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        大斷面切眼全錨固技術(shù)的應(yīng)用

        2014-07-09 14:51:36汪傳珍
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年20期
        關(guān)鍵詞:施工

        摘 要:文章介紹了袁店一礦在大斷面綜采切眼施工中,首次使采用錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)治理技術(shù)的成功經(jīng)驗,為解決大斷面巷邊錨固支護(hù)提供了經(jīng)驗。

        關(guān)鍵詞:切眼;全錨固;施工

        1 項目背景

        淮北袁店一井煤礦于2011年5月31日試生產(chǎn),首采工作面為1021綜采工作面,1021工作面煤層厚度3.5m-5.0m,平均厚度4.0m,煤層傾角3°-15°,平均5°,開切眼采用傾斜長壁開采老頂為厚5-15m的西細(xì)沙巖,直接頂為厚度3.2m的砂巖,偽頂厚0.6m為砂質(zhì)頁巖。

        2 成果主要做法

        2.1 切眼施工方法

        先以4.6m寬度掘進(jìn)與先期已施工到位的風(fēng)巷相貫通,調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)后,拆掉風(fēng)筒,分別向兩幫各刷幫1.9m,達(dá)到最終寬度8.4m。

        2.2 支護(hù)原理分析

        通過開切眼頂板巖性分析可以看出頂板有0.6m厚偽頂,加上切眼跨度大,會使錨桿的組合梁作用減弱。而采用錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)的方式能充分利用錨桿和錨索的預(yù)應(yīng)力作用,使得頂板的各個分層之間的法向應(yīng)力逐漸升高,從而束縛了巖石的縱向膨脹,巖層由二向應(yīng)力向三向應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化,巖石的極限強(qiáng)度得到了提高,抗彎曲的能力也相應(yīng)得到了加強(qiáng);此外,錨桿、錨索克聯(lián)合錨固技術(shù)的采用還能增強(qiáng)被加固巖體的彈性模量、內(nèi)摩擦角、粘聚力、極限強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度,并且隨著錨桿、錨索的布置密度增加而增加,從而進(jìn)一步增加了巖石的極限強(qiáng)度和抗變形能力,當(dāng)接觸面上剪應(yīng)力小于上覆巖層對它的粘結(jié)力時,就防止了頂板離層的發(fā)生,從而使錨固的上覆巖體成為一個整體。

        2.3 錨桿、錨索支護(hù)設(shè)計

        2.3.1 錨桿支護(hù)設(shè)計

        切眼采用樹脂錨桿,選擇麻花式錨桿,直徑20mm,長度2200mm,樹脂錨固劑為MSK3530,墊片厚8mm、長80mm、寬80mm。錨桿間排距700×700mm。錨桿錨固力要求不低于50KN/根。

        2.3.2 錨桿支護(hù)的計算

        (1)單根錨桿的支護(hù)面積:S=L×D=0.7×0.7=0.49m2

        (2)單根錨桿支護(hù)巖石重量:

        (3)G=S·H·R=0.49×2.05×2.5=25.1KN

        (4)錨固力F=50KN/根,故F>G

        (5)單位面積實際支護(hù)密度P=1/S=1/0.49=2.04/m2

        上式中:H:錨桿支護(hù)長度(2.05m),R:巖石容量(取2.5千克/m3)

        L:錨桿排距(0.7m),D:錨桿間距(0.7m)由于切眼頂板為較穩(wěn)定的II類頂板,根據(jù)機(jī)、風(fēng)巷支護(hù)經(jīng)驗,錨桿支護(hù)密度為1.2-1.56根,所以綜合分析可知:錨桿間排距700×700mm完全滿足支護(hù)要求。

        2.4 錨索的布置

        2.4.1 沿切眼中心線對稱布置六行錨索,錨索間距1.0m,錨索排距為2.4m。

        2.4.2 錨索錨固長度的確定

        按GBJ86-85要求,錨索錨固長度Lm應(yīng)符合Lm>K·d1·fn/4fc

        (式中:K取4,fc:粘結(jié)強(qiáng)度,樹脂錨固劑為10mp。d1:錨索鋼絞線直徑取為15.24mm,fn:鋼絞線的抗拉強(qiáng)度取1860MP)

        則:Ln≥4×15.24×1860/4·10=1417.3(mm)×2=3234.6(mm)

        2.4.3 錨索長度的確定

        Lm=La+Lb+Lc+Ld(式中:Lm錨索總長度(mm),La:錨索深入到巖層的錨固長度按上述計算取3300mm,Lb:需懸吊不穩(wěn)定巖層的厚度,包括切眼上方偽頂,直接頂?shù)暮穸龋琇b=3800mm,Lc:安裝托盤及錨具厚度100mm,Ld:外露漲拉長度取300mm。)

        則:錨索總長度Lm=3300+3800+100+300=7500(mm)

        最后選擇Lm=8000mm

        2.4.4 錨索排距計算

        根據(jù)設(shè)計要求,錨索長度和排距比值不小于2,錨索排距不大于3m,現(xiàn)確定切眼錨索排距為2.4m。

        3 效果效益分析

        錨桿、錨索支護(hù)是一種積極主動的支護(hù)方式,從根本上提高了頂板巖石自身穩(wěn)定性和支撐能力。從礦瓦監(jiān)測效果可以得出(見位移曲線圖)切眼內(nèi)圍巖變形量不大,頂板基本處于穩(wěn)定狀態(tài),支護(hù)效果良好。這一支護(hù)應(yīng)用將為該礦今后大斷面巷邊支護(hù)提供有益借鑒。

        參考文獻(xiàn)

        [1]錢鳴高,劉聽成.礦山壓力與巖層控制[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2003.

        [2]蔣金泉,韓繼勝,石永奎.巷道圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與控制設(shè)計[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1998.

        [3]徐永析.采礦學(xué)[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2003.

        [4]吳賢振,劉洪興.井巷工程[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2011.

        作者簡介:汪傳珍(1965-),男,漢族,安徽省懷寧人,工程師,畢業(yè)于徐州煤校地下采煤,現(xiàn)任安徽省淮北岱河礦業(yè)有限責(zé)任公司副總經(jīng)理,北市岱河礦業(yè)有限責(zé)任公司采煤二區(qū)區(qū)長。

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