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        龐龐塔煤礦托頂煤巷道錨噴注聯(lián)合補強支護技術(shù)

        2023-08-24 08:16:46高艷明
        山東煤炭科技 2023年7期
        關(guān)鍵詞:離層噴漿工字鋼

        高艷明

        (霍州煤電集團呂臨能化有限公司龐龐塔煤礦,山西 呂梁 033200)

        1 工程概況

        龐龐塔煤礦9-803 工作面主采9#煤層。9#煤層位于太原組中下部,上距5#煤層40.90~56.15 m,平均50.63 m,煤層賦存穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,含1~2層夾矸,平均煤厚為11.8 m,屬特厚煤層,煤層傾角為12°~36°,平均24°,采用綜采放頂煤法開采。9-8032 巷為9-803 工作面的回風(fēng)巷,矩形斷面,毛寬4.5 m,凈寬4.3 m,毛高3.6 m,凈高3.5 m,長度1542 m,與9-8011 巷平距35 m。9-8032巷支護方式為“錨網(wǎng)+W 鋼護板配合工字鋼+錨索”聯(lián)合支護,頂部為Φ22 mm×2400 mm 左旋螺紋鋼高強錨桿,幫部為Φ22 mm×2000 mm 左旋螺紋鋼高強錨桿,頂、幫錨桿采用交錯式布置(即頂錨桿與幫錨桿排距為0.4 m),間、排距均為800 mm×800 mm。

        9-8032 巷受9-801 工作面采動、迎采送巷和托頂煤掘進影響,巷道局部礦壓顯現(xiàn)明顯,頂?shù)装寮皟蓭鸵平看蟆榱吮WC工作面推進期間頂板安全,需對巷道進行補強支護。

        2 頂板補強區(qū)域劃分

        為確定9-8032 巷補強支護的范圍,采用鉆孔窺視儀對圍巖的變形破碎情況進行觀測分析,共布置50 個窺視孔,窺視結(jié)果如圖1。

        圖1 頂板鉆孔窺視結(jié)果

        由圖1 可知,1800 m 處的頂板深部圍巖相對較完整,但淺部頂煤的破碎程度較高,裂隙發(fā)育明顯,同時8~9.5 m 存在部分軟弱夾層;1880 m 處的頂板淺部頂煤同樣呈破碎狀態(tài),同時深部8.3 m 及9.4 m 處存在有離層現(xiàn)象,對巷道的穩(wěn)定性影響較大;1900 m 處淺部頂煤破碎變形程度加劇,且深部圍巖出現(xiàn)了多處離層及軟弱夾層,隨著時間的推移可能發(fā)育成較大的離層甚至冒頂;1920 m 及1950 m 處頂板的離層主要分布在圍巖深度6.4 m、7.5 m、8.3 m 及10.0 m 之間,且1950 m 處的頂板在圍巖8.2~8.7 m 間存在較多的微小裂隙。

        綜合各處頂板窺視結(jié)果可知,巷道頂板淺部頂煤已基本破碎,頂板存在多處離層,主要分布在6~10 m 的深度范圍內(nèi),另外部分區(qū)域的軟弱夾層及微小裂隙發(fā)育程度較高,因此確定9-8032 巷需要進行補強支護的區(qū)域為1800~1955 m 段。

        3 巷道聯(lián)合補強支護技術(shù)[1-6]

        3.1 補強支護思路

        對巷道回縮區(qū)域先幫部注漿維護,再在頂部施工注漿錨索,然后對頂板噴漿維護,并進行擴刷處理永久支護,最后架工字鋼棚維護頂板。

        施工順序:幫部注漿→施工注漿錨索→頂板噴漿→臨時支護→人工擴刷→永久支護→架棚。

        頂板噴漿可以在注漿錨索前施工。

        3.2 幫部注漿

        1)注漿材料:礦用充填加固材料Ⅰ號。

        2)漿液構(gòu)成:礦用充填加固材料Ⅰ號與水攪拌均勻后進行泵送。

        3)水灰比:0.28:1。

        4)注漿壓力:1~3 MPa。

        5)注漿孔布置:① 擴刷幫布置注漿孔1 個,注漿孔距頂板1.6 m 處與水平夾角10°向上開孔,注漿孔間距4 m,采用注漿封孔器封孔,孔內(nèi)封孔位置距孔口2 m(也可根據(jù)現(xiàn)場實際情況而定)。② 注漿根據(jù)漿液的有效擴散,如破碎帶裂隙較大,漿液有效擴散性強,可加大注漿孔間距。Φ42 mm鉆頭成孔。

        注漿壓力:逐漸升至2.0~5.0 MPa(注漿時需認真觀察表面漿液漏跑情況,當明顯漏跑漿液時,即使未達到注漿壓力,也應(yīng)立即停止注漿)。注漿施工示意圖如圖2。

        圖2 注漿施工示意圖(mm)

        擴刷前對巷道頂板進行噴漿加固,噴漿材料使用纖維混凝土材料,噴射厚度3 cm。

        3.3 巷幫擴刷支護方式

        施工方式:巷幫擴刷的循環(huán)進度為0.8 m,最大空頂距不大于1.2 m,最小空頂距不大于0.4 m;每次只允許拆卸1 排錨桿,永久支護結(jié)束后,方可進行下一循環(huán),從上到下的原則進行擴刷;支護期間先頂后幫,架棚最多滯后擴刷5 個循環(huán),從里往外開始架棚支護作業(yè)。

        臨時支護:擴刷期間采用支設(shè)單體柱“一梁兩柱”臨時支護頂板,臨時支護超前擴刷3 排,單體柱間距1 m,支設(shè)10 排;擴刷期間,隨著架棚的推進,前移單體柱π 梁支護,單體柱初撐力為15 MPa;頂板不平整區(qū)域無法支設(shè)臨時支護時,先對頂板采用工字鋼錨索構(gòu)頂補強維護,后擴刷;工字鋼長3.2 m,一組三根,排距2.0 m,錨索錨入穩(wěn)定巖層2.0 m,構(gòu)頂前安裝托盤張拉預(yù)緊至210~290 kN。

        擴刷區(qū)域采用“錨網(wǎng)+W 鋼護板+錨索+噴漿+注漿+工字鋼梯形棚”聯(lián)合支護,幫錨桿采用Ф20 mm×2400 mm 左旋螺紋鋼高強錨桿,間排距800 mm×800 mm;幫部中間施工一根錨索代替錨桿,規(guī)格Ф21.8 mm×5300 mm 低松弛鋼絞線;幫部無工字鋼錨索區(qū)域,施工工字鋼錨索,排距2.4 m,工字鋼選用長2.0 m,眼距1.6 m;補打錨索選用Φ21.8 mm×5300 mm 低松弛鋼絞線,每根幫錨索選用MSZ2360 型樹脂錨固劑2 條和CKb2340 型樹脂錨固劑1 條進行錨固,外露長度150~250 mm,預(yù)緊力為210~290 kN。

        巷道頂板正中施工一根中空注漿錨索補強維護,規(guī)格Φ22 mm×11 300 mm,排距1.6 m。擴幫后頂部錨桿支護失效或破壞、頂部支護距煤幫距離大于0.4 m 時,施工Ф21.8 mm×4300 mm 低松弛鋼絞線支護頂板,距離大于1.2 m 時再施工一根Ф22 mm×2400 mm 左旋螺紋鋼高強錨桿錨桿支護頂板,深度較大時,錨桿間排距800 mm×800 mm。原頂錨索破壞、失效時,補打Ф21.8 mm×10 300~12 300 mm 低松弛鋼絞線支護頂板(錨入穩(wěn)定巖層不小于2.0 m),每根頂錨桿采用MSZ2360 型樹脂錨固劑和CK2340 型樹脂錨固劑各1 條進行錨固,預(yù)緊力不低于300 N·m。每根頂錨索采用MSZ2360 型樹脂錨固劑2 條和CK2340 型樹脂錨固劑1 條進行錨固。

        巷道擴刷支護斷面圖如圖3。

        圖3 巷道擴刷支護斷面圖(mm)

        4 效果

        1)頂板離層

        布置2 個頂板離層測站,每個測站分別布置一個淺基點和深基點,其中淺基點深度為9 m,深基點深度為12 m,覆蓋錨索支護范圍。測量結(jié)果如圖4。

        圖4 頂板離層監(jiān)測結(jié)果

        由圖4 可知,頂板巖層較為穩(wěn)定,整體離層量控制在22 mm 以下。其中淺基點離層量在12~15 mm,深部基點的離層量為8 mm,說明頂板的變形破壞主要集中在淺部頂煤及泥巖層,深部圍巖相對完整。另外,頂板的離層時間主要集中在前7 d,15 d 后頂板離層速度降低,60 d 后保持穩(wěn)定,說明該支護方案能夠及時有效控制頂板變形。

        2)頂板下沉量

        采用十字布點法對頂板的變形情況進行監(jiān)測統(tǒng)計,監(jiān)測結(jié)果如圖5。

        圖5 頂板下沉量監(jiān)測結(jié)果

        由圖5 可知,1#測點的頂板最大下沉量為24 mm,2#測點的頂板最大下沉量為21 mm,整體位移較小,驗證了該補強支護方案的合理性。

        5 結(jié)論

        龐龐塔煤礦9-8032 巷受9-801 工作面采動、迎采送巷和托頂煤掘進影響,巷道局部礦壓顯現(xiàn)明顯,頂?shù)装寮皟蓭鸵平看?。為了保證工作面推進期間頂板安全,采用鉆孔窺視儀,確定了需要補強支護的范圍為1800~1955 m 之間,提出了“擴刷幫注漿+注漿錨索+頂板噴漿+架棚”的聯(lián)合補強支護方案。巷道整體穩(wěn)定性較好,保證了工作面的安全高效生產(chǎn)。

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