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        特厚煤層巷道超高段接頂工藝實踐

        2020-03-06 06:43:56張寶林
        山東煤炭科技 2020年1期
        關(guān)鍵詞:錨桿施工

        張寶林

        (山西錦興能源有限公司,山西 呂梁 033600)

        肖家洼煤礦211302工作面為21采區(qū)布置的第二個綜放工作面,該工作面北鄰21采區(qū)上山大巷,西鄰13號煤層未開采煤體,東鄰211301工作面采空區(qū),南鄰礦井邊界。211302材料順槽133~177m段巷道較高,平均高度6m,且平均底煤厚度2.78m。211302工作面超前支架最大支護(hù)高度4.5m,排頭支架最大支護(hù)高度3.8m,為保證工作面安全順利通過超高段,最大限度回收資源,杜絕浪費,需提前對該段范圍進(jìn)行臥底,并對超高范圍接頂處理。

        211302材料順槽133~177m臥底后巷道最大高度9.3m,接頂工作安全系數(shù)低,施工難度大。為保證施工安全,此次接頂施工創(chuàng)新使用了車載式安全平臺,順利完成施工。

        1 概況

        211302工作面的13#煤層屬穩(wěn)定煤層,一般含2~5層夾矸,多為炭質(zhì)泥巖,夾矸厚約1.07~1.40m,煤層總厚度9.37~14.32m,硬度一般為2~3,內(nèi)生裂隙相對較發(fā)育。煤層基本頂為粗粒砂巖,6.6~27.0m;直接頂為灰白色中粒砂巖,8.8~25.4m;偽頂為黑灰色泥巖,0~1.5m,遇水膨脹變松軟。

        依據(jù)211302材料順槽地質(zhì)素描資料,結(jié)合現(xiàn)場探頂、底煤厚情況劃定臥底范圍50m,臥底最大深度3m,平均臥底深度2m,現(xiàn)場標(biāo)定巷道腰線組織施工,臥底完成后可多回收煤量資源31500t。

        2 臥底、接頂工序及方法

        (1)施工順序:護(hù)幫(鋪設(shè)Ф6.5mm鋼筋網(wǎng)→布設(shè)W鋼帶→打錨桿→打錨索)→臥底(打眼→爆破→出貨→護(hù)幫)→接頂(打吊掛工字鋼錨索→安裝錨索→架設(shè)木垛)→二次緊固錨索;

        (2)施工方法:為了確保頂板完好,幫部完整,經(jīng)研究決定幫部采用錨索+W鋼帶+錨桿進(jìn)行聯(lián)合支護(hù),接頂采用錨索、工字鋼、木垛進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。

        3 臥底、接頂施工安全性驗證

        (1)巷道頂板的地壓估算

        根據(jù)松散學(xué)說估算巷道地壓,設(shè)每米巷道頂壓值為Q,則:

        式中:

        γk-頂板巖石的容重,2.6t/m3;

        a-巷道掘進(jìn)寬度的二分之一,2.7m;

        b-自然平衡拱拱高,m;

        fK-頂板巖石堅固性系數(shù),2.6。

        頂部接頂采用錨索+錨索梁+木垛支護(hù),錨索梁用三根Ф21.6mm錨索固定,每根錨索錨固力為15t,錨固力合計為45t,滿足頂部支護(hù)能力。

        (2)巷道兩幫的地壓估算

        根據(jù)擋墻理論,側(cè)壓力呈梯形分布,總的側(cè)壓力:

        式中:

        γd-兩幫巖石的容重,1.4t/m3;

        γk-頂板巖石的容重,2.6t/m3;

        b-拱高,m;

        h0-換算高度,1.93m;

        h-巷道掘進(jìn)高度,9.3m;

        βd-兩幫巖石的內(nèi)阻力角,取βd=42°。

        由于底板比較穩(wěn)定,不用考慮地壓問題。

        幫部采用錨索+錨桿+W鋼帶支護(hù),W鋼帶上下各用一根Ф21.6mm錨索,抗拉強(qiáng)度為25.6t,中間采用5根錨桿,每根錨索錨固力為15t,錨桿為5t,錨固力合計為55t,滿足幫部支護(hù)能力。

        4 施工安全措施

        臥底后巷道平均高度6.7m,最高處達(dá)9.3m,錨索、工字鋼梁、木垛施工難度大,危險系數(shù)高。為了保證施工速度和人員安全,創(chuàng)新使用車載式安全平臺、錨索安全套筒、無損傷工字鋼抱卡、幫部掏槽鉆頭等。

        (1)施工初期采用固定式安全平臺,每班只能施工4根錨索。經(jīng)過技術(shù)創(chuàng)新將平臺設(shè)計到防爆多功能車上,臺車上焊接專用防護(hù)框,無需安裝安全平臺,利用防爆車調(diào)整平臺位置和高度,提高安全系數(shù),加快施工速度。改造后每班施工14根錨索,提高功效3.5倍。

        (2)由于要求錨索外露長度1.5~6.0m,而錨索外露超過1.0m錨固時將出現(xiàn)搖擺,隨著錨索外露加長搖擺幅度增大,施工難度不斷增大,安全系數(shù)下降。為了確保安全,制作安全套筒,將錨索鎖定在套筒內(nèi),提高安全系數(shù),加快施工速度。

        (3)為確保工字鋼梁與巷壁嚴(yán)密貼實,起到支撐幫部作用,工字鋼梁長度6.0m。由于巷道施工過程中存在欠挖現(xiàn)象,導(dǎo)致部分工字鋼梁超長,加之井下嚴(yán)禁動用電焊,故需采用人工掏槽辦法。施工時人員站在3.0m高處風(fēng)鎬掏槽施工難度加大,改造鉆孔取芯鉆頭,配合風(fēng)煤鉆進(jìn)行掏槽,大大提高施工速度。

        (4)原設(shè)計在工字鋼梁上掏眼,這樣破壞工字鋼梁強(qiáng)度,制作無損傷工字鋼梁抱卡可有效解決此問題。即制作長度為500mm,在抱卡中間制作長100mm寬25mm槽,用來穿錨索;在其上下各焊牢2個Ф20螺栓,工字鋼梁放置掏槽內(nèi),再用無損傷工字鋼梁抱卡將錨索固定工字鋼梁上。

        (5)工字鋼梁每安裝3根,在其上部施工井字形木垛,利用原木、枕木、木楔、鐵線、鈀釘聯(lián)合搭建,然后進(jìn)行錨索二次緊固,接頂后效果較好。工字鋼梁固定后,采用圓木接頂時鋼梁上鋪設(shè)規(guī)格為100×100mm網(wǎng)格鋼筋網(wǎng)片,防止墜物傷人。

        5 結(jié)論

        211302工作面材料順槽133~177m段巷道,采用臥底將多回收煤炭31500t,當(dāng)時煤炭銷售價356元/噸,扣除噸煤成本125元/噸,臥底所需材料費用6.087萬元,可獲效益721.56萬元。

        211302工作面材料順槽接頂工作創(chuàng)新性的研制四種創(chuàng)新型工具,有效保證了現(xiàn)場施工安全,順利完成巷道超高段接頂工作,積累了寶貴的經(jīng)驗,具有推廣意義。

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