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大断面煤锚支护技术

2015-07-30 10:23 来源:学术参考网 作者:未知

摘 要:本文依据淮北矿业集团朔里矿业621上切眼施工为例,介绍了煤锚支护的方案,并从安全性、经济效益等方面论证了可行性。

关键词:煤锚;安全;经济;可靠
    朔里矿业是年产120万吨的大型煤矿,矿井西部采区主采煤层为6煤,621上工作面位于六二采区中上部,该面上接617里工作面(已回采完毕),下连621工作面(已回采完毕),左邻617外工作面(已回采完毕),右靠六二采区轨道下山。据621风巷及617里机巷.外切眼揭露的地质资料综合分析:该面煤层原始沉积稳定,结构复杂,普遍含一层泥岩夹矸,厚0.1~2.2m,平均厚度0.54m,其上煤层厚0.3~0.8m,平均厚度0.56m,夹矸下煤层厚1.8~2.9m,平均厚度2.33m,煤层总厚2.5~4.7m,平均厚度3.43m。煤层直接底为深灰~黑色条带状砂质泥岩,厚度3.4~4.84m,平均厚度4.28m,老底为灰~灰黑色条带状砂岩,厚度7.5~8.6m,平均厚度7.9m,直接顶为浅灰~深灰色块状泥岩,局部含粉砂岩条带,厚度2.69~4.57m,平均厚度3.36m,老顶未浅灰~灰白色细粒砂岩,夹黑色条带,厚度2.1~5.36m,平均厚度4.2m。
    我公司自推行煤锚支护以来,在不断的施工.探索.总结.优化,已形成了一整套适用我公司地质条件的的施工方法。由于621上工作面煤层较厚,且含有厚0.1~2.2m不等的夹矸,特采用较大的煤机和综采支架,要求切眼净宽不低于6.6m.净高不低于2.6m,为保证巷道支护安全.经济.可靠,特采用锚.带.网.索联合支护,且取得了较好的支护效果。
  一.断面及支护方式的选择
  根据工作面安装和生产要求,切眼整体跟顶施工,断面为正矩形,净宽6.6m,净高2.6m。顶部支护方式采用锚.带.网.索联合支护,两帮采用锚.梁.竹笆片联合支护。
  支护参数的确定
1.顶锚杆长度的确定
  621上切眼顶板属于中等稳定的Ⅲ类围岩,锚杆支护参数按单体锚杆悬吊理论进行计算:
  L=KH+L1+L2    (1)
  L——锚杆长度,m;
  H——自然平衡拱高度,m;
  K——安全系数,一般取K=2;
  L1——锚杆锚入稳定岩层的深度,一般按经验取0.5m;
  L2——锚杆在巷道中的外露长度,一般取0.1m;
  H=B/2f(f小于3时,不可用此公式)
  B——巷道开掘宽度,取最大6.8m;
  f——岩石坚固性系数,岩层取4。
  L=BK/2f+ L1+ L2=(6.8×2)÷(2×4)+0.5+0.1=2.3m
  计算的L等于2.3m,取锚杆长度为2.4m。
  2.锚杆间排距的确定
  根据单体锚杆悬吊作用确定,通常锚杆按等距离排列,即锚杆间距a等于排b距离,则有:
  a=    (2)
  Q——按现场锚固力拉拔试验数据的平均值或按经验数据,Q取80KN;
  K——安全系数,一般取1.5-1.8;
  γ——岩体容重,此处取25KN/m3;
  计算得a等于1.09m,根据6煤及顶板岩性情况,取锚杆间排距0.9×0.9m。
  3.锚杆直径的确定
  按杆体承载力与锚固力强度原则确定,杆体直径d为:
  d=1.13    (3)
  σt---杆体抗拉强度,高强锚杆取335MPa;
  计算得d等于17.4mm,取锚杆直径为20mm。
  为确保支护可靠,特采用高强锚杆配合树脂锚固剂进行支护,每孔采用两卷Z2550型树脂锚固剂,初锚力不小于300N.m,锚固力不小于80KN。
  4.加强支护
  由于621上切眼直接顶为平均厚度3.36米的泥岩,造成锚杆不能生根在稳定的老顶砂岩上,很容易造成顶板离层,而发生顶板大面积冒顶事故。因此需加强支护,目前常用方法是,采用小孔径预应力锚索加强支护,锚索与锚杆相比具有深度大.强度高.可施加较大预紧力等特点,可有效的将下部锚杆支护形成的锚固承载机构生根在老顶上。621上切眼采用规格为YMS17.8/6.3的锚索,锚索每孔3卷树脂药卷,一卷K2550型,两卷Z2550型树脂锚固剂,锚索采用2-0-1-0-2方式布置,详在下图1。
   
  5.帮锚杆的选择
  帮锚杆锚固力60KN基本满足支护要求,固帮锚杆株﹑排距为900×900mm,采用3根GM20/2000高强锚杆配合2.4 m的“π”型钢带和大竹笆(2.4×1.2m)支护,每孔采用两卷Z2550型树脂锚固剂,初锚力不小于200N.m,锚固力不小于60KN。
  三.施工方法及技术保障
  由于621上切眼断面达到6.6 m宽,特采用先导硐,再刷煤壁帮的方法进行施工,施工工序如下:
  锚杆支护施工工序:交接班准备→敲帮问顶.打眼→装药→放炮→验炮→敲帮问顶临时支护→运料出货→定顶锚杆眼位→打顶锚杆→刷帮→打帮锚杆→清理→插班钉道。
  保障措施如下:
  爆破后,要保证煤层直接顶围岩稳定,不能产生炮震裂缝,爆破后,锚杆支护要求两帮留有距巷道轮廓线不少于300mm的煤垛。锚杆眼位.深度达到设计要求,纵横成线。锚杆托盘.钢带.锚网及大竹笆必须紧贴煤.岩面,锚杆安装要正规有劲,严禁穿皮,其初锚力.锚固力必须符合设计要求。煤锚支护巷道每施工30~50m必须安设一个顶板离层指示仪,顶.帮各安设一个液压枕,软岩巷道.顶板破碎地带.高地应力等地段必须加密测点,掘进初期和回采影响期间应加强监测,每班安排专人观测并记录。顶板离层指示仪显示分绿(安全).黄(警告).红(危险)三种颜色。出现黄色要立即采取补强支护措施。出现红色要立即撤出所有受威胁地点的人员,并汇报调度所,采取针对性的补强支护措施,确保安全生产。
  四.结论
  621上切眼大断面煤锚支护取得较好的支护效果,具有巷道支护投入低.无返修率.职工劳动强度低.支护可靠等优点,为我公司以后大断面煤锚支护设计积累了宝贵的实践经验及数据。
    参考文献:
    [1]田建平.高强高性能机制砂混凝土的配制及性能研究[J].武汉理工大学硕士论文,2000(4):1-2.
    [2]姚明芳.新编混凝土强度设计与配合比速查手册[M].湖南科学技术出版社,2001.

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