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        淺埋大斷面輔助運輸巷掘進(jìn)及支護(hù)設(shè)計

        2020-04-09 01:56:46
        中國礦山工程 2020年1期
        關(guān)鍵詞:網(wǎng)片錨索錨桿

        吳 春

        (山西宏宇誠鑄建設(shè)工程有限公司, 山西 朔州 038300)

        1 前言

        我國巷道掘進(jìn)技術(shù)是影響煤礦生產(chǎn)的重要因素,多年以來,井下巷道的掘進(jìn)施工仍主要以鉆爆施工技術(shù)為主,這種技術(shù)相對落后且時間較長[1-3]。因此,很多學(xué)者對于巷道的快速掘進(jìn)進(jìn)行了深入研究,如張海峰針對高瓦斯礦井,對大斷面、長距離的巷道快速掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了探討[4];張忠國研究了巷道掘進(jìn)與支護(hù)的制約關(guān)系,探討了包括錨桿支護(hù)的布置和自動化、掘進(jìn)巷道部分支護(hù)、動力控制聯(lián)合設(shè)計等技術(shù)[5];朱艷華以晉城趙莊煤礦為研究對象,對掘進(jìn)巷道存在松軟破碎帶支護(hù)問題進(jìn)行了研究,提出了以“錨網(wǎng)帶索”的巷道支護(hù)方法,有效控制了巷道的變形[6];王磊以西山馬蘭礦為研究對象,對破碎圍巖下大斷面運輸巷道的保護(hù)技術(shù)進(jìn)行了探討,采用了CQJG3型加固堵水材料,加固了破碎圍巖巷道頂板,有效防止了巷道變形[7]。本文以同煤集團增子坊煤礦埋深較淺的8303輔運輸大巷為研究對象,深入分析巷道掘進(jìn)的影響因素,提出了大斷面巷道掘進(jìn)和支護(hù)設(shè)計方案。

        2 工程概況

        同煤集團增子坊煤礦8303運輸巷位于83采區(qū),處于井田南部北西,東接回風(fēng)、皮帶、輔運大巷。礦井主采8#煤層,走向南北,盤區(qū)巷西部煤層傾向東、東部大巷煤層傾向西、傾角0°~5°,為緩傾斜煤層。83盤區(qū)平面布置如圖1所示。

        圖1 83盤區(qū)平面布置圖

        8#煤為暗淡型煤,該煤層在本區(qū)域賦存較穩(wěn)定,煤層埋藏深度為141~161m,煤厚4.45~5.6m,平均煤厚5.1m。結(jié)合鄰近工作面8#層83盤區(qū)大巷大致為一向斜構(gòu)造,中部低、兩頭高(東、西)預(yù)計在掘進(jìn)過程中會遇到4條斷層,斷層走向為北西,傾向南西。西部大斷傾向北東,落差預(yù)計為10~20m,揭露斷層見表1。

        表1 工作面揭露斷層情況表

        3 巷道設(shè)計方案和影響掘進(jìn)的因素

        3.1 巷道設(shè)計方案

        針對礦井煤層埋藏深度較淺,布置所需的8303輔助運輸巷設(shè)計長度為1 462m,巷道開口施工方位角為270°,開口沿水倉聯(lián)巷底板-6°下山施工57m,再沿8#煤層中部掘進(jìn),與8#層83盤區(qū)皮帶巷底板高差控制在1.5m范圍內(nèi),巷道參數(shù)見表2,巷道斷面如圖2所示。

        3.2 影響巷道掘進(jìn)的因素

        1)施工工藝

        施工工藝的選擇尤為重要,是影響大斷面巷道掘進(jìn)施工進(jìn)度的重要因素[8]。從施工工藝方面來說,需要減少非正常工序,避免增加更多的困難,最好實行并行作業(yè),可以有效提高掘進(jìn)速度。通過優(yōu)化工作面施工組織,進(jìn)行有效合理的平行作業(yè),提前準(zhǔn)備相應(yīng)的輔助工序,可以提高掘進(jìn)速度。

        表2 巷道設(shè)計參數(shù)表

        圖2 8303巷道斷面圖

        2)圍巖特征

        巷道圍巖的特征是影響巷道支護(hù)、掘進(jìn)以及相應(yīng)的維護(hù)工作最大的因素,決定了支護(hù)方案選擇、施工工藝方案和維護(hù)方案設(shè)計的基礎(chǔ)和依據(jù)[9]?,F(xiàn)階段已經(jīng)出現(xiàn)的綜合機械化掘進(jìn)設(shè)備和技術(shù),對井下地質(zhì)條件的要求較高,因此,需要根據(jù)礦井巷道圍巖的特征變化選擇合適的掘進(jìn)工藝方案。

        3)巷道支護(hù)方式

        巷道掘進(jìn)的基礎(chǔ)保障是具有巷道永久支護(hù)形式和參數(shù),能夠得以保障安全和巷道的快速掘進(jìn)工作。因此選擇合理的錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)參數(shù)、減少錨桿施工時間和降低錨桿索的支護(hù)密度,均是提高巷道掘進(jìn)速度的主要方法。

        4 大斷面巷道的掘進(jìn)工藝

        4.1 巷道掘進(jìn)方案

        8#層83盤區(qū)輔助運輸巷方位角270°,掘進(jìn)工藝采用EBZ- 200型半煤巖掘進(jìn)機進(jìn)行施工,打眼支護(hù)使用MQT- 130型氣動錨桿鉆機和ZQS- 30/2.5型氣動手持式鉆機。全斷面一次成型分兩次截割,第一次截割斷面4 000mm×4 420mm橫向,第二次為1 240mm×4 420mm縱向。巷道在正常掘進(jìn)時,在8#層83盤區(qū)輔助運輸巷頂板安設(shè)一臺JK- 3型礦用隔爆型激光指向儀作為巷道導(dǎo)向,其中激光至兩幫的距離允許誤差0~+100mm。巷道高度與設(shè)計允許誤差 0~+200mm。

        4.2 掘進(jìn)工藝流程

        巷道掘進(jìn)工藝流程:采用“四位一體”安全檢查→開機前準(zhǔn)備→割煤→裝煤、運煤→敲幫問頂→鋪網(wǎng)→臨時支護(hù)→永久支護(hù)→清煤矸、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)→驗收→延伸皮帶輸送機→下一循環(huán)。

        機組的截割方式主要采用由下而上自左向右的循環(huán)截割方法,截割頭逆時針旋轉(zhuǎn),等整個系統(tǒng)正常后,按切割順序?qū)⒔馗铑^對準(zhǔn)工作面左下角緩慢前移進(jìn)刀,截割頭鉆入后,將鏟板放下緊貼底板做為前支撐點,將機組穩(wěn)定器放下做為后支撐點進(jìn)行截割,要求頂板水平截割,兩幫垂直截割,EBZ- 200懸臂式掘進(jìn)機截割頭最大外徑為1 050mm,長度1 000mm,因此,每次截割深度不大于800mm,截割寬度1 000mm,進(jìn)刀時應(yīng)低速鉆進(jìn)(23rpm),深度到位后,自左向右高速截割(46rpm),司機在截割過程中要注意調(diào)整截深,避免機組過負(fù)荷運轉(zhuǎn)。

        5 巷道支護(hù)工藝

        5.1 支護(hù)設(shè)計方案

        根據(jù)礦井地測地質(zhì)資料分析,8#層83盤區(qū)輔助運輸巷施工范圍內(nèi),基本頂為泥質(zhì)膠結(jié)狀,以粉砂巖及泥巖為主,含有厚度約8m含植物化石。直接頂為泥質(zhì)膠結(jié)狀,成分以粉砂巖及泥巖為主,含有厚度約6m含植物化石,無偽頂,因此,本次巷道支護(hù)采用錨網(wǎng)+錨索+W鋼帶+噴砼聯(lián)合支護(hù)。

        頂板采用φ20mm×2 200mm錨桿,間排距900mm×1 000mm,幫部采用φ20 mm×2 200mm錨桿,間排距900mm×1 000mm,選用長度為2 200mm的錨桿,頂板錨桿間距0.9m,幫部錨桿間距0.9m。8#層83盤區(qū)輔助運輸巷煤層平均厚度為5.1m,偽頂平均厚度0m,巷道高度4.42m,因巷道-6°下山施工,設(shè)計取錨索長度為7 500mm,錨索間排距取2.5m×2.0m。

        5.2 支護(hù)工藝流程

        支護(hù)工藝流程:“四位一體”安全檢查→開機前準(zhǔn)備→割煤→裝煤、運煤→敲幫問頂→鋪網(wǎng)→臨時支護(hù)→永久支護(hù)→清煤矸、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)→驗收→延伸皮帶輸送機→下一循環(huán)。

        1) 臨時支護(hù)

        綜掘機安裝ZLJ- 10型機載前探梁作為臨時支護(hù),前探梁規(guī)格2 100mm×2 000mm(長×寬),實現(xiàn)工作面無空頂作業(yè)。前探支護(hù)必須緊跟工作面,機載前探梁距掘進(jìn)工作面距離不大于800mm,嚴(yán)禁在無前探支護(hù)的情況下進(jìn)入工作面作業(yè)。

        2) 永久支護(hù)

        工作面最大空頂距離≤1 800mm,最小空頂距離≤800mm;錨索支護(hù)距工作面最大距離≤2 800mm,嚴(yán)禁空頂作業(yè);幫部錨桿上部兩排必須緊跟掘進(jìn)工作面,下部兩排滯后工作面不大于5m施工。

        8#層83盤區(qū)輔助運輸巷頂板設(shè)計使用φ17.8mm×7 500mm錨索,錨索使用3支樹脂錨固劑,1支MSCKa2330,2支MSCKb2360(短在上,長在下),錨索預(yù)應(yīng)力≥120kN,張拉力≥24MPa,錨索間排距為2 500mm×2 000mm。巷道頂、幫錨桿設(shè)計巷道使用鋼材屈服強度不低于335MPaφ20mm×2 200mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿,頂、幫錨桿統(tǒng)一使用150mm×150mm×10mm高強度拱形托盤,使用一支MSCKb2360樹脂錨固劑錨固,錨固力≥80kN,錨桿預(yù)緊扭矩力≥200N·m。頂、兩幫采用“錨桿+鋼筋網(wǎng)+錨索+W鋼帶+噴砼”,頂、幫錨桿間排距為900mm×1 000mm,錨桿間排距誤差±100mm,呈距形布置;頂板采用5 640mm×1 200mm的8#菱形網(wǎng),兩幫網(wǎng)片均采用3 400mm×1 200mm的8#菱形網(wǎng),網(wǎng)格規(guī)格50mm×50mm,搭接長度不少于200mm,搭接部分采用14#鉛絲雙道三花扭結(jié)聯(lián)網(wǎng),扭結(jié)間距不大于100mm。

        網(wǎng)片鋪設(shè)要求,網(wǎng)片鋪平、鋪展,緊貼頂幫,對(搭)接合理;網(wǎng)片搭接長度200mm,綁扎間距100mm;聯(lián)網(wǎng)要孔孔相連,雙絲雙扣,綁扎牢固,綁死扭結(jié)不少于三圈;綁扎網(wǎng)片的鐵絲茬頭全面彎向巷道里側(cè),防止掛住人或物件。

        6 結(jié)論

        根據(jù)影響增子坊煤礦8303運輸巷掘進(jìn)的因素,采用EBZ- 200型半煤巖掘進(jìn)機進(jìn)行施工,打眼支護(hù)使用MQT- 130型氣動錨桿鉆機和ZQS- 30/2.5型氣動手持式鉆機。由于巷道頂板以泥質(zhì)膠結(jié)粉砂巖和泥巖為主,因此巷道支護(hù)采用了“錨網(wǎng)+錨索+W鋼帶+噴砼” 的聯(lián)合支護(hù)方式,合理的掘進(jìn)工藝和有效的支護(hù)技術(shù),有效地提高了該巷道的掘進(jìn)速率,確保礦井的安全、正常生產(chǎn)。

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