大斷面綜采切眼支護技術(shù)2004-12-17 |
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汾西礦業(yè)集團公司的煤系地層巖石多為泥巖、泥質(zhì)頁巖、砂巖、高嶺土泥巖，層理、節(jié)理較 發(fā)育，有的受水理作用大，陷落柱及小型斷層為井田主要構(gòu)造形式。近距離煤層開采受采動 影響大，新建礦井多為復(fù)合頂板，屬典型的軟巖礦區(qū)。經(jīng)過不斷探索，汾西礦業(yè)集團公司在 軟巖礦區(qū)由煤巷小斷面錨桿支護技術(shù)發(fā)展到綜采切眼大斷面錨桿支護技術(shù)。2003年煤巷錨桿 支護巷道占總進尺的52.46%，綜采切眼錨支率達到100%。 1 傳統(tǒng)的綜采切眼掘進支護方法 傳統(tǒng)的綜采切眼采用梯形斷面，支護方式為木棚支護，棚梁中部加打兩根金屬支柱加強支護 ， 棚距一般為0.6～0.8m，該支護方式掘進速度慢，材料消耗大，配置人員多，勞動強度大， 人工費用高。架設(shè)大抬棚的笨重作業(yè)，具有一定的危險性。且傳統(tǒng)的切眼支護方式制約安 裝工作，作業(yè)人員有效利用空間小，作業(yè)安全性不高，在切眼內(nèi)進行“替柱 、回柱”和回“大梁、柱腿”等支架設(shè)備安裝時，存在較大的安全隱患。這種支護方式不能 對頂板及周圍的煤體進行早期 管理，不能有效抑制頂板離層和冒頂現(xiàn)象的發(fā)生。 2 綜采切眼錨桿支護設(shè)計方法 針對圍巖具有復(fù)雜、多樣的特點，與科研院所合作，采用了現(xiàn)場調(diào)查和地質(zhì)力學(xué)評估、初始 設(shè)計、井下監(jiān)測和信息反饋、修正設(shè)計和日常監(jiān)測的動態(tài)信息設(shè)計方法。 現(xiàn)場調(diào)查內(nèi)容包括圍巖強度、圍巖結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力及錨固性能測試等。在現(xiàn)場調(diào)查內(nèi)容的基礎(chǔ) 上進行地質(zhì)力學(xué)評估和圍巖分類，為初始設(shè)計提供可靠的參數(shù)。初始設(shè)計采用數(shù)值計算和經(jīng) 驗相結(jié)合的方法進行，根據(jù)圍巖參數(shù)和已有實測數(shù)據(jù)確定出比較合理的初始設(shè)計。將初始設(shè) 計實施于井下，并進行詳細的圍巖位移和錨桿受力監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果驗證或修正初始設(shè)計 。正常施工后還要進行日常監(jiān)測，以保證巷道安全。 3 雙柳礦208綜采工作面切眼錨桿支護實例 3.1 工作面切眼的基本情況 開采山西組3#、4#合并煤層，厚度3.41m，煤層傾角2～4°，直接頂為泥巖，厚度為1.2 6m， 極易破碎，其上為1.03m的粉砂巖，節(jié)理發(fā)育，之上為1.91m的泥巖，較破碎，再上為0.28m 的一層煤線，再上為2.38m的泥頁巖，非常破碎，之上是10.04m的砂巖；老底為K3砂巖，厚 度為9.0m。208工作面主體構(gòu)造為一單斜構(gòu)造，次生小向、背斜，構(gòu)造極為簡單，工作面地 層走向N0°，傾向約N270°，傾角3～4°。最大水平主應(yīng)力為6.31MPa，最小水平主應(yīng)力為3 . 76MPa；最大水平主應(yīng)力方向北偏西48.7°。巷道垂直主應(yīng)力9.06MPa。巷道斷面呈矩形，寬 6m，高2.8m，掘進斷面積為16.82m２。采用綜掘機掘進一次成巷。 3.2 巷道支護 巷道采用樹脂端錨錨固錨桿組合支護系統(tǒng)，并進行錨索補強和單體液壓支柱加強支護。 （1）頂板支護。永久支護形式：端錨錨桿規(guī)格號為16mm×1800mm，間排距800mm，矩形 布置 ；錨索規(guī)格15.24mm×6400mm,配套使用一支K2355、一支Z2355型樹脂錨固劑及4m長槽鋼托 梁， 排內(nèi)每兩根錨索配合槽鋼托梁結(jié)合成一個支護整體。槽鋼橫向布置，在巷道中心線兩側(cè)左右 對 稱支護，托梁間距為2.4m，錨索間距為2.4m。頂錨桿為每排8根。錨索滯后工作面距離不大 于2.4m 。 �。�2）加強支護。采用π型鋼棚加強支護，梁長3.6m，棚腿采用DZ-35型單體液壓支柱，棚 距1.6m，π型鋼棚垂直巷中心線左右對稱布置，π型鋼棚下單體支柱距巷中心線為左右 各1.5m。架π型鋼棚滯后工作面不超過10m。 �。�3）巷幫支護。右?guī)筒捎缅^桿一網(wǎng)一木托板進行支護，幫錨桿規(guī)格為16mm×1600mm，間 距9 00mm，排距800mm，矩形布置。左幫采用貼幫戴帽點柱進行支護，支柱采用DZ-35單體液壓支 柱，柱帽采用木托板，戴帽點柱間距1m，并用構(gòu)木盤幫。 3.3 支護效果 綜合監(jiān)測結(jié)果見表1。 表1 綜合監(jiān)測結(jié)果（略） 從綜合監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，采用錨桿支護后再進行加強支護，切眼內(nèi)礦山壓力無明顯顯 現(xiàn)，圍巖變形量不大，頂板變形量最大不超過3mm。在頂板支護后基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，兩幫 由于有錨網(wǎng)支護，且配有支柱及構(gòu)木盤幫，也不存在片幫現(xiàn)象，支護很成功，較傳統(tǒng)支護在 頂板控制方面具有很大的優(yōu)越性。 4 綜采切眼錨桿支護的優(yōu)越性 4.1 安全方面 （1） 綜采切眼的有效空間增大，減少了棚式支護對安裝作業(yè)的制約，安裝作業(yè)空間增大， 作業(yè)的安全性大為提高。 �。�2） 切眼內(nèi)支架設(shè)備安裝過程沒有了“替柱、回柱”及回“大梁、柱腿”等環(huán)節(jié)。不 安全隱患減少，安裝速度加快。 �。�3） 錨桿支護下的整個空間比被動支護下的空間安全，采用錨桿支護，能及時對圍巖進行 控制，并充分利用頂板的自承能力，抑制頂板離層，防止冒頂事故的發(fā)生。 �。�4） 錨桿安裝工藝與架設(shè)木棚相比，具有小巧靈的特點，避免了架設(shè)笨重大抬棚及其作業(yè) 的危險性。 4.2 技術(shù)方面 �。�1） 綜采切眼內(nèi)采用錨桿支護，簡化了設(shè)備安裝工藝和準備工作，縮短了工作面的安裝時 間，為高產(chǎn)高效奠定了基礎(chǔ)。 �。�2） 在相同的條件下，錨桿支護斷面比木棚支護需用斷面小，對綜采切眼的通風(fēng)、運輸和 安裝、掘進設(shè)計相應(yīng)縮小參數(shù)，使設(shè)計本身更趨合理。切眼跨度、高度的縮小，減小了工作 量和資金的投入，且安全系數(shù)增加。 4.3 經(jīng)濟方面 按150m長度一個綜采切眼計算。材料投入：錨桿支護比木棚支護少投入材料費387元/m；用 工投入：錨桿支護比木棚支護少用工6.31個/m,每個工按25元計，合計節(jié)省用工費157.75元/ m；掘進速度：一般情況下，錨桿支護與架棚支護掘進快3～5天的時間，平均4天。 安裝速度：以切割巷150m為例，共需安裝支架100架，在錨桿支護條件下，需17天，而 在抬棚支護下需25天，兩者比較因切眼支護形式的改變，綜采支架安裝工期縮短8天。 汾礦集團公司現(xiàn)有6個綜采隊，按年安裝15個綜采面計算（切眼長度按150m）與采用抬棚支 護 相比，綜采切眼錨桿支護的經(jīng)濟效益為：支護材料及用工節(jié)約122.6萬元，節(jié)約工時180天； 以日產(chǎn)2500t煤計，可生產(chǎn)原煤45萬t，實現(xiàn)利潤4880.25萬元，年總經(jīng)濟效益達5002.85萬元 。 綜上所述，大斷面綜采切眼用錨桿支護替代木抬棚支護優(yōu)越性明顯。技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合 理，施工速度加快，采面的準備時間縮短，便于設(shè)備安裝，工人的勞動強度大大減輕。巷道 施工安全可靠，成本降低，具有較高的經(jīng)濟效益。 來源：中國煤炭 |
| 編 輯：蘭天 |