錨網(wǎng)和錨索梁聯(lián)合支護(hù)在復(fù)合頂板松軟煤層巷道施工中的應(yīng)用
2016-10-21 21:35:51韓付濱
企業(yè)文化·中旬刊 2016年9期
韓付濱
摘 要：本文筆者所舉例的工程實(shí)例具有煤層煤體松軟、易片幫及頂板為復(fù)合型頂板等特點(diǎn)，因此十分適合在巷道施工中采用錨網(wǎng)和錨索梁聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，這樣既有效確保了施工效率，也對(duì)施工的質(zhì)量起到了相應(yīng)的保障作用。
關(guān)鍵詞：復(fù)合頂板；松軟煤層；錨網(wǎng)和錨索梁聯(lián)合支護(hù)
因?yàn)樵撁簩拥拿后w相對(duì)松軟，頂板為復(fù)合型頂板，極易脫落，因此我們?nèi)绻^續(xù)使用以往的支護(hù)理念和支護(hù)技術(shù)不僅效果較差，而且可能帶來(lái)很大負(fù)面影響，這主要是由于傳統(tǒng)的支護(hù)技術(shù)，比如礦工鋼梯形支架和U型鋼支架，它們的造價(jià)相當(dāng)高、鋼材消耗量較大、浪費(fèi)人力資源。鑒于此，我們可以應(yīng)用預(yù)應(yīng)力螺紋鋼錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)等新技術(shù)開展施工工作，實(shí)踐證明效果是十分明顯的。
一、地質(zhì)概況
該煤層位于井田分界構(gòu)造F5斷層的西部位置，其煤為黑色半亮型，主要煤型為亮煤，該煤層的機(jī)構(gòu)十分復(fù)雜，平均煤層厚度約為3.0m，煤層傾角為8°-15°，煤層普氏系數(shù)f <1，呈裂隙發(fā)育狀態(tài)。煤層偽頂約0.5m，黑灰色細(xì)砂巖，其層理和節(jié)理均得到一定程度的發(fā)育，但易脫落。
二、巷道支護(hù)方式的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)
（一）巷道支護(hù)方式的選擇
我們知道，架棚支護(hù)與錨網(wǎng)支護(hù)的作用機(jī)理不同，采用錨網(wǎng)和錨索梁聯(lián)合支護(hù)的承載力高，造價(jià)較低，靈活便捷，施工高效，且具有柔性可縮、穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)勢(shì)，同時(shí)我們可在巷道掘進(jìn)中頂板采用預(yù)應(yīng)力螺紋鋼錨桿配合小眼孔冷拔絲鋼筋網(wǎng)護(hù)頂，煤幫采用普通樹脂錨桿配合尼龍網(wǎng)護(hù)幫，將護(hù)幫網(wǎng)與護(hù)頂網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)結(jié)，就可以形成一個(gè)幫頂網(wǎng)全封閉支護(hù)的模式，確保自穩(wěn)和回采的順利進(jìn)行。
（二）錨網(wǎng)和錨索梁聯(lián)合支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)
（1）錨桿支護(hù)參數(shù)計(jì)算
L ≥N（1.1 +W 10）
L ≥C +t +n
D ≤0.5L
Q ≥RhD
Q ≥RhD2γ
式中：
L代表錨桿長(zhǎng)度，m；
W代表巷道跨度，m；
N代表圍巖穩(wěn)定性系數(shù)，取N=1；
C代表圍巖松動(dòng)圈厚度，取C=0.9～ 1.2m；
t代表錨入老頂厚度，取t≥0.3m；
n代表錨桿外露長(zhǎng)度，取0.1m；
D代表錨桿間、排距，mm；
Q代表錨桿錨固力，t；
R代表安全系數(shù)，取2～3倍；
h代表軟弱巖層厚度，h=1.1m；
γ代表軟弱巖層平均容重，γ=2.5t/m3.
根據(jù)上述公式，筆者得出如下參數(shù)結(jié)果：
錨桿長(zhǎng)度L≥1.6 m，錨桿間排距 D≥ 0.8 m。
結(jié)合這一結(jié)果，為保險(xiǎn)起見，我們將頂部支護(hù)選用了16Mn螺紋鋼，錨桿長(zhǎng)度2.0m，直徑為18mm。每根錨桿使用Z2535型樹脂藥卷兩節(jié)，每根錨桿的錨固力大于8t，間排距為800mm×800mm，頂板鋪設(shè)小眼孔冷拔絲鋼筋網(wǎng)（鋼筋網(wǎng)主材Φ4mm冷拔絲，網(wǎng)目40mm×40mm）。煤幫選用Φ16mm的樹脂錨桿，桿體長(zhǎng)度1.6m，錨桿托盤規(guī)格110mm×110mm×5mm，間排距為1000mm×1000mm，兩幫均鋪設(shè)尼龍網(wǎng)，增強(qiáng)煤巷軟幫的直立和穩(wěn)定效果，單根錨桿錨固力大于4t。
（2）錨索支護(hù)參數(shù)計(jì)算
結(jié)合相關(guān)的地質(zhì)資料分析，為了預(yù)防巷道頂板巖層發(fā)生比較大面積的垮落事件，我們用Φ15.24mm、L=7000mm的鋼鉸線把錨桿加固的“組合梁”整體懸吊在堅(jiān)硬巖層當(dāng)中，值得注意的是此處的冒落高度要大于錨桿長(zhǎng)度，靠巷道兩幫的角錨桿和錨索一起發(fā)揮懸吊作用，在忽略巖體粘結(jié)力以及內(nèi)磨擦力的情況下，我們?nèi)〈怪狈较蛄Φ钠胶猓饕\(yùn)用下列公式計(jì)算錨索間距：
L' = nF2 / [BHγ-（2F1sinθ）/L1]
式中：
L'代表—錨索間距，m；
B代表巷道最大冒落寬度，取4m；
H代表巷道冒落高度，按最嚴(yán)重冒落高度取2m；
γ代表巖體容重，26.7kN/m3；
L1代表錨桿排距，0.85m；
F1代表錨桿錨固力，70kN；
F2代表錨索極限錨固力，取230kN；
θ代表角錨桿與巷道頂板的夾角，取75°；
n代表錨索排數(shù)，取1。
通過(guò)計(jì)算，L' =3.8 m，為安全起見，錨索間距設(shè)置為3.0 m，其支護(hù)斷面如下圖所示。
三、頂幫錨網(wǎng)支護(hù)工藝要求
本巷道采用EBZ—75C型懸臂式掘進(jìn)機(jī)截割、裝載煤體，運(yùn)煤運(yùn)料則采用的是配套的型號(hào)為DSJ—80型可伸縮膠帶輸送機(jī)。在煤巷進(jìn)行打錨桿的過(guò)程中，頂部支護(hù)使用MQT—120/2.3型風(fēng)動(dòng)錨桿鉆機(jī)機(jī)進(jìn)行，而兩幫支護(hù)采用MQS—50/1.5型風(fēng)動(dòng)幫錨機(jī)進(jìn)行，短掘短支，全斷面一次成巷。
錨網(wǎng)支護(hù)工藝流程主要是，第一步是使用掘進(jìn)機(jī)對(duì)煤體進(jìn)行截割、轉(zhuǎn)運(yùn)，第二步是檢查巷道規(guī)格尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求，第三步是待操作人員退機(jī)之后，進(jìn)行敲幫問(wèn)頂作業(yè)，使用長(zhǎng)柄工具對(duì)頂幫活煤、活矸進(jìn)行處理，第四步是進(jìn)行吊聯(lián)頂網(wǎng)，第五步是進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，第六步是按照設(shè)計(jì)的間排距打錨桿，在錨桿支護(hù)的過(guò)程中，逐根及時(shí)安裝托盤、緊固螺母至設(shè)計(jì)扭矩，并用扭力矩扳手檢查扭力矩是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，最后打幫錨桿。
四、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，錨網(wǎng)和錨索梁聯(lián)合支護(hù)技術(shù)應(yīng)用在巷道掘進(jìn)速度、工效、工程質(zhì)量等得到了有效提升，大幅度減輕了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，為綜采工作面接續(xù)創(chuàng)造了良好條件。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉丕利. 錨網(wǎng)和錨索梁聯(lián)合支護(hù)在復(fù)合頂板松軟煤層巷道施工中的應(yīng)用[J]. 煤炭技術(shù)，2010，02：63-64.
[2]袁宏彬. 復(fù)合頂板煤層巷道錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)研究[D].西安科技大學(xué)，2013.
