煤矿回采巷道锚网索联合支护技术探析
时间：2023-02-08 14:50:04 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
宋 威
（山西焦煤霍州煤电集团李雅庄煤矿，山西 霍州 031400）
在矿井的生产系统中，最关键的构成部分就是巷道，巷道的主要任务就是运输、通风及行人等。由于逐渐增加的开采深度，绝大部分的巷道所在的区域是高地应力，巷道围岩具有比较低的强度，极不稳定的结构面，巷道岩石比较破碎，而且与该工作面相邻的开采扰动与地质结构等因素会对巷道有很大的影响，而且巷道由于破坏而导致严重的变形，支护巷道的难度比较大，比较高的维护成本。所以，按照矿井巷道的围岩性质、服务期限与作用来对支护方案进行制订，而且新制订方案方案具有的优点是安全、经济与合理，可以使矿井生产更加安全。
将霍州煤电集团的某矿2-216综采工作面当作案例，该工作面所在的位置是和水平的二采区有310 m的距离。对该工作面进行开采的煤层是2号煤层，其所在的位置是山西组，2号煤层在开采时具有稳定性，但结构非常复杂，所含的夹矸有两层。对整个煤层而言，煤层的结构是单斜式的，比较高的是东北面，比较低的是西南面，具有比较小的坡度，而且煤层的平均倾角是9°。顺着煤层方向来对回风巷与运输巷进行布置，而且巷道断面会形成矩形形状，把尺寸设计成4.2 m×3.2 m，把长度设计成669 m。把锚网索联合支护使用到巷道的回采中，能够把不能控制围岩变形、不易支护巷道、裂隙比较多、整体破碎、较低的围岩强度等存在于巷道顶板中的问题进行解决。
当支护回采巷道时，通过拧紧锚杆末端的所有螺母，使锚杆托盘接收所传递过来的力，该力会作用到锚杆的杆体与螺母，分别施加的是拉力与力矩，而且拉力是轴向的。托盘把锚杆末端所产生拉应力区输送至巷道的围岩，而且在巷道的外表有压应力区产生，会把锚杆所锚固的区域中的全部围岩进行压缩，在该区域中的围岩比较难出现拉应力、滑动、离层等，使巷道围岩的稳定性得到提升[1]。
当对巷道进行支护时，巷道的锚固区存在锚杆，2个相邻锚杆在该区的围岩中会有压应力拱形成，而且该压应力拱是有效的，有厚度的，能够把支护系统所具有的承载力和稳定性逐渐提高，并把围岩拓展塑性区的速度减慢。由于工作面的来压与开采扰动会对回采的巷道产生影响，就会增大其塑性区，在锚杆所锚固的区域的应力区区域比冒落发生在巷道的区域小时，就会使锚杆锚固的效力失去作用，导致有滑移出现在锚固系统和顶板中，就会有冒顶出现在巷道的顶板中。由于要预防有冒顶发生在巷道的顶板中，所以采用锚网索联合支护技术，把锚索设置到巷道的顶板中，使锚固区的区域增大，然后把锚杆和锚索进行联合支护，使顶板相邻锚杆有压应力拱产生的结构连接着顶板顶端的岩层，而且该岩层具有稳定性，顶端岩层进行充分应用，将整个锚固-围岩这一支护系统的承载力与稳定性进行提高，使防止有冒顶出现在巷道的顶板与对锚固成效进行优化的目得以实现。
3.1 设计顶板支护
在对巷道顶板进行支护时，使用的联合支护是“钢带与钢筋梯子梁、钢筋网与锚网索”。
对锚杆进行布置：把强锚杆布置在顶板，而且强锚杆的螺纹钢，是左旋无纵筋的，数量是7根，这7根螺纹钢的规格为Φ20 mm×3 000 m，间排距800 mm、800 mm；
规格是150 mm×150 mm×10 mm的托盘的材质为钢板，对钢板进行压制，然后压制为弧形。把MSK决速树脂锚固剂使用到孔中，而且1个孔使用的MSK决速树脂锚固剂是2个；
设计的锚杆锚固的预紧力与长度分别是100 kN、0.8 m，安装角锚杆到顶板的角度是15°。设计的钢筋网的规格是Φ6.5 mm×900 mm×1 600 mm，钢筋网与钢筋网彼此之间的连接所选取的是“弯钩”。
对锚索进行布置：把锚索布置到顶板中，其中锚索的规格是Φ17.8 mm×6 000 mm，而且顶板在不破碎时会选取的布置方式是“3-0-0-3”，相邻排距设计的是1 500 mm、1 600 mm；
规格是300 mm×300 mm的托盘的材质为钢板，对钢板进行压制，然后压制为弧形；
把MSZ中速与快速树脂锚固剂布置到锚索孔中，其使用的数量分别是2个、1个。而且对锚索设计的预紧力是200 kN[2]。
3.2 设计两帮支护
在对巷道的两帮进行支护时所选取的联合支护是“双层网+钢筋梯+锚杆”。
对锚杆进行布置：把强锚杆布置到两帮中，而且是螺纹钢，左旋的、无纵筋，型号是Φ20 mm×2 500 mm，相邻排距之间的距离是800 mm、800 mm，规格是150 mm×150 mm×10 mm的托盘的材质是钢板，把钢板进行压制，然后压制为弧形。若帮部分别是媒体与岩体时，对锚杆孔进行锚固的分别是MSZ中速树脂锚固剂、MSK快速树脂锚固剂，其数量分别是2个、2个。而且锚杆所锚固的预紧力与长度分别是100 kN、0.8 m，安装角锚杆到顶板的角度是10°。
钢筋网所使用的规格是Φ6.5 mm×900 mm×1 600 mm，对钢筋网进行布置：把网布置到顶部，网的数量是4块，把网分别布置到以巷道为中心的两边，而且1边布置的数量是2块，别的网布置到肩窝位置有弯曲处，确保宽度始终是4.7 m，而且对2个肩窝进行保护；
设计的塑料的且硬质的网的规格是1 m×12 m，而且搭接为100 mm。
3.3 检验工程成效
由于要对锚网索联合支护的方案使用到2-216工作面的回采巷道中是否合理进行验证，就把检测回采巷道所存在的矿压的方案制定出来，对该工作面的回采巷道外表所发生的位移进行检测。若想分析在该工作面中由于巷道的距离不同而巷道外表所发生的位移的改变状况，可以由测距站来实现，并根据分析出来的数据来对其变化规律进行总结。
由于不断推进该工作面，会慢慢增大巷道发生形变的量。对巷道的两帮与顶板而言，相应的位移量、移近量最大分别是220 mm、260 mm与140 mm、160 mm。不会有离层发生在顶板中，位移在巷道中发生的比较小，移近量在两帮中发生的也比较小，并且位移是整个的，这样能够使巷道的围岩更加稳定，使回采巷道更加安全[3-5]。
1）因为回采巷道具有的缺点是比较低的围岩强度、较差稳定性的结构面、破碎的岩石等，所以极易被来压周期、工作面与工作面进行开采时的扰动、地质结构等影响，很难对巷道进行支护，而且会产生比较高的维护成本。与2-216工作面的回采巷道真实状况相结合，提出了锚网索联合支护方案，选用的联合支护是锚杆和锚索，这一联合支护能够提高整个锚固-围岩支护系统的稳定性和围岩的承载力，避免冒顶出现在顶板中和锚固巷道的成效的目的得以实现。
2）设计支护回采巷道的两帮与顶板，测站会分析与工作面和巷道的距离不同而巷道外表所发生的位移的改变状况。离层几乎不会发生在顶板，位移在巷道中发生的比较小，这样可以使巷道围岩更加稳定，使回采巷道更加安全。
猜你喜欢 锚索锚杆顶板 地下金属矿山采场顶板冒落危险性研究世界有色金属(2021年16期)2021-12-23基于桩结构单元的锚杆支护数值计算研究煤矿安全(2021年11期)2021-11-23赵庄煤业13102巷围岩补强支护技术研究与应用煤(2021年10期)2021-10-11试论预应力锚索抗滑桩在滑坡治理中的应用建材发展导向(2021年13期)2021-07-28一种新型扩体锚索在软土地区复杂深基坑中的应用矿产勘查(2020年5期)2020-12-25特厚煤层坚硬顶板初次破断特征的力学分析煤矿安全(2020年8期)2020-08-21让压锚索力学特性及支护机理探讨煤(2020年7期)2020-07-18浮煤对锚杆预紧力矩的影响煤(2020年5期)2020-06-01锚杆参数对围岩支护强度的影响西部资源(2017年5期)2018-02-23采区巷道复合顶板变形破坏规律技术研究中国科技纵横(2014年20期)2014-12-11
