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        大斷面錨網(wǎng)支護(hù)巷道綜掘快速成巷技術(shù)研究

        2021-09-17 12:08:08楊玉江焦作煤業(yè)集團(tuán)新鄉(xiāng)能源有限公司
        環(huán)球市場(chǎng) 2021年25期
        關(guān)鍵詞:錨索錨桿頂板

        楊玉江 焦作煤業(yè)(集團(tuán))新鄉(xiāng)能源有限公司

        一、工程概況

        趙固二礦西軌道大巷沿二1煤層頂板施工,坡度為-3°,巷道在-760m左右,從巷道所處地段的地質(zhì)情況來(lái)看,巷道偽頂為炭質(zhì)泥巖,厚度0.2m左右,直接底是砂質(zhì)泥巖,同時(shí)在部分地段也有一定量的細(xì)砂巖,巷道基本頂主要有細(xì)粒砂巖、中粒砂巖及粗粒砂巖。巷道底板主要為泥巖,這類巖石遇水容易出現(xiàn)膨脹的問(wèn)題,基本底屬于砂質(zhì)泥巖,也含有少量的細(xì)砂巖。

        二、巷道原支護(hù)存在的主要不足

        巷道原支護(hù)參數(shù)為:巷道設(shè)計(jì)的斷面寬×高:5.2m×3.3m,幫部采用高強(qiáng)度錨桿支護(hù):長(zhǎng)2.4m、直徑20mm,頂板采用讓壓錨桿,長(zhǎng)2.4m,直徑20mm。錨索支護(hù)長(zhǎng)6.5m,直徑17.8mm的高強(qiáng)度錨索。在巷道的兩幫與頂板的位置,每排均設(shè)置有鋼筋梯,鋼筋梯長(zhǎng)度為5m,巷道兩幫的上部的鋼筋梯的長(zhǎng)度為3.3m,下部選擇的鋼筋梯的長(zhǎng)度為2.3m。在巷道頂板每排設(shè)置5根錨桿,間排距均為800mm,在巷道兩幫的上部,每排設(shè)置2根,在兩幫的下部每排設(shè)置2根,幫部錨桿的間排距為800mm×700mm。設(shè)計(jì)采用的錨索支護(hù)間排距均為1600mm。同時(shí),在巷道的頂板和兩幫選擇使用的鋪網(wǎng)支護(hù),頂板網(wǎng)設(shè)計(jì)采用的是長(zhǎng)×寬為1.9m×1.1m的金屬網(wǎng),兩幫的位置選擇使用的是長(zhǎng)×寬為1.7m×0.9m的金屬網(wǎng),網(wǎng)孔的規(guī)格均為100mm[1]。

        巷道選擇使用上述支護(hù)方式支護(hù)后,對(duì)巷道整體的變形情況進(jìn)行了全面的監(jiān)測(cè),得到了巷道圍巖變形情況,見表1所示。

        表1 巷道圍巖變形情況表

        從表1中可以看出,在24d的范圍內(nèi),巷道兩幫出現(xiàn)了相對(duì)較大的變形,巷道的頂板和底板整體的變形量較小,最大的位置變形量?jī)H為6mm,頂板出現(xiàn)的離層量最大數(shù)值也僅為6mm,在巷道支護(hù)后的12d,巷道圍巖整體較為穩(wěn)定,之后的變形量非常小。從巷道原支護(hù)情況來(lái)看,原支護(hù)雖然較好保證了巷道穩(wěn)定性,但是支護(hù)整體表現(xiàn)出明顯的過(guò)于保守的問(wèn)題,雖然保證了巷道穩(wěn)定,但是支護(hù)成本較高,支護(hù)效率偏低,這對(duì)煤礦企業(yè)深部開采工作是較為不利的,因此,應(yīng)當(dāng)結(jié)合巷道實(shí)際情況,在保證巷道支護(hù)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上,最大限度的壓縮支護(hù)密度,有效控制支護(hù)成本[2-3]。

        三、大斷面錨網(wǎng)支護(hù)巷道綜掘快速成巷技術(shù)要點(diǎn)

        (一)錨桿支護(hù)信息動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)“五步”法

        該方法主要包含有5個(gè)步驟,具體見圖1所示。

        圖1 錨桿支護(hù)信息動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)“五步”法主要步驟

        從該方法在巷道支護(hù)中的使用實(shí)踐來(lái)看,該方法最大的優(yōu)勢(shì)是動(dòng)態(tài)性與信息性較為明顯,較好滿足了當(dāng)前煤礦企業(yè)開采深度不斷增加,面臨的開采難度不斷提升的情況。

        (二)錨桿支護(hù)信息動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)“五步”法的具體應(yīng)用

        通過(guò)對(duì)巷道圍巖整體變形情況的全面監(jiān)測(cè),得到了巷道圍巖整體的變形情況相對(duì)較小,尤其是巷道頂板整體的變形量非常小,因此,本次選擇使用錨桿支護(hù)信息動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)“五步”法,充分考慮當(dāng)前巷道支護(hù)所選擇的錨桿、錨索支護(hù)的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)研究得出,將本次巷道所使用的錨桿支護(hù)的排距延伸到900mm,錨桿的間距仍舊為800mm。同時(shí),適當(dāng)?shù)臏p少錨索支護(hù)密度,將錨索支護(hù)從原設(shè)計(jì)采用的2-2支護(hù)方式,轉(zhuǎn)變?yōu)?-1-2方式,間排距設(shè)計(jì)為2.6m×1.8m。在下步施工時(shí),在前半個(gè)月的施工時(shí),錨桿支護(hù)排距按照0.9m的方式進(jìn)行支護(hù),在后半個(gè)月的時(shí)間內(nèi),按照1m的間距進(jìn)行支護(hù)[4-5]。

        (三)巷道支護(hù)優(yōu)化后圍巖變形情況分析

        在巷道翻修之后,本次繼續(xù)對(duì)巷道變形情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè),主要了解巷道圍巖變形情況,并對(duì)巷道支護(hù)情況進(jìn)行全面的掌握分析,以得到的分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對(duì)巷道支護(hù)參數(shù)進(jìn)行全面的優(yōu)化。同時(shí),對(duì)巷道支護(hù)過(guò)程中,面臨的特殊情況,例如,支護(hù)遇到陷落柱、破碎帶及各類斷層等,均需結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況,采取針對(duì)性的措施進(jìn)行處置。在巷道支護(hù)優(yōu)化之后,一個(gè)月的時(shí)間內(nèi),施工的長(zhǎng)度超過(guò)了250m。同時(shí),本次共布置了4個(gè)測(cè)站對(duì)巷道變形情況進(jìn)行了全面的監(jiān)測(cè),本次監(jiān)測(cè)的時(shí)間仍舊設(shè)定為24d,巷道圍巖變形見圖2所示。

        圖2 支護(hù)參數(shù)優(yōu)化后巷道圍巖變形曲線圖

        通過(guò)選擇使用“十字交叉法”對(duì)支護(hù)參數(shù)優(yōu)化之后,巷道圍巖變形情況進(jìn)行了全面的監(jiān)測(cè),從圖2可看出,巷道在施工之后的第九天,頂板和底板最大的移近量為10mm,巷道的兩幫收斂量為20mm,不論是頂板的下沉,還是出現(xiàn)的離層,均在8mm的范圍內(nèi)[6-7]。在巷道支護(hù)參數(shù)優(yōu)化后的24d的時(shí)間內(nèi),底板和頂板的相對(duì)移近量最大的數(shù)值為14mm,兩幫出現(xiàn)的最大移近量為20mm,同時(shí),巷道頂板在深部的離層與在淺部的離層的數(shù)值均控制在了10mm的范圍內(nèi),這表明巷道頂板整體的變形情況相對(duì)較小,總體在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于穩(wěn)定可控的范圍。從上述數(shù)據(jù)表明,在對(duì)巷道支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化之后,巷道整體仍舊處于穩(wěn)定的狀態(tài),表明優(yōu)化支護(hù)參數(shù)是合理的,能夠較好的保證巷道在掘進(jìn)期間整體的安全性與穩(wěn)定性。同時(shí),本次對(duì)錨桿、錨索支護(hù)的排距進(jìn)行了擴(kuò)大,錨桿、錨索的支護(hù)密度相對(duì)于巷道原支護(hù)有了明顯的下降。每次掘進(jìn)支護(hù)循環(huán)的進(jìn)尺,從原支護(hù)條件下的1.6m,增加到了2m,同時(shí)由于錨桿、錨索打設(shè)數(shù)量的下降,較好的節(jié)約了支護(hù)所用的時(shí)間,使用到的錨桿、錨索數(shù)量也明顯的下降,支護(hù)成本隨之降低,較好的提升了巷道支護(hù)的掘進(jìn)速度。

        四、結(jié)束語(yǔ)

        綜上分析,在對(duì)趙固二礦西軌道大巷進(jìn)行支護(hù)參數(shù)的優(yōu)化之后,巷道支護(hù)質(zhì)量在得到保證的基礎(chǔ)上,巷道掘進(jìn)支護(hù)的速度得到了明顯的提升,巷道支護(hù)的成本也隨之下降,整體取得了較好的支護(hù)優(yōu)化效果,提升了巷道掘進(jìn)的質(zhì)效。因此,隨著巷道支護(hù)難度的不斷增加,在進(jìn)行深部巷道支護(hù)時(shí),不能一味的強(qiáng)調(diào)增加巷道支護(hù)的密度,雖然在一定程度上較好保證了巷道支護(hù)的整體效果,但支護(hù)成本的增加、支護(hù)效率的降低、支護(hù)難度的增加等問(wèn)題較為突出,因此,煤礦企業(yè)需充分結(jié)合面臨的巷道支護(hù)實(shí)際情況,科學(xué)設(shè)定支護(hù)方案,在保證巷道支護(hù)質(zhì)量的基礎(chǔ)上,最大限度的控制支護(hù)的成本,這對(duì)于推動(dòng)煤礦企業(yè)在轉(zhuǎn)型升級(jí)中的動(dòng)力是非常關(guān)鍵的。

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