鄭凱陜煤集團(tuán)神木紅柳林礦業(yè)有限公司

煤礦綜采工作面大斷面切眼支護(hù)工藝優(yōu)化研究

鄭凱
陜煤集團(tuán)神木紅柳林礦業(yè)有限公司

摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了煤礦綜采工作面切眼支護(hù)原理，分析使用大斷面綜采切眼支護(hù)工藝的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，并對(duì)煤礦綜采工作面切眼支護(hù)工藝簡(jiǎn)單進(jìn)行了優(yōu)化研究。

關(guān)鍵詞：煤礦；切眼；大斷面；支護(hù)工藝

1、引言

在煤礦綜采工作過程中，切眼是煤礦采煤工作面進(jìn)行設(shè)備安裝時(shí)的場(chǎng)所，切眼圍巖的穩(wěn)定性在煤礦綜采工作面設(shè)備進(jìn)行安裝和回采時(shí)起到非常重要的作用。另外，采取合理的切眼支護(hù)方式，可以有效的避免由于支護(hù)強(qiáng)度過高而造成的材料浪費(fèi)，降低了支護(hù)和維護(hù)的成本，對(duì)煤礦經(jīng)濟(jì)效益造成一定的影響。在地質(zhì)條件特殊的情況下，采用切眼支護(hù)技術(shù)，可以在確保質(zhì)量的前提下提高煤礦成巷的速度，在一定程度上降低了勞動(dòng)的強(qiáng)度，確保切眼的安全性。

2、大斷面綜采切眼支護(hù)原理

在進(jìn)行大斷面綜采切眼支護(hù)時(shí)，將錨索探入到穩(wěn)定的深部巖石中，在對(duì)巖體進(jìn)行加固前，先要對(duì)其進(jìn)行施壓，以此來防止巖體出現(xiàn)松動(dòng)及變形，確保圍巖的穩(wěn)定性。巷道每掘進(jìn)2到3米，及時(shí)用錨桿進(jìn)行支護(hù)，在頂板沒有出現(xiàn)離層時(shí)，就要及時(shí)的安裝錨桿，并對(duì)其進(jìn)行懸吊加固，確保頂板的穩(wěn)定性和完整性。從應(yīng)力角度出發(fā)分析承載結(jié)構(gòu)，在巷道圍巖比較深的部位，在切向應(yīng)力集中區(qū)域，承載結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和彈性區(qū)將低于其內(nèi)切向應(yīng)力，使切向應(yīng)力逐漸向圍巖的深部進(jìn)行轉(zhuǎn)移，這樣就形成了外承載結(jié)構(gòu)，比較有利于外承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，限制了塑性區(qū)向外擴(kuò)展，承擔(dān)了巖層的應(yīng)力，并對(duì)內(nèi)承載結(jié)構(gòu)進(jìn)行了保護(hù)，可以對(duì)巷道圍巖起到良好的穩(wěn)定作用，確保了煤礦在進(jìn)行采掘中的巷道圍巖穩(wěn)定性。

3、大斷面綜采切眼支護(hù)工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

采用大斷面的綜采切眼支護(hù)工藝，可以有利于后期切眼進(jìn)行擴(kuò)大施工；采用大斷面綜采切眼支護(hù)工藝可以節(jié)省一部分的勞動(dòng)力，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省材料消耗，節(jié)約了成本，初步估算每米巷道可以節(jié)省2000多元支護(hù)的費(fèi)用，確保頂板的穩(wěn)定性和安全性，提高了巷道斷面的利用率，進(jìn)一步的改善了煤礦安全生產(chǎn)的環(huán)境。

結(jié)合紅柳煤礦實(shí)際作業(yè)環(huán)境，目前大斷面綜采切眼支護(hù)工藝存在以下幾點(diǎn)缺點(diǎn)，一是目前切眼支護(hù)工藝在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用經(jīng)驗(yàn)法和工程類比法，造成了在進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，其手段不夠全面和方法不夠科學(xué)合理。二是現(xiàn)在的支護(hù)技術(shù)和支護(hù)結(jié)構(gòu)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其錨索和錨桿的支護(hù)密度比較高，支護(hù)體實(shí)際的受力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于桿體的支護(hù)強(qiáng)度，這樣一定程度上就制約了掘進(jìn)的速度，不能充分體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。三是在薄基巖、淺埋深的局部區(qū)域，其工作面的切眼支護(hù)設(shè)計(jì)還不夠充分，沒有針對(duì)性的做出研究和分析。

4、大斷面綜采切眼支護(hù)設(shè)計(jì)

本文以陜西省陜煤集團(tuán)旗下的紅柳煤礦為例，結(jié)合該煤礦的地質(zhì)條件，確定最終支護(hù)參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性應(yīng)用試驗(yàn)，確定大斷面綜采切眼支護(hù)工藝。

紅柳煤礦通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和理論分析，綜合確定巷道礦壓的顯現(xiàn)規(guī)律，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)可以直觀的顯現(xiàn)出礦壓顯現(xiàn)的基本特征，可以實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)支護(hù)的質(zhì)量，為巷道進(jìn)行支護(hù)參數(shù)選取提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

根據(jù)紅柳煤礦淺埋深和薄基巖的地質(zhì)采礦條件，將其煤礦定性為大跨度的大斷面托頂煤巷道；紅柳煤礦的圍巖強(qiáng)度和完整性比較好，結(jié)合其地質(zhì)條件，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)頂板托頂煤的控制，采場(chǎng)和回采巷道的超前將影響段礦壓，礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，應(yīng)重點(diǎn)防御潰水潰沙等地質(zhì)災(zāi)害；紅柳煤礦的斷面跨度較大，是影響圍巖穩(wěn)定性的主要因素。針對(duì)這一情況，對(duì)托頂煤巷道大斷面的寬度進(jìn)行力學(xué)解析，提出托頂煤巷道頂板的穩(wěn)定和巷道寬度之間的關(guān)系式，在巷道圍巖處于彈塑性的狀態(tài)時(shí)，要以及時(shí)支護(hù)、柔性和加固圍巖的支護(hù)原則。

對(duì)紅柳煤礦的切眼圍巖變形信息和支護(hù)體的承載性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)錨索和錨桿的支護(hù)體工作阻力偏低，巷道的整體變形量較小，巷道支護(hù)要求的強(qiáng)度過高，還需對(duì)錨索和錨桿的支護(hù)參數(shù)進(jìn)一步的優(yōu)化。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的支護(hù)效果，經(jīng)理論計(jì)算后，與實(shí)際情況存在較大的差別。結(jié)合紅柳煤礦自身存在的斷面高和跨度大的特點(diǎn)，可以通過對(duì)比分析鄰近煤礦類似條件的圍巖控制效果和切眼支護(hù)參數(shù)，來確定支護(hù)參數(shù)，另外在確定支護(hù)參數(shù)時(shí)，控制巷道兩幫的穩(wěn)定性和頂板安全也是進(jìn)行支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)需要考慮的首要因素。

切眼支護(hù)方式優(yōu)化：以往5-2煤綜采工作面切眼掘進(jìn)寬度9m,掘進(jìn)高度4.2m,砼地坪200mm;以往切眼頂板采用（螺紋鋼錨桿+W鋼帶+錨索）聯(lián)合支護(hù)，靠采面回采幫錨采用Φ16×1600mm玻璃鋼錨桿支護(hù)，煤柱幫采用Φ16×1800mm圓鋼錨桿支護(hù)，切眼調(diào)車硐室頂板采用螺紋鋼錨桿支護(hù)，幫部采用Φ16×1800mm圓鋼錨桿支護(hù)。但是，通過以往綜采工作面初采初放、初次來壓驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)切眼使用W鋼帶后不利于切眼初次垮落，造成初采步距加大、支架壓力增加，不利于安全管理。

紅柳煤礦大斷面切眼采用:切眼頂板支護(hù)方式調(diào)整為（螺紋鋼錨桿+鋼筋梯子梁+錨索聯(lián)合支護(hù)）聯(lián)合支護(hù)方式，頂板錨桿長(zhǎng)度為左旋螺紋鋼￠22x2600mm，間排距為1.2×1.2m；煤柱幫采用Φ16× 1600mm圓鋼錨桿支護(hù)，靠采面回采幫錨采用Φ16×1600mm玻璃鋼錨桿支護(hù)，間排距為1.2×1.2m；切眼調(diào)車硐室頂板采用螺紋鋼錨桿支護(hù)，調(diào)車硐室?guī)筒坎恢ёo(hù)。錨索支護(hù)參數(shù)確定為：錨索直徑改為17.8mm，長(zhǎng)度選取為6.0m，頂板五花布置。

5、結(jié)論

在煤礦綜采工作面大斷面進(jìn)行切眼支護(hù)中，對(duì)其支護(hù)工藝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可以進(jìn)一步的提高煤礦在開采過程中的安全性，確保煤礦在施工時(shí)的安全質(zhì)量問題，另外在一定程度上可以降低施工事故的發(fā)生，在應(yīng)用中具有一定實(shí)際意義。本文通過對(duì)紅柳林煤綜采工作面大斷面切眼支護(hù)優(yōu)化分析，為今后大采高綜采工作面切眼的支護(hù)設(shè)計(jì)及施工提供有益的借鑒參考。

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