摘要:本文分析薄煤层工作面回采巷道围岩赋存特点总结变形破坏规律,浅析薄煤层复合顶板回采巷道的支护机理,由巷道支护参数的确定锚杆、锚索联合支护的技术方案,通过理论与实践研究,锚杆锚索联合支护技术支护效果良好,最大限度地保持了巷道围岩的完整性。
一、四4煤层地质条件
平禹煤电公司方山矿主采五2、四4煤层,四4煤层赋存基本稳定,但结构较复杂。位于四煤组中部,平均煤层厚度1.4m,煤层呈单斜形态,倾向106°。局部含一层夹矸。
四4煤层直接底板为深灰色泥岩,团块状,多灰黑色菱铁质结核。直接顶板:灰色,深灰色以泥岩、砂质泥岩为主,局部含假鲕。老顶上部为浅灰色细粒长石石英砂岩,以灰黑色中细粒,硅质胶结,中厚层状,下部大部分为深灰色砂质泥岩,局部为炭质泥岩。
据已勘探情况情况,推断四4-22160采面地质条件较为复杂,平井田内断层以断裂构造为主,个方向断层发育不均衡,且内部小型断层较多。掘进期间会遇见地质构造带,采面内断层、小褶曲地问题,对煤层开采影响很大。针对22160综采面掘进工程支护困难情况,采用锚杆锚索联合支护技术,锚杆锚索联合支护技术通过科学留设保护煤柱保留了资源,避免资源浪费,针对由于动压显现会造成巷道失修问题,通过此技术实践实现正常安全接续,减少安全投入高额资金,经济效益增幅显著。
二、巷道支护机理
巷道顶板因为受重力作用及外部载荷作用会产生不小的拉应力,巷道顶板为砂质泥岩,更容易坍塌变形,利用钢筋梯和矿用工字钢对顶板进行挤压,会产生较大的压应力,使巷道顶板受力平衡,甚至将拉应力转变为对顶板的压应力,提高了巷道顶板的承载力和稳定性。另外采用树脂锚固剂,提高锚固力,解决了当采用型钢进行支护时产生的巷道顶板错动,离层变形问题。两帮采用树脂锚和钢筋锚杆结合支护方式,充分减小顶板跨度,提高两帮对顶板的承载力,这样能充分改善了巷道顶板支护状况,支护效果良好。
三、锚杆锚索支护设计
巷道支护参数制定原则应保证对巷道变形控制能力好,安全,施工简单,节省费用等原则,利用计算机进行巷道支护参数设计。
1锚杆参数计算
按悬吊理论计算锚杆长度L,锚杆长度L,施工时L取2000mm,锚杆间排距,施工时锚杆间排距都取800mm,锚杆直径d取0.02m。按组合梁原理计算,锚杆长度L计算为1.4206m,计算锚杆间距:
D≤1.63h1=1027mm。
2锚索参数计算
设计取锚索长度为7.0m。锚索长度要结合顶板具体施工情况选择,但锚索锚入老顶的长度不得小于1.0m,保证施工安全,锚索倾角:锚索垂直巷道顶板安装布置。通过以上计算,巷道安装锚索时,2根即可满足设计要求。
3锚网,锚网梁,锚索托盘的作用
锚网保证对煤岩体表面全体覆盖,但还不能浪费材料,根据实际情况选择铁丝直径,上下帮锚网规格。
锚网梁能实现锚杆成排,实现连锁加固顶板效果。
锚索托盘的作用就是增大锚索受力面积越大,在抗拉力不变的情况下,支护点收到的压力越小,巷道顶板更安全,实际情况是,用废旧工字钢,并且将锚索排与排之间进行迈步式交错连锁,支护效果很好。
4附图
(1)支护断面图
(2)锚杆、锚网梁支护平面图
四、掘进支护设计应用
1锚杆安装工艺
(1)钻具选型:打设顶锚杆使用MQT-120型风动锚杆钻机,打设帮锚杆使用ZQS-50型风动帮锚钻机
(2)打眼操作,严格按操作规程,先检查检查顶帮,处理掉活矸危岩,确认安全后方可作业。锚杆眼位置必须按作业规程规定的间、排距施工,眼位误差不得超过100mm,眼向误差不得大于15°。
(3)进行锚杆安装操作,期间要注意树脂药卷使用安全。对不合格及失效锚杆,要及时补打。
2锚索加强支护
(1)钻具选型
打设锚锁钻孔使用MQT-120型风动锚杆钻机,张拉锚索使用MQ-16型风动帮锚钻机
(2)进行安装,发现锚固不合格的锚索,也必须严格按照操作规程重新安装锚索。
结语
锚杆锚索联合支护技术在薄煤层复合顶板回采巷道的应用效果显著,提高了煤巷掘进支护水平,保证了煤巷掘进安全快速施工。通过在四4-22160试验地点调查总结得出,方山矿通过使用锚杆锚索联合支护技术,不仅煤巷掘进安全管理水平提高到一个新的高度,实现煤巷掘进工程质量标准化,减少返工,节省成本,创造巨大经济效益。因此,在使用锚杆锚索联合支护技术过程中也要认真总结了在施工中所遇到的技术问题,管理问题,保证锚杆锚索联合支护技术的进一步推广。
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