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        大斷面錨網(wǎng)支護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)集團新鄉(xiāng)能源有限公司
        環(huán)球市場 2021年25期
        關(guān)鍵詞:錨索錨桿頂板

        楊玉江 焦作煤業(yè)(集團)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,同時在部分地段也有一定量的細砂巖,巷道基本頂主要有細粒砂巖、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)膨脹的問題,基本底屬于砂質(zhì)泥巖,也含有少量的細砂巖。

        二、巷道原支護存在的主要不足

        巷道原支護參數(shù)為:巷道設(shè)計的斷面寬×高:5.2m×3.3m,幫部采用高強度錨桿支護:長2.4m、直徑20mm,頂板采用讓壓錨桿,長2.4m,直徑20mm。錨索支護長6.5m,直徑17.8mm的高強度錨索。在巷道的兩幫與頂板的位置,每排均設(shè)置有鋼筋梯,鋼筋梯長度為5m,巷道兩幫的上部的鋼筋梯的長度為3.3m,下部選擇的鋼筋梯的長度為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)計采用的錨索支護間排距均為1600mm。同時,在巷道的頂板和兩幫選擇使用的鋪網(wǎng)支護,頂板網(wǎng)設(shè)計采用的是長×寬為1.9m×1.1m的金屬網(wǎng),兩幫的位置選擇使用的是長×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方式支護后,對巷道整體的變形情況進行了全面的監(jiān)測,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,最大的位置變形量僅為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。從巷道原支護情況來看,原支護雖然較好保證了巷道穩(wěn)定性,但是支護整體表現(xiàn)出明顯的過于保守的問題,雖然保證了巷道穩(wěn)定,但是支護成本較高,支護效率偏低,這對煤礦企業(yè)深部開采工作是較為不利的,因此,應(yīng)當結(jié)合巷道實際情況,在保證巷道支護穩(wěn)定的基礎(chǔ)上,最大限度的壓縮支護密度,有效控制支護成本[2-3]。

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

        (一)錨桿支護信息動態(tài)設(shè)計“五步”法

        該方法主要包含有5個步驟,具體見圖1所示。

        圖1 錨桿支護信息動態(tài)設(shè)計“五步”法主要步驟

        從該方法在巷道支護中的使用實踐來看,該方法最大的優(yōu)勢是動態(tài)性與信息性較為明顯,較好滿足了當前煤礦企業(yè)開采深度不斷增加,面臨的開采難度不斷提升的情況。

        (二)錨桿支護信息動態(tài)設(shè)計“五步”法的具體應(yīng)用

        通過對巷道圍巖整體變形情況的全面監(jiān)測,得到了巷道圍巖整體的變形情況相對較小,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信息動態(tài)設(shè)計“五步”法,充分考慮當前巷道支護所選擇的錨桿、錨索支護的特點。經(jīng)過研究得出,將本次巷道所使用的錨桿支護的排距延伸到900mm,錨桿的間距仍舊為800mm。同時,適當?shù)臏p少錨索支護密度,將錨索支護從原設(shè)計采用的2-2支護方式,轉(zhuǎn)變?yōu)?-1-2方式,間排距設(shè)計為2.6m×1.8m。在下步施工時,在前半個月的施工時,錨桿支護排距按照0.9m的方式進行支護,在后半個月的時間內(nèi),按照1m的間距進行支護[4-5]。

        (三)巷道支護優(yōu)化后圍巖變形情況分析

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

        圖2 支護參數(shù)優(yōu)化后巷道圍巖變形曲線圖

        通過選擇使用“十字交叉法”對支護參數(shù)優(yōu)化之后,巷道圍巖變形情況進行了全面的監(jiān)測,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]。在巷道支護參數(shù)優(yōu)化后的24d的時間內(nèi),底板和頂板的相對移近量最大的數(shù)值為14mm,兩幫出現(xiàn)的最大移近量為20mm,同時,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較小,總體在較長時間內(nèi)處于穩(wěn)定可控的范圍。從上述數(shù)據(jù)表明,在對巷道支護參數(shù)進行優(yōu)化之后,巷道整體仍舊處于穩(wěn)定的狀態(tài),表明優(yōu)化支護參數(shù)是合理的,能夠較好的保證巷道在掘進期間整體的安全性與穩(wěn)定性。同時,本次對錨桿、錨索支護的排距進行了擴大,錨桿、錨索的支護密度相對于巷道原支護有了明顯的下降。每次掘進支護循環(huán)的進尺,從原支護條件下的1.6m,增加到了2m,同時由于錨桿、錨索打設(shè)數(shù)量的下降,較好的節(jié)約了支護所用的時間,使用到的錨桿、錨索數(shù)量也明顯的下降,支護成本隨之降低,較好的提升了巷道支護的掘進速度。

        四、結(jié)束語

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

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