崔東

(開灤(集團(tuán))蔚州礦業(yè)有限責(zé)任公司鄭溝灣礦,河北蔚縣 075700)

三軟煤層巷道錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

崔東

(開灤(集團(tuán))蔚州礦業(yè)有限責(zé)任公司鄭溝灣礦,河北蔚縣 075700)

由于三軟煤層巷道的特殊性質(zhì),致使周圍巖石的承受能力較弱,選用一種堅(jiān)固有效的支護(hù)方式是開掘三軟煤層的關(guān)鍵。本文闡述了錨網(wǎng)支護(hù)理論,討論了三軟煤層巷道錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù),并簡單介紹了錨網(wǎng)支護(hù)以及注漿加固技術(shù),提高了巷道支護(hù)強(qiáng)度。

三軟煤層 錨網(wǎng)支護(hù) 技術(shù)應(yīng)用

三軟煤層的周圍巖石質(zhì)地不均勻,極其容易導(dǎo)致整體下陷,內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變形致使重心移位,使整個(gè)煤層結(jié)構(gòu)更加不穩(wěn)定,形成一種惡性循環(huán)。傳統(tǒng)的巷道通常采用舊式的工字鋼支架,屬被動(dòng)支護(hù),支架在煤層開采后的較長的一段時(shí)間內(nèi),很難保持一個(gè)穩(wěn)固的狀態(tài),極易變形,需頻繁套修。現(xiàn)巷道支護(hù)采用錨網(wǎng)支護(hù),屬主動(dòng)支護(hù),錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)能夠滿足三軟煤層的特殊性,具有較強(qiáng)的抗壓性,同時(shí)可以提高巖石周圍的力學(xué)參數(shù),將頂板離層穩(wěn)定控制。三軟煤層巷道錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)有效提升了巷道的穩(wěn)定狀況,在煤礦開采過程中是一種安全、穩(wěn)定、持久的支護(hù)方式。

1 三軟煤層支護(hù)的基本原理

1.1 錨網(wǎng)支護(hù)加固巷道強(qiáng)度

三軟煤層指的是在煤礦開采過程中遇到的比較軟的頂板巖層、軟的主采煤層以及軟的煤層底板巖層。一般情況下,具有三軟特征的煤礦煤層和頂?shù)装寰鶠檐浫鯉r層,三軟煤層通常為裂隙發(fā)育,內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜,通過錨網(wǎng)支護(hù)可以有效地提升錨固體的承受能力,其中,包括了錨固力整體被破壞前后的參數(shù),特別是對巖體內(nèi)部的摩擦角度又明顯的提升,而內(nèi)聚力的增大則比較小,錨固部分的內(nèi)部巖體的數(shù)值強(qiáng)度、峰后的強(qiáng)度以及殘余的強(qiáng)度系數(shù),都可能得到提升與鞏固。錨網(wǎng)支護(hù)可以導(dǎo)致圍巖單一的或者對應(yīng)的應(yīng)力轉(zhuǎn)化為三個(gè)方向的作用力,進(jìn)而來增強(qiáng)圍巖的承重,優(yōu)化巷道的防護(hù)狀況。

1.2 錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)保持圍巖穩(wěn)固

通常情況下,三軟煤層的巷道兩幫的強(qiáng)度往往低于頂板的巖層的硬度,作為巷道圍巖中最薄弱的部分,極其容易被破壞而失去基本防護(hù)能力。由此可見,巷道兩幫的變形對于頂部的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生較大的負(fù)面影響,尤其是當(dāng)煤幫運(yùn)動(dòng)、破壞,造成區(qū)域較大的破裂區(qū),頂部失去了承重支撐力,頂板離層會(huì)被損害,頂部的巖層的承重能力明顯下降,嚴(yán)重會(huì)造成局部冒頂和片幫。因此,保證巷道兩幫的穩(wěn)固性是保證有效支撐的重要途徑,在煤層挖掘巷道后,將兩幫支護(hù)作為重要支護(hù)部位,提高兩幫的強(qiáng)度,煤體殘余的硬度和支撐強(qiáng)度。這樣可以有效控制兩幫的墻體破損,提高承重效果,是在三軟煤層中控制巷道圍巖的重要方式。

1.3 錨網(wǎng)支護(hù)高阻力防止圍巖變形

高強(qiáng)錨網(wǎng)支護(hù)可以有效提高圍巖的整體強(qiáng)度,但通過較大的支護(hù)阻力來控制支護(hù)體、提高三軟煤層的巷道支護(hù)強(qiáng)度,在特殊情況下也會(huì)發(fā)生不可避免的扭曲變形。除此之外,回采巷道的運(yùn)行時(shí)間較短,這也就決定了對于巷道側(cè)面的尺寸要求不高,可以承受一定范圍的變形。因此,在三軟煤層巷道錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用中,通常需要較大的阻力以抵抗巷道變形,保證圍巖的變形力量能夠得到分散,防治支護(hù)在承受高壓下而被損害,圍巖變形或者坍塌。

2 巷道錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)

2.1 巷道頂板錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)

在實(shí)踐中,三軟煤層的巷道頂部頂板的牢固性與穩(wěn)定性都比較弱,采用樹脂全長錨固高強(qiáng)錨桿支護(hù)來鞏固頂板。高強(qiáng)錨桿全長錨在巖層的任意一點(diǎn)即可以固定,并且變形比較小。當(dāng)桿體對于圍巖產(chǎn)生了較大的力時(shí),可以有效阻止巖層發(fā)生離層,因此頂部巖層強(qiáng)度和硬度都會(huì)明顯上升,最大程度降低頂部的下沉。同時(shí),巷道頂板兩角設(shè)與頂板75度角錨桿增加支護(hù)范圍,減少了兩幫所受壓力,避免了兩幫受到過于集中力量的損壞,實(shí)現(xiàn)提高巷道頂板整體安全性的目的。

2.2 巷道兩幫錨網(wǎng)支護(hù)

三軟煤層的巷道最突出的表現(xiàn)即為兩幫相對移動(dòng),在挖掘期間,由于動(dòng)壓的作用,可能會(huì)產(chǎn)生面積較大的塑性區(qū)以及破裂區(qū),在挖掘后期很難保持一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。通過利用可以伸縮的錨桿來進(jìn)行支護(hù),達(dá)到高阻讓壓支護(hù),兩幫上部錨桿(與幫夾角75度)與頂錨桿、角錨桿形成扇形支護(hù),減小兩幫抗壓強(qiáng)度,在為巖體兩幫提供較大的支護(hù)阻力時(shí),使用錨桿木托板:長×寬×高=350×200×50mm,在一定范圍內(nèi)允許兩幫存在一定變形。通過采取樹脂加長錨固,可以擴(kuò)大錨固與煤體的接觸的面積,提高兩幫錨桿的錨固力。由此可見,在三軟煤層可以利用的錨固長度通常為1500-2200mm,以匹配錨桿的極限拉力。

2.3 煤體注漿加固支護(hù)

注漿的方式可以有效地提高巷道圍巖的強(qiáng)度,三軟煤層在巷道挖掘過程中,在比較淺的地方,圍巖會(huì)因?yàn)榫薮蟮膲毫Χa(chǎn)生裂痕,并以數(shù)值較小的強(qiáng)度來鞏固圍巖的穩(wěn)定性。注漿的方式通常為注入高水凝材料來填補(bǔ)發(fā)生破碎的圍巖縫隙,通過注漿材料的粘合效果,在實(shí)踐中的結(jié)果顯示可以提高凝固體的強(qiáng)度以及硬度,這樣彌補(bǔ)了圍巖發(fā)生破壞而導(dǎo)致的負(fù)面影響,圍巖通過物理以及化學(xué)作用,轉(zhuǎn)變成硬度較高的固體。高水凝材料在對于巷道兩幫的縫隙填補(bǔ)方面,都可以通過注漿來鞏固,加固的厚度可以達(dá)到2-3m,凝固體可承受的強(qiáng)度可以達(dá)到2-3Mpa,保障了巷道兩幫的穩(wěn)固性。同時(shí),兩幫的煤體通過注漿的方式,不僅提高了受力強(qiáng)度,而且一定程度還增強(qiáng)了煤體與樹脂錨固劑之間的粘合力,加長了錨固長度。

3 結(jié)語

三軟煤層的巷道頂板以及兩幫通常會(huì)因?yàn)樽冃魏拖嗷ビ绊?任何一方面失去了穩(wěn)定性,必然會(huì)導(dǎo)致整體巷道圍巖的危險(xiǎn),因此頂板以及兩幫的錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)在三軟煤層的整體防護(hù)中都十分關(guān)鍵。錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)不僅有效增強(qiáng)頂板的強(qiáng)度,而且控制住頂板的離層,保證頂板的穩(wěn)固性與安全性。同時(shí),注漿加固的方式可以拉長錨桿支護(hù)的兩幫,提升了軟煤體的強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)了三軟煤層巷道圍巖牢固性、穩(wěn)定性。

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崔東(1985年01月10日—),男,籍貫:山西大同,采煤助理工程師,2012年1月畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué),函授采礦工程,從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作。