復(fù)雜頂板條件大斷面綜采切眼支護(hù)與回收降耗

朱振環(huán)

(淮北礦業(yè)集團(tuán)海孜煤電公司,安徽淮北 235147)

復(fù)雜頂板條件大斷面綜采切眼支護(hù)與回收降耗

朱振環(huán)

(淮北礦業(yè)集團(tuán)海孜煤電公司,安徽淮北 235147)

根據(jù)錨架支護(hù)原理,通過分析,成功將錨架支護(hù)技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜頂板條件下大斷面綜采切眼支護(hù)中,介紹了施工工藝及采取的措施,取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

復(fù)雜頂板;大斷面;切眼;回收降耗;錨架

Supporting Open-off Cut of Full-mechan izedM in ing Face with Large Section and Recycling under Complex Roof Condition

1 錨架支護(hù)原理及原則

1.1 支護(hù)原理

傳統(tǒng)架棚支護(hù)是只承受由圍巖所產(chǎn)生的載荷,防止圍巖崩塌的被動(dòng)支護(hù),而錨桿支護(hù)是以維護(hù)圍巖穩(wěn)定為目的,及時(shí)穩(wěn)定與加固圍巖,使圍巖作為承載主體的一種主動(dòng)支護(hù)形式,可顯著提高支護(hù)效果。錨桿支護(hù)使巷道圍巖形成一個(gè)整體的組合梁,同時(shí)也起到懸吊和預(yù)緊加固作用,相對(duì)增強(qiáng)圍巖強(qiáng)度。但是當(dāng)巷道處于巖性較差的圍巖中以及巷幫壓力大時(shí),僅靠錨桿支護(hù)則不能滿足要求。當(dāng)用架棚補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)后,因工字鋼棚強(qiáng)度高,在錨桿支護(hù)能夠控制圍巖變形的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次補(bǔ)強(qiáng)支護(hù),使巷道圍巖的整體作用顯著增強(qiáng)。

1.2 錨架支護(hù)原則

(1)主動(dòng)支護(hù)原則 通過錨桿加固圍巖體,使圍巖本身達(dá)到支撐自身及上層巖體的目的。在保證錨桿初錨力的基礎(chǔ)上,使圍巖形成一個(gè)整體,提高圍巖自身的強(qiáng)度。

(2)控制支護(hù)原則 錨固區(qū)內(nèi)變形大,則支護(hù)強(qiáng)度低;錨固區(qū)外整體變形,則錨固長度偏短。同時(shí)輔以架棚支護(hù),則能進(jìn)一步控制圍巖變形,提高支護(hù)強(qiáng)度。要通過合理選擇支護(hù)參數(shù)并在支護(hù)的同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作,及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,以保證條件變化時(shí)能選擇合理的支護(hù)參數(shù)來控制,保證巷道的穩(wěn)定。

(3)有效支護(hù)原則 確保錨架支護(hù)的工程質(zhì)量達(dá)到每根錨桿都有效,每一棚都能架設(shè)正規(guī),并在出現(xiàn)錨桿斷裂或失效情況下進(jìn)行補(bǔ)打或補(bǔ)強(qiáng),架棚變形的情況下及時(shí)整改、更換,確保巷道的整體支護(hù)有效。

2 支護(hù)方案

海孜煤電公司 762綜采工作面走向長約 480m,傾斜長約 150m,施工巷道布置在 7煤層中,7煤層屬二疊系下石合子組,煤層結(jié)構(gòu)較簡單,煤層厚一般 1.34～2.83m,平均厚約 2.08m;傾角平均約為 14°;煤層偽頂為 0～0.21m的碳質(zhì)泥巖,灰 -灰黑色,泥質(zhì)結(jié)構(gòu);直接頂為厚 0.78～1.33m泥巖,灰色,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),裂隙發(fā)育;基本頂為厚6.11～7.88m的中砂巖,灰白色,中厚層狀,中粒結(jié)構(gòu),交錯(cuò)層理,主要成分石英、長石、硅質(zhì)膠結(jié),擦痕大量發(fā)育,層面含有鮞粒。

762綜采切眼斷面為矩形,凈寬 7m,凈高2.6m,采用導(dǎo)硐法施工,導(dǎo)硐施工斷面凈寬3.5m,凈高 2.6m。沿巷道頂板按中線施工。

由于 7煤層為松軟煤層,直接頂為泥巖,巷道支護(hù)較困難,傳統(tǒng)的架棚支護(hù)無法控制圍巖變形,總是前掘后修,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,成本投入大,且安全效果差,而普通錨桿支護(hù)強(qiáng)度低,不能滿足支護(hù)要求。考慮到后期綜采工作面安裝期間工字鋼回收問題,確定采用錨架支護(hù)。錨架支護(hù)效果好,支護(hù)強(qiáng)度大,可以有效地控制巷道變形,保證回風(fēng)斷面,減少修護(hù)材料投入,消除后期修護(hù)存在的安全隱患,所以選用錨架支護(hù),布置見圖 1。

頂板采用錨梁網(wǎng)配合工字鋼棚梁和 DW31/180-100X液壓單體支柱復(fù)合支護(hù)。錨桿采用M20L2000mm等強(qiáng)錨桿,錨桿間排距 800mm×700mm,螺母擰緊力矩不小于 300N·m,錨桿錨固力不小于 80kN,每根錨桿均采用 2卷 Z2535樹脂藥卷端頭錨固;梯子梁采用 φ12mm鋼筋加工,金屬方格網(wǎng)采用 φ8mm鋼筋加工,規(guī)格 150mm×150mm;棚梁采用 11號(hào)礦用工字鋼加工,棚梁規(guī)格為 3800mm,棚距 700mm (中 -中);切眼刷大側(cè)采用塘材、笆片腰幫,巷道凈高 2300mm。刷大部分的棚梁與原切眼梁搭接 100mm且平行放置。

圖1 762綜采工作面切眼支護(hù)

3 施工工藝及技術(shù)保障措施

3.1 施工工藝

該巷為半煤巖巷,采用預(yù)留幫煤柱爆破施工,再刷幫至設(shè)計(jì)斷面。施工工序：敲幫問頂→看線畫眼位→打炮眼→裝藥連線→起爆驗(yàn)炮→敲幫問頂→打帶帽點(diǎn)柱→打頂錨桿眼→掃孔安裝錨固劑、安錨桿→開動(dòng)鉆機(jī)攪拌→停鉆凝固→掛梯子梁、金屬網(wǎng)→緊固→刷幫→挖腿窩→安裝單體支柱→看中線梁→架設(shè)棚梁→調(diào)整支架→腰幫→出煤矸。

3.2 技術(shù)保障措施

(1)采用爆破法施工巷道,爆破后刷大側(cè)預(yù)留 500mm,輔以手鎬人工成型。

(2)按設(shè)計(jì)排距,頂板掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺 1個(gè)排距,工字鋼棚同時(shí)架設(shè),不得滯后。

(3)頂錨桿扭矩應(yīng)不小于 300N·m,錨固力不小于 80kN,機(jī)具扭矩達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的必須由人工進(jìn)行二次加扭,滯后不得超過 2～3d,須有專人實(shí)施。

(4)架棚質(zhì)量要求：支架按中線布置,垂直于巷道頂?shù)装?不淋肩、不調(diào)斜,架棚后保證巷道凈寬、凈高;塘材笆片腰幫背頂,架棚按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)架設(shè)。幫頂必須填實(shí)背牢,用于棚撐的塘材直徑不小于 50mm;梯形棚架設(shè)必須正規(guī),支架應(yīng)垂直巷道頂?shù)装?前傾后仰不超過 1°;斜巷每 6～8°要有1°的迎山角,不得后仰,架棚扭距不超過 100mm;所有的支柱要穿齊鐵鞋,鐵鞋鏈子固定在手把上(煤底鐵鞋下穿木鞋,木鞋規(guī)格為 500mm×300mm×200mm),拴齊防倒繩,并用鐵絲拴到頂錨桿或梯子梁上。支柱每天都要派專人檢查初撐力,確保支柱棵棵有效;嚴(yán)格要求錨桿施工質(zhì)量,錨桿的深度、角度要符合設(shè)計(jì)要求,孔要直要圓,孔壁清潔,孔徑、藥卷、錨桿 3徑要匹配,藥卷質(zhì)量要合格,攪拌和等待時(shí)間要充分。

4 礦壓監(jiān)測(cè)

由于巷道服務(wù)時(shí)間較短,綜采切眼刷大后即進(jìn)入安裝階段,因此,只需通過表面宏觀觀測(cè)巷道變形量即可。

巷道內(nèi)每 30m設(shè)置 1個(gè)測(cè)站,采用十字布點(diǎn)法布置觀測(cè)點(diǎn)。通過觀測(cè)表明,前 5d頂?shù)装逡平俣容^快,最快移近速度 2mm/d,15d后趨于穩(wěn)定,穩(wěn)定后頂?shù)装逡平繛?15mm;幫部前 3d移近速度較快,最快為 5mm/d,20d后達(dá)到穩(wěn)定,移近量為 20mm,滿足巷道支護(hù)要求。

5 支護(hù)效果分析

(1)提高了切眼支護(hù)效果 錨桿、梯子梁、金屬網(wǎng)緊貼圍巖,改善了巷道圍巖受力狀況,控制了圍巖變形和頂板下沉,保持了切眼的穩(wěn)定,變形量小,滿足了安裝期間的斷面要求。而在錨桿支護(hù)的基礎(chǔ)上輔以工字鋼棚加強(qiáng)支護(hù),進(jìn)一步加大了巷道的支護(hù)強(qiáng)度。

(2)降低了支護(hù)成本 錨架支護(hù)與單純的錨網(wǎng)索桁架支護(hù)相比,節(jié)約了大量的錨索,而且后期綜采切眼安裝期間工字鋼棚可以全部回收。每米可節(jié)約費(fèi)用 450元。

(3)保證了施工的安全可靠 采用錨架支護(hù)相當(dāng)于采用復(fù)合支護(hù),消除了后期修護(hù)工程量,尤其避免了修護(hù)所存在的重大安全隱患。

6 結(jié)束語

錨架支護(hù)技術(shù)具有支護(hù)強(qiáng)度大、支護(hù)及時(shí)、適應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)合理等特點(diǎn),特別適用于復(fù)雜頂板條件下大斷面綜采切眼的支護(hù),其成功實(shí)踐,保證綜采切眼刷大期間的安全,也為淮北礦業(yè)集團(tuán)類似條件下切眼支護(hù)提供了經(jīng)驗(yàn)。

[1]袁和生 .煤礦巷道錨桿支護(hù)技術(shù) [M].北京：煤炭工業(yè)出版社,1997.

[2]錢鳴高,劉聽成 .礦山壓力與控制 [M].北京：煤炭工業(yè)出版社,1984.

[3]侯朝炯,郭勵(lì)生,勾攀峰,等 .煤巷錨桿支護(hù) [M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社,1999.

TD353

B

1006-6225(2010)04-0078-02

2010-06-17

朱振環(huán) (1962-),男,江蘇睢寧人,工程師,現(xiàn)任淮北礦業(yè)集團(tuán)海孜煤電公司掘進(jìn)副總工程師。

王興庫]