大断面煤巷联合支护在井工二矿的应用煤占巷道全断面的多少属于煤巷

时间：2019-05-01 03:30:14　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要：安家岭井工二矿9#煤掘进巷道属于大断面巷道，沿顶底板掘进，巷道跨距大，支护困难，利用高强度、高预紧力锚杆和锚索支护理论提出了巷道的支护理论并在现场应用，取得了理想的支护效果。
　　关键词：大断面；高预紧力；围岩变形；支护参数；底鼓现象
　　中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）13-0133-03
　　井工二矿9#煤层，大断面巷道施工中，在采用锚杆+W型钢带+网联合支护的基础上，配合高预应力锚索，实现了对大断面巷道围岩的有效
　　控制。
　　1概况
　　井工二矿9#煤层厚9.82～14.29m，平均厚度12.39m，煤层倾角1.3°～3.6°，平均2.3°。煤层产状平缓，裂隙较发育。9#煤层呈黑色，块状，半亮型煤为主，块及粉状，性脆易碎，结构复杂，含1～8层夹矸，夹石岩性多为泥质岩、高岭岩，局部夹粉砂岩薄层。
　　9#煤层直接顶板以泥岩和砂质泥岩为主，并且有中粗砂岩，以石英长石为主，次为暗色物质，分选磨圆差，泥质胶结，含菱铁矿结核，有时为粉细砂岩，局部有灰黑色泥岩。
　　2工作面巷道支护设计
　　工作面巷道为沿煤层全高掘进，即沿煤层顶、底板掘进。巷道断面为矩形，掘进断面为5.4m×3.6m，掘进断面19.44m2，采用左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆、金属网、W型钢带、锚索进行支护如下图所示：
　　2.1顶板支护
　　锚杆布置：顶板选用Φ22×2400mm左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆，锚杆间、排距900×1000mm，每排6根，螺母规格为M24，锚固长度为1675mm，每孔使用树脂锚固剂K2335和Z2360各1根，钻孔深度为2300～2350mm。锚杆锚固力不得小于100kN，预紧力矩不得小于300N·m。
　　锚索布置：采用Ø17.8mm×7.3m钢绞线，“矩形”布置，间排距2000×3000mm；锚固长度为1755mm，每个锚索钻孔安装1根K2335和2根Z2360树脂药卷，钻孔深度为7000～7050mm。锚索安装角度与顶板垂直布置，预紧力不小于100kN。
　　金属网布置：铺设φ4经纬网，规格：长×宽=3000×1300mm，网格80×80mm，网与网之间必须有80mm搭茬，压茬处每隔100mm用双股14#铁丝扭结牢固，每扣拧2～3圈。
　　2.2巷帮支护
　　锚杆采用Ø18×1700mm玻璃钢锚杆，间排距1000×1200mm，每排每帮各布置3根，螺母规格为M24，最上面一根距顶板300mm，每孔使用1根K2335树脂锚固剂。锚杆锚固力不得小于70kN，预紧力矩不得小于200N·m。
　　帮网采用高强度塑料网，规格：长×宽=3000×1500mm。网与网之间必须有80mm搭茬，压茬处每隔100mm用双股14#铁丝扭结牢固，每扣拧2～3圈。
　　以上锚杆和锚索钻孔均为28mm，锚杆外露长度不大于50mm，设计预紧力矩为300N·m，锚杆托板采用150mm×150mm×8mm的拱形高强度托板。锚索采用高强度低松弛钢绞线，头部设有树脂锚固剂搅拌头，尾部配有高强度锁具。锚索预紧力不小于100KN，锚索托板规格为300mm×300mm×16mm。
　　3大断面巷道的破坏形式
　　3.1冒顶破坏
　　在断层、破碎带等地质构造附近，顶板随着时间的推移会出现下沉现象，且下沉速率由小变大，最终回出现冒顶。在冒顶之前有明显的迹象可循，如顶板下沉量大，风化严重，肉眼能够观察到顶板出现破碎严重，并有漏渣现象，网包大，联网接口出现撕裂，导致冒顶。从以往的冒顶区域冒落的锚杆分析：锚杆的受力变形并不严重，但锚杆的锚固长度达不到要求。锚索有的被拉断，有的锚固部分还在上面。
　　3.2巷道两帮向巷道中间整体挤压
　　在巷道开始掘进期间，帮支护有滞后现象，导致两帮向巷道中间挤压现象，经过一段时间的变形稳定后，两帮可能回重新达到新的平衡稳定。但是在受到相邻巷道掘进时或工作面回采时，两帮的变形可能回加剧，导致两帮挤压严重，只能重新修正两帮，让两帮压力得到释放后，才能达到很好的支护效果。
　　3.3底鼓现象
　　井工二矿的底鼓情况并不严重，只有当两帮挤压严重，从而导致地板压力变大后，才会出项严重的底鼓现象。底鼓与两帮移近量成正比。
　　4大断面巷道破坏原因分析
　　4.1复杂的地质条件影响
　　第一，井工二矿属于新建矿井，其地质条件复杂，地质资料不全，在井下施工过程中经常遇到复杂多变的地质构造，煤体松软，且强度不高，煤质不均，厚度不均，煤体裂隙发育，在开挖过程中，会导致煤体的裂隙扩张，导致两帮压力增加，顶板破碎。
　　第二，井工二矿的直接顶以泥岩和砂质泥岩为主，顶板层理发育，易风化，微裂隙多。当顶板受到采动影响时，微裂隙张开，造成层面出现小离层，是顶板出现板块状，最终使得顶板失去一定的承载能力。
　　第三，在打锚杆与锚索时产生的水流对围岩和煤体造成影响，使得围岩的摩擦系数降低，使得锚杆和锚索产生错动现象，影响支护质量。
　　4.2生产与施工因素的影响
　　第一，井工二矿的巷道属于大断面巷道，沿顶底板掘进，煤层对顶底板的凝聚力减小，导致顶板容易产生整体的滑动。
　　第二，锚杆和锚索的预紧力不够，主要受工人的作业质量影响，不能达到设计的预紧力要求，只能起到被动的支护作用，只有当顶板发生围岩产生变形后，才能起到支护作用，所以必须加大预紧力，使得锚杆起到主动支护作用。
　　第三，W型钢带可以使得顶板和帮得支护面积加大，并且能够加大预紧力，使得顶板受力均匀。有效地防止顶板的变形。
　　5大断面巷道的支护对策
　　首先，增强预紧力，使得锚杆主动受力，将顶板岩层压紧，微裂隙不能张开，顶板不能产生离层，限制了顶板的下沉，杜绝了顶板的冒顶现象；增强预紧力能够使得整个支护体系达到一个完整的支护系统，使得支护面积加大，减少顶板事故的
　　发生。
　　其次，巷道支护必须使用高预应力锚索进行加强支护，把浅部的松软岩层固定到深部的稳定岩层中，起到决定性的稳定作用。
　　再次，在过断层、褶皱、破碎等构造带时，减小锚杆和锚索的间排距，并保证短掘短支，必要时要进行喷浆封闭围岩。
　　最后，加强矿压观测，发现顶板出现下沉，破碎地带，进行补打高预应力锚索，并进行喷浆封闭围岩。
　　6结论
　　锚杆和锚索联合支护是井工二矿大断面巷道目前最有效的支护方式，大断面巷道宜采用高预应力、强力锚杆、锚索支护的设计理念。在大断面巷道支护中，锚索支护具有减小跨距的作用，能够控制顶板的下沉。
　　基于高预应力、强力锚杆的支护理论，结合现场的观测，在新掘进的巷道中基本上没有出现大的变形，是高强度、高刚度、高预紧力锚杆、锚索支护体系成功应用，有效地阻止了巷道围岩的变形，控制了巷道的破坏，为井工二矿大断面的支护提供了有效地技术途径。
　　
　　参考文献
　　[1]马念杰，等．煤巷锚杆支护新技术[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2006．
　　[2]钱鸣高，刘听成．矿山压力及其控制[M]．北京：煤炭工业出版社，1992．
　　[3]勾攀峰．巷道锚杆支护提高围岩强度和稳定性研究[D]．徐州：中国矿业大学，1998．
　　
　　作者简介：姜玉连，男，中煤平朔煤业有限公司安家岭井工二矿矿长，研究方向：煤矿采掘与安全生产管理。
　　
　　
　　（责任编辑：赵秀娟）

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