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        關(guān)于煤礦掘進(jìn)錨網(wǎng)支護(hù)的技術(shù)研究

        2017-06-03 01:08:10岳洋
        科學(xué)與財(cái)富 2017年15期

        岳洋

        (安徽省淮北市煤炭管理監(jiān)察大隊(duì) 安徽淮北 235000)

        摘要:近年來,對(duì)淮北礦區(qū)部分礦井,在井下煤層巷道支護(hù)方面存在的問題進(jìn)行了認(rèn)真分析和歸納,并且各有關(guān)單位開展了科技攻關(guān),積極應(yīng)用當(dāng)前已有的礦井支護(hù)新技術(shù),取得了一批具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的煤巷錨網(wǎng)支護(hù)研究成果,在此基礎(chǔ)上提出了最佳解決方案并進(jìn)行了實(shí)施,有效地保障了礦井生產(chǎn)的安全,取得了良好的效果。通過分析指出,隨著開采水平向下延伸,地質(zhì)構(gòu)造將會(huì)更加復(fù)雜且頻遇斷層和水患等問題。對(duì)此,提出了錨網(wǎng)支護(hù)以及金屬支架支護(hù)方法,從監(jiān)測模型、技術(shù)層面以及安全層面對(duì)比,認(rèn)為采用錨網(wǎng)支護(hù)等方法整體優(yōu)勢更好。

        關(guān)鍵詞:煤礦錨桿支護(hù);快速掘進(jìn);新技術(shù)研究

        在煤礦巷道掘進(jìn)工作中,快速支護(hù)施工工藝已成為提高巷道支護(hù)效果、實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的關(guān)鍵。然而,錨桿支護(hù)作為一種有效的采準(zhǔn)巷道支護(hù)方式,由于對(duì)巷道圍巖強(qiáng)度的強(qiáng)化作用,可顯著提高圍巖的穩(wěn)定性,因而成為煤礦企業(yè)礦井巷道的一種主要支護(hù)形式。

        一、目前煤礦掘進(jìn)使用的錨網(wǎng)支護(hù)的特點(diǎn)

        (一)采用20MnSi無縱筋左旋螺紋鋼加工,其強(qiáng)度和延伸率都符合高強(qiáng)度錨桿對(duì)材質(zhì)的要求,材質(zhì)優(yōu)良,取材方便,桿體表面凸紋能夠滿足攪拌阻力和錨固要求,不必二次加工。

        (二)外端螺紋部采用低強(qiáng)度損失加工新工藝,螺母、托盤、鋼帶等附件尺寸匹配、強(qiáng)度相當(dāng)。

        (三)雙重減摩措施,保證實(shí)現(xiàn)預(yù)拉力(初錨力),并調(diào)整錨桿外端受力。

        (四)扭矩螺母實(shí)現(xiàn)快速機(jī)械安裝結(jié)構(gòu)。

        (五)有醒目的標(biāo)志直觀顯示安裝施工質(zhì)量。

        (六)配套的新型附件性能優(yōu)越,包括頂板用M型鋼帶和幫用的Ⅱ型輕型帶鋼,前者是針對(duì)W型鋼帶易撕裂、抗彎模量小的缺陷,經(jīng)過斷面形狀優(yōu)化產(chǎn)生的高翼緣結(jié)構(gòu);后者是針對(duì)鋼筋梯子梁焊點(diǎn)不牢,整體性差,與圍巖接觸困難的缺陷而開發(fā)出來的,用料省,整體力學(xué)性能好,它們都屬于更新?lián)Q代產(chǎn)品,有多種規(guī)格和多個(gè)系列。為了強(qiáng)調(diào)預(yù)拉力的作用,這種錨桿又稱高性能預(yù)拉力錨桿。

        (七)錨桿支護(hù)系統(tǒng)的缺點(diǎn)

        錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法不科學(xué)。雖然已制定煤巷錨桿支護(hù)規(guī)范,但設(shè)計(jì)時(shí)絕大多數(shù)采用工程類比法,支護(hù)形式和參數(shù)確定不盡合理,有可能支護(hù)強(qiáng)度太高,支護(hù)成本大,浪費(fèi)了材料;在松軟、軟弱等特殊地質(zhì)條件下支護(hù)強(qiáng)度也可能不足,出現(xiàn)片幫、冒頂?shù)劝踩鹿?。錨桿的支護(hù)材料質(zhì)量不能完全達(dá)到要求。

        二、雙錨帶噴網(wǎng)復(fù)合支護(hù)作用原理

        雙錨帶噴網(wǎng)復(fù)合支護(hù),即錨索鋼筋條帶(梯子梁)錨桿金屬網(wǎng)噴射混凝土。

        (一)錨索的長度較長,能深入巷道深部圍巖提供可靠的強(qiáng)大的支護(hù)應(yīng)力。在地質(zhì)條件復(fù)雜,圍巖壓力大,普通支護(hù)方式難以長期維護(hù),特別是巷道處于松軟巖層或松軟巖層與堅(jiān)硬穩(wěn)定巖層有一定距離時(shí)采用雙錨帶噴網(wǎng)復(fù)合支護(hù),即錨索鋼筋條帶(梯子梁)錨桿金屬網(wǎng)噴射混凝土。

        (二)作用原理

        錨索與錨桿在巷道支護(hù)中的作用機(jī)理基本相同,都有自承拱作用、組合梁作用和懸吊作用。

        圍巖嚴(yán)重破碎時(shí),錨桿和噴砼往往不能保證松動(dòng)的穩(wěn)定,加上金屬網(wǎng),既可保護(hù)錨桿之間的拉應(yīng)力區(qū)中的圍巖,又能大大提高噴砼層的抗拉強(qiáng)度。

        為了提高錨索(桿)噴網(wǎng)支護(hù)巷道的穩(wěn)定性,在錨索(桿)噴網(wǎng)支護(hù)施工中采用預(yù)制鋼筋條帶,安裝錨索(桿)的同時(shí),用墊板壓住鋼筋條帶(梯子梁),形成金屬網(wǎng)的主筋,金屬網(wǎng)與其連成一體,使錨索(桿)與網(wǎng)牢固地連接,既減少錨索(桿)間的表面拉應(yīng)力,又大大提高了錨索噴網(wǎng)支護(hù)效果,特別對(duì)于軟弱破碎圍巖,能夠顯著提高支護(hù)圍巖的穩(wěn)定性。

        (三)巷道支護(hù)形式

        1施工選材

        巷道采用錨索鋼筋條帶(梯子梁)錨桿金屬網(wǎng)噴射混凝土,即雙錨帶噴網(wǎng)復(fù)合支護(hù)。(1)選用¢20X2200mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿,MSZ2850型樹脂錨固劑2條,使用150X 150X 10m沖壓碟形墊板配套。(2)選用網(wǎng)格lOOX lOOm, ¢,6XlooO×2000咖螺紋鋼金屬網(wǎng)襯底。(3)選用¢16X2400X 150m園鋼中間加內(nèi)襯焊接而成鋼筋條帶(梯子梁)。(4)選用¢15.24X 6300m鋼絞線錨索,CKZ255咐脂錨固劑2條,200X 200X10m沖壓碟形墊板配套。(5)噴射混凝土標(biāo)號(hào)C20。

        2工支護(hù)方法 在(斷層、煤層)巷道拱基線以上嚴(yán)禁放炮,用風(fēng)鎬、手鎬開挖,防止片幫掉頂,減少炮震對(duì)圍巖的整體破壞,防止裂隙、松動(dòng)、滑落,降低松動(dòng)圈范圍。循環(huán)進(jìn)尺與金屬網(wǎng)寬度(1000m)吻合。然后拱項(xiàng)鋪上金屬網(wǎng)并壓在lOOm,中間用鐵絲分段扎實(shí),然后縫上錨桿,矩形布置間排距800X800即上緊墊板,錨拉力≥80KN,扭矩≥300N·mo梯子梁壓在金屬網(wǎng)上,布置在巷中,錨索縫在梯子梁上,一梁三索間排距1200皿n,上緊墊板,張拉預(yù)應(yīng)力,>80KN,錨固力不低于200l(N。然后初噴混凝土。完成上述工作后,拱基線以下在確保兩幫圍巖不受破壞的前提下,開挖下部巖體,保證巷道幾何尺寸,兩幫掛上金屬網(wǎng),并與拱基線以上的金屬網(wǎng)壓茬相連,縫上錨桿,噴射混凝土,且保證拱項(xiàng)再復(fù)噴厚度達(dá)120腳達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

        (四)煤巷錨網(wǎng)支護(hù)快速施工

        淮北礦區(qū)積極探索煤巷錨網(wǎng)支護(hù)及快速掘進(jìn)的新工藝,提高了工作效率,確保了生產(chǎn)的接續(xù)。

        打眼前,須在截割臂兩側(cè)搭好牢固的工作臺(tái),并將鉆具準(zhǔn)備好,打眼人員要站在永久支護(hù)下,由于迎頭2~4排幫錨未打,操作人員嚴(yán)禁靠煤壁站立每循環(huán)截割2排,鋪頂網(wǎng)及上鋼帶時(shí)先鋪設(shè)好第一排,人員站在永久支護(hù)下,并迅速將前探支護(hù)前移,把網(wǎng)和鋼帶托起;鋪第二排網(wǎng)及鋼帶時(shí),人員須站在臨時(shí)支護(hù)下,迅速前移前探梁,并將臨時(shí)支護(hù)設(shè)好;工作中須觀察頂幫狀況,發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)立即將人員撤出。由于幫部最下面一棵錨桿拖后迎頭施工,施工膠帶側(cè)錨桿時(shí),膠帶機(jī)嚴(yán)禁開機(jī);只有迎頭施工人員與機(jī)頭司機(jī)聯(lián)系好后方可開機(jī)。每個(gè)循環(huán)頂幫錨桿施工完畢,將鉆具、高壓軟管收拾好,人員全部撤至機(jī)身后方可進(jìn)行下一循環(huán)截割。加強(qiáng)錨桿質(zhì)量檢測,做好驗(yàn)收記錄。

        三、技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益分析

        為此,淮北礦區(qū)進(jìn)行了綜合機(jī)械化開采順槽支護(hù)形式的改革,并且對(duì)改革以后鋼帶錨網(wǎng)巷道支護(hù)的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、綜合經(jīng)濟(jì)效益開展了研究,支護(hù)效果良好,經(jīng)濟(jì)效益顯著。

        1技術(shù)效果

        (1)采用雙錨帶噴網(wǎng)支護(hù),巷道支護(hù)質(zhì)量得到很大改觀,其變形量小,無冒頂片幫現(xiàn)象,具有承載快,錨應(yīng)力大,位移少和可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)。

        (2)采用雙錨帶噴網(wǎng)支護(hù),錨固范圍內(nèi)的巖體的整體性得到加強(qiáng),防止了頂板滑落,使得頂板松動(dòng)離層受到了抑制,錨桿錨索受力狀態(tài)得以平衡,發(fā)揮了共同載作用,能與圍巖一起作用來提高圍巖承載能力,主動(dòng)進(jìn)行支護(hù),有效控制圍巖的變形。

        鋼筋條帶(梯子梁)與金屬網(wǎng)配合在很大程度上提高了噴層的整體性和縱向抗拉強(qiáng)度,同時(shí)加強(qiáng)了錨桿、錨索間噴層薄板的邊界約束強(qiáng)度,提高了噴層抗拉強(qiáng)度,并且減少了錨桿錨索間的表面的拉應(yīng)力,大大提高了整體穩(wěn)定性。

        (3)采用雙錨帶噴網(wǎng)支護(hù),工序簡單 ,施工容易,節(jié)省時(shí)間,減少了巷道荒斷面范圍,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,減少了用工,減少了巷道維修量。濟(jì)效益明顯。

        總之,通過施工實(shí)踐分析比較支護(hù)效果,以及具體實(shí)踐表明,采用錨桿與錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù),可以加快施工進(jìn)度,并可以有效的控制巷道頂板圍巖的下沉,避免巷道的重復(fù)翻修,圍巖基本趨于穩(wěn)定,減少巷道圍巖變形,提高了巷道支護(hù)的可靠性。

        參考文獻(xiàn)

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        【4】高鎮(zhèn),煤礦掘進(jìn)巷道中的錨桿支護(hù)技術(shù)研究,《科技資訊》2016、24

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