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        錨索支護(hù)技術(shù)在桃山煤礦的應(yīng)用

        2013-10-31 03:24:00宋振德

        宋振德

        【摘 要】通過(guò)對(duì)桃山煤礦錨索支護(hù)技術(shù)應(yīng)用的總結(jié),闡述了錨索支護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍,并介紹了錨索支護(hù)參數(shù)選擇的實(shí)例、錨索支護(hù)的可靠性和經(jīng)濟(jì)效益,進(jìn)而總結(jié)了錨索支護(hù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

        【關(guān)鍵詞】錨索;錨索支護(hù);支護(hù)參數(shù)

        0.前言

        桃山煤礦各采區(qū)現(xiàn)大部分進(jìn)入三水平。受深部地壓及采動(dòng)影響,各巷道變形嚴(yán)重,部分已完全冒落,需二次進(jìn)行維修,消耗大量的人、財(cái)、物。像硐室、交岔點(diǎn)、破碎帶、見(jiàn)煤點(diǎn)等特殊地點(diǎn)需特殊支護(hù)。錨索作為新型的支護(hù)材料成為支護(hù)的首選,在桃山煤礦各作業(yè)地點(diǎn)被廣泛應(yīng)用,并取得了良好的支護(hù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。

        1.錨索支護(hù)的應(yīng)用情況

        1.1采后錨索支護(hù)

        采區(qū)上下巷均為半煤巖巷道,在上區(qū)段回采完畢后,下巷作為下區(qū)段的上巷需采用沿空留巷。原有的工藝是采后煤矸渣墻護(hù)巷,實(shí)際并未取得良好的效果。采后巷道經(jīng)常冒頂,失修嚴(yán)重,需二次維修,這其中主要原因就是煤矸渣墻不夠牢固,本身無(wú)初撐力,于是錨索便應(yīng)用于采后巷道的維護(hù)。根據(jù)煤層頂板的巖性不同,選擇3-7m帙錨索。錨索可以選擇在掘進(jìn)施工中打齊,也可以選擇在采煤施工中補(bǔ)齊。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn),采后失修率明顯下降,甚至不用維修,大大節(jié)約了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)成本。

        1.2特殊煤層頂板支護(hù)

        一采94#煤層頂板有2.6m的炭頁(yè)巖層,層理發(fā)育明顯,受掘進(jìn)放炮影響,很容易離層冒落,采用錨桿配合錨索的方法支護(hù)頂扳。破一部分頂板,用2m長(zhǎng)錨桿擠壓加固巖層,用單排錨索懸吊巖層。經(jīng)實(shí)際施工后,效果較好,并未出現(xiàn)大面積冒頂現(xiàn)象,只有局部冒頂,且頂板冒落面積不超過(guò)0.04m2。

        1.3硐室交岔點(diǎn)處支護(hù)

        由于硐室交岔點(diǎn)處斷面大,巷道跨度大,長(zhǎng)時(shí)間巖層運(yùn)動(dòng),上部巖梁很容斷裂。采用錨索對(duì)這些地點(diǎn)加強(qiáng)支護(hù),可充分懸吊巖梁,防止巖梁斷裂,失穩(wěn),引起冒頂事故。

        1.4頂板破碎見(jiàn)煤點(diǎn)處特殊支護(hù)

        掘進(jìn)施工時(shí),遇頂板破碎、見(jiàn)煤,普通錨桿無(wú)法深入穩(wěn)定巖層,這時(shí)錨索便發(fā)揮了它的作用。它可以延長(zhǎng)直至穩(wěn)定巖層中,保證破碎頂板、煤層的留設(shè),特別破碎頂板時(shí),還可以配合鋼梁棚子一并使用。開(kāi)拓二區(qū)在二采區(qū)巷道的施工中很好地應(yīng)用了錨索支護(hù)。

        1.5綜采工作面開(kāi)切眼的應(yīng)用

        綜采工作面開(kāi)切眼的跨度一般在7m左右,以前的支護(hù)為梯形木棚式或梯形木棚錨桿支護(hù)。這些支護(hù)形式效果差,經(jīng)常發(fā)生冒頂事故,并且坑木的用量非常大。采用錨桿、錨索支護(hù)后,不僅可以節(jié)約大量的木材,而且支護(hù)效果非常好,杜絕了冒頂事故的發(fā)生。

        三采區(qū)綜采工作面開(kāi)切眼成功應(yīng)用了錨桿、鋼帶、錨索聯(lián)合支護(hù),解決了綜采面開(kāi)切眼的掘進(jìn)問(wèn)題,切眼掘進(jìn)速度提高的20%-50%,回采工作面安裝進(jìn)度提高了50%,提高了回采工作面安裝時(shí)的安全性。

        1.6被壓壞巷道維修的應(yīng)用

        被壓壞的巷道,均處于礦山壓力大的地區(qū),常規(guī)的維修方法是刷大斷面,重新支設(shè)棚式支架。由于礦山壓力大,支架根本無(wú)法承受,所以是經(jīng)常多次反復(fù)維修,費(fèi)用高,效果差,安全無(wú)保證。錨索支護(hù)錨固力大,錨固深度大,用于巷道維修的效果好于其它方式。一采區(qū)90,93左零片維修時(shí)部分地段處于85煤柱影響區(qū)域內(nèi),頂板下沉明顯,壓力大。原采用木棚支護(hù),經(jīng)常被壓壞。采用錨索支護(hù)后,頂板下沉量明顯減少,維修量少,甚至沒(méi)有,每月可創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益200萬(wàn)元。

        2.錨索支護(hù)作用原理

        錨索在支護(hù)密度較小時(shí),主要起懸吊作用,當(dāng)達(dá)到一定密度時(shí),起的作用與錨桿相同,對(duì)煤巖體起到擠壓加固的作用。二采區(qū)的破碎頂板,可視為粘結(jié)力極小的松散體,在錨索群、鈉帶、金屬網(wǎng)共同作用下,錨固范圍內(nèi)的煤巖體構(gòu)成一個(gè)組合錨固體,使塑性易于松動(dòng)的煤巖體形成具有一定承載能力,并適應(yīng)圍巖變形的錨固平衡拱。錨固平衡拱對(duì)巷道平衡拱外的頂板起到有效的支撐作用。由于錨索的長(zhǎng)度、預(yù)應(yīng)力、承載能力比錨桿大得多,所以錨索支護(hù)所形成的錨固平衡拱要比錨桿錨固平衡拱的承載能力大得多。普通錨桿長(zhǎng)度受巷道高度限制,一般情況下超過(guò)2400mm時(shí),施工就不太方便。錨索長(zhǎng)度不受巷道限制,可達(dá)10m以上,完全能錨固到穩(wěn)定巖層中,有效控制巷道頂板離層、垮落。為了能充分發(fā)揮錨索的作用,應(yīng)選用不同的錨索長(zhǎng)度。

        3.支護(hù)參數(shù)的確定

        (1)錨索長(zhǎng)度。以巷道斷面形狀為矩形、掘進(jìn)寬×高為3.4m×3.4m、沿93#煤層頂板掘送的巷道為例,用錨索加強(qiáng)支護(hù),計(jì)算所需錨索長(zhǎng)度3.59m,設(shè)計(jì)取錨索長(zhǎng)度為4m。

        (2)錨索傾角。錨索垂直巷道頂板安裝布置。

        (3)錨索數(shù)目的確定。

        通過(guò)計(jì)算:巷道安錨索時(shí),考慮到錨索為在原錨桿支護(hù)基礎(chǔ)上的加強(qiáng)支護(hù),故2根即可滿足設(shè)計(jì)要求。在施工中根據(jù)巷道圍巖的變化情況、巷道的變形及錨索的受力觀測(cè)情況,及時(shí)修改設(shè)計(jì)參數(shù)。

        (4)錨索井下安裝。?15.24的高強(qiáng)錨索的拉拔力需要>25.0t,設(shè)計(jì)選用Z2335樹脂4支,正常情況下可以滿足錨索的拉拔力。

        ①鉆孔深度大于錨索有效長(zhǎng)度(從托盤到錨索前端的距離)3-5cm。

        ②鉆孔打好后,將選定的錨固劑輕輕推入鉆孔,要確保不使錨固劑外殼破裂。

        ③用安裝好墊圈和托盤的錨索,將錨固劑緩緩?fù)迫脬@孔,直至推不動(dòng)為止。

        ④將預(yù)先安裝在鉆機(jī)上的錨索攪拌器與錨索的尾部連接,快速攪拌錨固劑,攪拌錨固劑的同時(shí)鉆機(jī)推力要最大。錨固劑攪拌時(shí)間為40-60s,攪拌錨固劑停止時(shí)要確保錨索托盤貼近巖面。

        ⑤錨固劑攪拌完畢10-15min后,用錨索漲拉器拉緊錨索,錨索預(yù)應(yīng)力要達(dá)到8-10t。

        4.結(jié)語(yǔ)

        (1)預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)突破了舊的支護(hù)形式和支護(hù)理論,用于井下巷道支護(hù)。錨索支護(hù)是對(duì)錨桿支護(hù)的有效補(bǔ)充。與普通錨桿相比,其顯著特點(diǎn)是:錨索長(zhǎng)度較長(zhǎng),能夠錨入深部較穩(wěn)定的巖層中去,錨索可施加高預(yù)應(yīng)力,通過(guò)對(duì)被加固的巖體預(yù)先施加壓力,限制圍巖有害變形的發(fā)展,從而保持圍巖的穩(wěn)定。該項(xiàng)技術(shù)支護(hù)效果好,費(fèi)用低,有待取代木支護(hù),成為主要支護(hù)形式。

        (2)此項(xiàng)技術(shù)在桃山礦的使用,應(yīng)該說(shuō)是支護(hù)技術(shù)上的又一次突破,對(duì)破碎頂板的支護(hù),提供了安全生產(chǎn)的技術(shù)保障。

        (3)與傳統(tǒng)的礦用工字鋼相比,錨索支護(hù)技術(shù)大幅降低了鋼材和坑木的消耗,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于相同斷面巷道,其支護(hù)成本大大低于礦用工字鋼支護(hù)。

        (4)錨索支護(hù)材料體積小、重量輕,減少了輔助運(yùn)輸量、運(yùn)輸環(huán)節(jié)及材料消耗,減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。支護(hù)作業(yè)全部采用機(jī)械化快速施工,將工人從繁重的支護(hù)作業(yè)中解放出來(lái)。錨索支護(hù)的巷道在回采過(guò)程中,簡(jiǎn)化了回采工作面端頭支護(hù)工藝,明顯改善了端頭區(qū)域維護(hù)狀況;保證了安全生產(chǎn),有利于工作面的快速掘進(jìn),為礦井高產(chǎn)高效創(chuàng)造了良好的條件;同時(shí)在頂板管理、通風(fēng)防滅火及輔助運(yùn)輸?shù)确矫鏈p少或消除了安全隱患,極大地改善了安全生產(chǎn)環(huán)境。

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