,安装钢梁上短筋链接钢筋绑扎;该材料为3级钢筋,钢筋搭接长度的末端距钢筋弯折处,不得小于钢筋直径的10倍,接头不得位于构件最大弯矩处;受拉区域内,Ⅰ级钢筋绑扎接头的末端须做弯钩,Ⅱ级钢筋及冷拉带肋不做弯钩;钢筋搭接处,须在中心和两端用铁丝扎牢。各受力钢筋之间的绑扎接头位置须相互错开。
从任一绑扎接头中心至搭接长度的1.3倍区段范围内,有绑扎接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积百分率,须符合下列规定:受拉区不得超过25%;受压区不得超过50%。
步骤五:确定结构混凝土强度等级;
由于井下受矿山压力显现,并且通风***严格,因此对混凝土的要求也较为苛刻。本设计使用混凝土强度等级为C75。
步骤六:在顶板构建的钢筋模板中浇灌混凝土进行准备工作;准备施工所需要的浇筑材料和使用机具,并对所有的机具进行检查和试运转,同时准备好应急方案保证人、材、物均能满足浇筑速度的要求,保证水电的供应,防止意外事件的发生造成质量事故。要求材料供应单位事先提供水泥、砂、石、外加剂的质量合格和检测报告及实际样品,并提供配合比报告。对折型镀锌瓦模板及其支架进行检查,确保尺寸正确,强度、刚度、稳定性及严密性满足要求。
步骤七:在构建完成的钢筋模板中浇灌混凝土并振捣;混凝土浇筑前检查振动机械和电箱,保证人员设备充足;确定混凝土的浇筑顺序,先从每个单体的最远处和***开始,从最远处向最近处进行,一次性完成混凝土的浇筑;确定混凝土的浇筑顺序,先从每个单体的最远处和***开始,从最远处向最近处进行,一次性完成混凝土的浇筑;人员和机械特别要准备充足。采用平板振动器,有专人负责看守防止漏振,同时在浇筑平板时注意混凝土的堆料不宜集中过多,防止堆料过于集中,模板荷载超重发生质量事故和危险。
步骤八:对混凝土再生顶板进行合理的支护。
在巷道再生顶板构造完成后需要对顶板进行对应的支护,根据现场的不同实际情况做出对应的锚杆、锚索支护方式,已保证巷道围岩稳定性、安全性。
为了实现巷道的使用年限,并且不影响巷道的安全,确保有足够的稳定性,满足设备的安防与搬运,保证井下巷道有足够的新鲜空气,在构造顶板时应注意以下几方面的原则:
巷道位置应尽量避开煤矿井下作业以及煤矿工作人员所活动的范围。
巷道的位置应选择在两帮较坚硬、稳定的岩层中,应避开较大的地质构造、较大的含水层;同时应考虑不受正常开采岩层移动的影响,布置巷道顶板不小于20m的厚度。
巷道必须正常通风,由于井下通风***不容破坏,因此在建造顶板时注意其缝隙,不能造成漏风这种情况。
根据图1,为使本发明方法方案更加明晰完整,进行以下描述。
根据现场实际地质条件明确巷道顶板的具***置,结合井下煤矿生产作业以及煤矿工作人员的活动范围,避免煤炭开采活动的相互影响,综合分析大巷稳定性,确定在大巷再造顶板位置。优选的,巷道的两帮应在围岩坚定的岩层中,巷道的形状为矩形。
巷道顶板采用抗拉强度380MPa的25MnSi钢属3级钢筋做为主要材料,应采用混凝土等不燃性材料铺底,厚度为20-25m,并符合上层底板需求。
使用混凝土强度等级为C 75。材料为3级钢筋,钢筋搭接长度的末端距钢筋弯折处,不得小于钢筋直径的10倍,接头不得位于构件最大弯矩处;受拉区域内,Ⅰ级钢筋绑扎接头的末端须做弯钩,Ⅱ级钢筋及冷拉带肋不做弯钩;钢筋搭接处,须在中心和两端用铁丝扎牢;各受力钢筋之间的绑扎接头位置须相互错开;从任一绑扎接头中心至搭接长度的1.3倍区段范围内,有绑扎接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积百分率,须符合下列规定:受拉区不得超过25%;受压区不得超过50%。
充分准备施工所需要的浇筑材料和使用机具,并对所有的机具进行检查和试运转,同时准备好应急方案保证人、材、物均能满足浇筑速度的要求,保证水电的供应,防止意外事件的发生造成质量事故。
要求材料供应单位事先提供水泥、砂、石、外加剂的质量合格和检测报告及实际样品,并提供配合比报告。对折型镀锌瓦模板及其支架进行检查,确保尺寸正确,强度、刚度、稳定性及严密性满足要求。
浇筑混凝土时,四周防护栏杆高度应在1.1米位置。混凝土工进行混凝土浇筑时,应配带安全带,并悬挂在牢固的位置,方可进行施工。施工时,浇筑现场应配备足够的照明设施。
为确保各施工人员严格遵守各分项工程的施工工艺规程,在施工展开前,编制施工组织设计时,重点分项工程均列明施工工艺流程,在施工前,由方法员对照既定的工艺流程及相应的施工操作规程现场交底,使每一位职工都能懂得如何操作。
建立健全以安全生产责任制为基础安全管理制度,责任到人,严格落实。脚手架的搭设有检查、有维修。
施工临时用电三相五线制和三线配电、两级保护,并有专业人员管理。施工机械要做到“三必须”(即传动部位必须有防护罩,传动部位必须有保险装置,开关必须有漏电保持器)。
主动控制工序活动条件的质量。主要控制影响质量的五大因素:即施工操作者、材料、施工机械设备、施工方法和施工环境。
采用上述在煤矿井下大巷中再生顶板的方法所产生的有益效果在于:
相较于原生顶板,利用钢筋混凝土构建顶板,空间上降低开采掘对其的影响,避免了油气泄露、***以及地下含水层污染等事故。
巷道全部建于地下,受矿压显现较为明显,再生顶板可以增加巷道的服务年限减少其返修次数,节省了大量修复投资,降低了巷道围岩修复投入成本。
相较于原生顶板,岩石力学性质发生了变化,更加坚固并且不易漏风。
相较于原生顶板,再造顶板稳定性更强,便于安装,易于管理,维护简易且维护费用较低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种立交式密集巷道群下位巷道再生顶板再造方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:在井下立交式密集巷道群的顶板利用合理的方式进行破碎;
步骤二:对顶板构建过程中巷道围岩破坏情况进行数值模拟分析;对构造顶板的区域地质以及围岩稳定性进行调查分析,利用FLAC3D软件对顶板构建过程中巷道围岩破坏情况进行数值模拟计算,得到顶板构建期间未支护时围岩变形破坏情况的数值模拟结果;
步骤三:根据步骤二的模拟结果选择合适的钢筋进行构建;
步骤四:在巷道顶板位置设计钢架结构构造初步建模;在巷道顶板位置先测量放线形成周边钢板模板,安装钢梁上短筋连接钢筋绑扎;各受力钢筋之间的绑扎接头位置须相互错开;
步骤五:确定结构混凝土强度等级;
步骤六:在顶板构建的钢筋模板中浇灌混凝土进行准备工作;准备施工所需要的浇筑材料和使用机具,并对所有的机具进行检查和试运转,同时准备好应急方案,保证人、材、物均能满足浇筑速度的要求,保证水电的供应,防止意外事件的发生造成质量事故;对折型镀锌瓦模板及其支架进行检查,确保尺寸正确,强度、刚度、稳定性及严密性满足要求;
步骤七:在构建完成的钢筋模板中浇灌混凝土并振捣;混凝土浇筑前检查振动机械和电箱,保证人员设备充足;确定混凝土的浇筑顺序,先从每个单体的最远处和***开始,从最远处向最近处进行,一次性完成混凝土的浇筑;采用平板振动器,有专人负责看守防止漏振,同时在浇筑平板时注意混凝土的堆料不宜集中过多,防止堆料过于集中,模板荷载超重发生质量事故和危险;
步骤八:对混凝土再生顶板进行合理的支护。
2.根据权利要求1所述的一种立交式密集巷道群下位巷道再生顶板再造方法,其特征在于,为了实现巷道的使用年限,并且不影响巷道的安全,确保有足够的稳定性,满足设备的安装与搬运,保证井下巷道有足够的新鲜空气,在构造顶板时应注意以下几方 面的原则:巷道位置应避开煤矿井下作业以及煤矿工作人员所活动的范围;
巷道的位置应选择在两帮较坚硬、稳定的岩层中,应避开较大的地质构造、较大的含水层;同时应考虑不受正常开采岩层移动的影响;布置巷道顶板不小于20m的厚度;
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