1、概况
5326工作面位于王营煤矿156下山区,开采煤层为太下3、4层煤。太下3、4煤层含多层夹石,平均厚度为3.5m,硬度系数f值为1.8。该面上部为已采的5322综放面,下部为规划的5328工作面,工作面左侧为可采边界原生煤体,右侧为156下山区三条下山。地表标高为+170.4m,工作面标高为-805.0m,开采深度为975.7m。工作面煤层顶板岩性分别为页岩、砂砾岩,煤层底板岩性为粉砂岩、页岩。
2、高强度、高预紧力让压锚杆的使用
在设计5326工作面施工时,我们充分地考虑了巷道的布置、施工断面、支护方式、支护材料、支护参数的选择。矿区与山东(济宁)键马矿山支护设备有限公司合作,设计使用了高强度、高预紧力让压锚杆。
高强度、高预紧力让压锚杆与普通螺纹钢锚杆相比,除在材料强度上有所增加外,更主要的是在托盘与螺母之间增加了一个长40mm的让压环、两个平垫、一个摩擦垫圈。
通过研究表明,巷道挖掘后,为了防止巷道围岩的变形破坏,保持最大的可利用空间,最理想的状态是实现让压与抗压的有机结合。高强度,高预紧力让压锚杆既有让压、均压的柔性支护系统,又有抗压的钢性的支护能力。在巷道挖掘后锚杆支护的初期,巷道的围岩会发生塑性变形,巨大的塑性变形能量需得到一定的释放,因此要求支护系统能够提供能量释放的时间和空间,允许围岩有一定量的变形,巨大的变形能量得到一定程度的释放后,支护与围岩取得相对稳定。高强度,高预紧力让压、均压锚杆的让压、均压功能首先就是让压、均压,通过让压将围岩巨大的变形能量得到一定的释放,当围岩相对稳定后,锚杆又恢复刚性支护的性能,从而实现了柔与刚的有机结合,有效的控制了围岩破坏变形。应该指出,高强度,高预紧力让压、均压锚杆在让压阶段克服了锚杆间因预紧力不同而受力不均的问题,从而解决了其他锚杆由于受压过大而发生崩坏的现象。
3、支护参数的设计
5326工作面回顺设计长度1300m,巷道断面为斜矩形,净宽4.6m,净高2.8m。
巷道顶板使用6根直径22mm、长2400mm的Q500型矿用高强度螺纹钢让压锚杆,配合使用规格为130×130×12(mm)托盘,锚杆间排距为800×1000(mm),每根锚杆使用1卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固,锚杆预紧力为60KN(以减摩垫圈被破坏为标记),让压环让压距离为40mm,让压点为170KN,金属网为5000×1200(mm)菱形网,钢带规格为4200×80(mm)。
顶板中间安设了3根直径为17.8mm,长度8000mm的锚索加强支护,两肩各安设1根直径为17.8mm,长5000mm的短锚索,锚索的间排距为1200×1200(mm),用三卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固。锚索托盘为200×200×12(mm)的蝶形托盘,锚索安装预紧力为100KM,锚固力为150KN。
两帮使用直径为20mm,长2000mm的普通左旋螺纹钢锚杆,高帮每排布置5根锚杆,矮帮布置4根锚杆,间排距800×1000(mm),用1卷CK2350型树脂锚固剂卷锚固。锚杆配合规格为3000×80(mm)钢带和规格为5000×1200(mm)菱形金属网进行支护。锚杆托盘规格为130×130×10(mm),锚杆的预紧力为150NM。
4、监测
4.1、测站布置
从巷道设计拉门口开始,每50m设一个观测站,观测顶板离层、两帮移近量,顶板离层浅部基点为2.4m,深部基点为6.0m,锚杆锚固力每个测站检测4根,其中:顶锚杆2根、帮锚杆2根,巷道位移用十字观测法。
4.2、观测结果分析
从巷道拉门施工开始,连续观测50天。
当巷道掘出一段时间后,顶底板开始移近、两帮收缩,10~15天开始有明显变形,25天以后变形趋于稳定。两帮变形量远大于顶底板移近量,且变形时间长,两帮最大变形量为360mm,平均260mm,顶底板最大移近量210mm,
平均170mm。
5、结论
(1)、通过5326工作面回顺采用让压、均压锚杆支护的实践,巷道两帮位移量、顶底板移近量明显低于同等条件下施工的5322综放面。现5326工作面运、回顺已贯通,使用高强度、高预紧力让压、均压锚杆支护段的巷道状态良好,只需做简单的拉底、调道就可以进行设备的安装,少翻修巷道3000m,节约资金300万元,提前工期30天,而且有利于工作面回采,减少采面回采期间的翻修量。
(2)、高强度、高预紧力让压锚杆的使用,因其具有恒阻力支护阶段,与围岩相互作用协调稳定,解决了普通锚杆预紧力差别大、锚杆整体支护效果不佳的难题,适用于深井地应力大的回采动压巷道的支护。
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