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        柳泉煤礦“三軟”煤層巷道錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

        2012-11-17 09:20:22鮑大成朱懷龍
        采礦技術(shù) 2012年1期
        關(guān)鍵詞:三軟網(wǎng)索錨索

        鮑大成,朱懷龍

        (華潤天能徐州煤電有限公司柳泉煤礦, 江蘇徐州市 221136)

        柳泉煤礦“三軟”煤層巷道錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

        鮑大成,朱懷龍

        (華潤天能徐州煤電有限公司柳泉煤礦, 江蘇徐州市 221136)

        柳泉煤礦原有的錨網(wǎng)支護(hù)已不能滿足“三軟”煤層巷道的支護(hù)要求,針對“三軟”煤層巷道的變形特點(diǎn),提出了錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)方案。通過實際施工及數(shù)據(jù)監(jiān)測表明,該方案能有效控制巷道的變形量,滿足巷道支護(hù)要求。

        “三軟”煤層;巷道穩(wěn)定性;錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù);支護(hù)參數(shù)

        柳泉煤礦已進(jìn)入深部開采階段,隨著開采深度的不斷延伸,巷道圍巖應(yīng)力不斷加大,加之采動影響,巷道變形較快,深井呈現(xiàn)高應(yīng)力軟巖,礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈,巷道穩(wěn)定性差,后期巷道兩幫及頂?shù)装逦灰屏匡@著增大,巷道損壞嚴(yán)重,巷道的返修量劇增,維護(hù)困難。深部巷道圍巖的穩(wěn)定性控制已成為柳泉煤礦面臨的重點(diǎn)難題。

        1 地質(zhì)概況及“三軟”煤層變化特點(diǎn)

        柳泉煤礦主采為二疊系下石盒子組3煤,煤層均厚為1.3m,硬度為1.5~2,其頂板由泥巖、粉砂巖組成,泥巖厚1.2~1.6m,粉砂巖7m,底板由泥巖、粘土巖、細(xì)砂巖組成,其巖層柱狀圖見圖1。3106工作面沿煤層頂板掘進(jìn),頂?shù)装鍘r層穩(wěn)定性為Ⅲ類,巖石的力學(xué)性質(zhì)見表1。

        該煤礦“三軟”煤層巷道的變化特點(diǎn)為:

        (1)深部“三軟”煤層巷道掘進(jìn)后變形速度快,壓力大,表現(xiàn)為兩幫內(nèi)移,頂板下沉及底臌;

        (2)深部“三軟”煤層巷道的穩(wěn)定性與地質(zhì)構(gòu)造有關(guān),靠近地質(zhì)構(gòu)造的巷道圍巖破壞嚴(yán)重,難以控制,易冒頂;

        圖1 3煤層頂?shù)装鍘r層柱狀圖

        表1 巖石力學(xué)性質(zhì)

        (3)深部“三軟”煤層巷道受采動影響大,巷道圍巖變形量急劇增加[1]。

        2 支護(hù)方案

        2.1 原支護(hù)方案

        錨桿布置方式及錨固形式:頂部錨桿采用Φ18左旋無縱筋螺紋鋼,長度為2.0m,排距為0.8m,每排為5根錨桿,間距0.8m。采用樹脂錨固劑錨固,頂部每孔采用2根藥卷,幫部每孔1根藥卷[2-3],其布置方式如圖2所示。

        圖2 原巷道支護(hù)示意

        2.2 優(yōu)化改進(jìn)后的支護(hù)方案

        3106掘進(jìn)工作面設(shè)計巷道寬度3.4m,巷道中高度2.5m,煤層頂板傾角12°。考慮采用錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù),增強(qiáng)巷道的抗變形能力和自承能力。錨桿穿過上層泥巖頂板及煤體,深入到巖性較好的粉砂巖體,對頂板的懸吊起到了穩(wěn)定性作用,使巷道整體支護(hù)強(qiáng)度大大增加[4]。以下是改進(jìn)后的支護(hù)方案,具體設(shè)計參數(shù)及布置如圖3所示。

        圖3 錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)布置

        2.2.1 巷道頂板支護(hù)參數(shù)設(shè)計

        巷道頂板支護(hù)方式為錨桿+錨索+金屬網(wǎng)+梯形梁聯(lián)合支護(hù)。

        (1)錨桿布置:錨桿排距0.7m,每排5根錨桿,間距0.8m。采用直徑20mm、長度2200mm的MSGLW-335左旋無縱筋螺紋鋼筋,尾部滾絲長度100mm。錨固方式為采用2支MSK2350型樹脂藥卷,錨固長度為1000mm。

        (2)鋼筋托梁:采用Φ12mm的鋼筋焊接而成,長度3.4m,寬度60mm。

        (3)鐵托板:采用高強(qiáng)度蝶形托盤,150mm×150mm×10mm厚鋼板制成,中部開Φ22mm孔。

        (4)金屬菱形網(wǎng):采用10#鐵絲編織的4000 mm×1000mm菱形金屬網(wǎng)護(hù)頂,網(wǎng)格為50mm×50mm。

        (5)錨索布置:錨索排距3m,每排2根,間距1.2m。采用Φ15.24mm的左捻鋼絞線,長6300 mm,強(qiáng)度等級為1860MPa。錨固方式為采用樹脂錨固劑端頭錨固,每根錨索使用4根樹脂藥卷,錨固長度2000mm。

        2.2.2 巷道兩幫支護(hù)參數(shù)設(shè)計

        巷道兩幫支護(hù)方式為錨桿+錨索+塑料網(wǎng)。

        (1)錨桿布置。錨桿排距0.7m,間距0.8m,高幫側(cè)4根,低幫側(cè)3根。采用直徑20mm,長度2000mm的左旋無縱筋螺紋鋼筋,尾部滾絲長度100mm。錨固方式為采用1支MSK2350型樹脂藥卷,錨固長度為50mm。

        (2)鐵托板。采用高強(qiáng)度蝶形托盤,150mm×150mm×10mm厚鋼板制成,中部開Φ22mm孔。

        (3)木托板。規(guī)格為300mm×200mm×50 mm。

        (4)塑料方格網(wǎng):寬度為1m,網(wǎng)格為40mm×40mm。

        (5)錨索布置。錨索排距3m,每排1根。采用Φ15.24mm,長5200mm,強(qiáng)度等級為1860MPa的左捻鋼絞線。采用樹脂錨固劑端頭錨固,每根錨索使用3根樹脂藥卷,錨固長度1500mm。

        3 支護(hù)監(jiān)測

        建立健全各種監(jiān)測制度,在迎頭配備扭力扳手、壓力表、錨桿拉力計等監(jiān)測儀器,并要求做好記錄,存檔備案。巷道內(nèi)每隔40±5m設(shè)1個監(jiān)測站[5],安裝測桿、LBY-3型頂板離層儀和LDZ-200型錨桿拉力器。觀測頂板離層量、巷道變形量和壓力值,以判斷圍巖穩(wěn)定、錨桿受力情況,有效掌握支護(hù)效果,對巷道進(jìn)行全面監(jiān)控。

        在巷道掘進(jìn)過程中,在頂板等地質(zhì)條件相同的地段,分別設(shè)10m距離,采用2種不同方式進(jìn)行支護(hù),并進(jìn)行觀測巷道實際變形量。30d后各取某一剖面監(jiān)測,具體結(jié)果見表2。

        表2 巷道改進(jìn)支護(hù)前后位移數(shù)據(jù)對比 mm

        4 結(jié) 論

        (1)經(jīng)現(xiàn)場實測發(fā)現(xiàn),不同的支護(hù)方式對巷道圍巖的變形控制作用不同,改進(jìn)后的錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)可使頂板下沉量及兩幫位移量明顯減少。其中頂板下沉量減少了34%,兩幫移近量可減少約27%,有效緩解了巷道變形速度,保證了巷道的通風(fēng)和行人安全,取得良好的效果。

        (2)錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)是控制受壓巷道的一種有效的支護(hù)方式,只要選擇合理的支護(hù)方式并保證施工質(zhì)量,就能得到較好的效果。

        [1]劉宗超,高長志,陳 云.白集煤礦深部“三軟”煤層巷道支護(hù)技術(shù)[J].煤礦安全,2008(12):61-62.

        [2]黃志彬.“三軟”煤層掘進(jìn)工作面頂板管理技術(shù)[J].能源技術(shù)與管理,2010(6):26-28.

        [3]吳 超,李培志,王紅勝,等.沿空留巷在柳泉煤礦薄煤層中的應(yīng)用[J].煤炭科技,2008(1):32-35.

        [4]張宏發(fā),趙 祥,朱 明.錨網(wǎng)梁索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在邢東煤礦煤巷的應(yīng)用研究[J].煤炭技術(shù),2008(11):47-50.

        [5]鄭 銳.青東礦三軟煤層巷道錨梁網(wǎng)支護(hù)技術(shù)[J].科技信息,2010(21):404-405.

        2011-11-06)

        鮑大成(1974-),男,江蘇新沂人,助理工程師,主要從事采礦工程技術(shù)及管理工作,Email:baodacheng740409@126.com。

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