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        高應(yīng)力軟巖巷道錨桿支護(hù)參數(shù)優(yōu)化

        2020-09-02 04:03:24劉春陽
        山東煤炭科技 2020年8期
        關(guān)鍵詞:錨桿圍巖

        劉春陽

        (湖南省煤業(yè)集團(tuán)湘永礦業(yè)有限公司,湖南 永興 423315)

        1 概況

        銅角灣煤礦主采6煤層,-550m南底板運(yùn)輸大巷為全巖巷道,北起于立井-550m水平主石門,南至井田南邊界,坡度為3‰,凈寬為3.0m,凈高為2.8m,總長1138m,主要位于6煤層底板粉砂巖、細(xì)砂巖中,部分位于泥巖中。巷道設(shè)計為半圓拱形,采用全斷面一次光面爆破成巷。巷道設(shè)計采用錨桿支護(hù),頂部和兩幫錨桿均使用Φ35×1200mm管縫式金屬錨桿,間排距800×800mm,托盤150mm×150mm×6mm,金屬網(wǎng)900×1700mm×6mm,噴漿厚度≮100mm。巷道掘進(jìn)中經(jīng)常出現(xiàn)片幫、變形、底鼓,嚴(yán)重時支護(hù)完全失效,急需進(jìn)行支護(hù)設(shè)計優(yōu)化。

        2 煤層底板巖性及裂隙探測

        2.1 煤層底板巖性研究

        6煤層直接底為薄層細(xì)砂巖,局部為粉砂巖,水平或緩波狀層理,厚0~7m,均厚約3m,底板較平整。通過RMT-150微機(jī)控制電液伺服巖石力學(xué)試驗機(jī)對6煤直接頂、基本頂、底板進(jìn)行檢測,得到6煤層底板試件抗壓組試件的峰值荷載84.44kN、抗壓強(qiáng)度44.69MPa、彈性模量1.3121×104MPa、泊松比0.129。對照軟巖分級參數(shù)表,可以確定6煤層底板巖性為高應(yīng)力軟巖。

        圖1 -550m南底板運(yùn)輸大巷支護(hù)示意圖

        2.2 圍巖裂隙發(fā)育深度探測

        對條件類似的3268工作面底板通風(fēng)上山進(jìn)行6煤底板巖石裂隙深度探測。在巷道圍巖上施工鉆孔,深度6m,直徑42mm。采用YTJ-20巖層探測記錄儀觀測得知:孔口巖層破碎最為嚴(yán)重,圍巖呈現(xiàn)松散破碎狀態(tài),巖層破碎松散范圍為0~0.36m,明顯的裂隙發(fā)育范圍在0.36~0.63m,0.63~0.91m范圍僅出現(xiàn)少量細(xì)小裂紋,再往里巖層較完整。

        表1 高應(yīng)力軟巖分級情況表

        3 錨桿合理長度的確定

        根據(jù)上述觀測結(jié)論,認(rèn)為在不支護(hù)的情況下,高應(yīng)力軟巖巷道開掘后,巖層破碎離層范圍為0~0.63m,細(xì)小裂紋范圍為0.63~0.91m。因此,錨桿有效長度應(yīng)該在0.63~0.91m內(nèi)取值,過長則影響單進(jìn),綜合考慮取0.91m。

        錨桿長度L由外露長度L1、有效長度L2、錨固長度L3組成。外露長度L1取決于錨桿類型,一般取0.1~0.15m,取0.15m;錨固長度L3一般取0.3~0.4m,頂板軟弱時取0.4m;錨桿有效長度L2是圍巖的不穩(wěn)定層的厚度,為0.91m。因此,錨桿長度L=L1+L2+L3=1.46m。

        由于-550m底板大巷難以避開“龜形結(jié)核”泥巖,巖性更軟弱,近于極高應(yīng)力軟巖。通過上述計算可見,原支護(hù)設(shè)計采用的1.2m錨桿太短,宜改用Φ35×1600mm管縫式金屬錨桿,采用CK2850樹脂錨固劑錨固。

        4 應(yīng)用效果

        通過增加錨桿長度,將錨桿長度由1200mm增加到1600mm,-550m南底板運(yùn)輸大巷后續(xù)施工的760m巷道錨網(wǎng)噴支護(hù)質(zhì)量有了顯著提高,片幫、變形、底鼓大幅減少。

        錨網(wǎng)噴支護(hù)工藝簡單、操作簡便、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理,是煤礦高應(yīng)力松軟、破碎巖層支護(hù)的宜選支護(hù)形式。

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