天祝煤业公司综放工作面两道锚网支护技术研究

来源:用户上传      作者: 许啸

　　【摘要】：综放开采工作面两道变形破坏比较严重，巷道维护工程量大，是制约工作面实现安全高效生产的主要因素之一。因此研究解决综放工作面两道支护问题对矿井有重要现实意义。本文通过对天祝煤业公司工作面两道围岩变形破坏的观测，分析总结了综放工作面两道变形破坏的基本特征，对综放工作面两道锚网支护的主要参数进行分析研究，提出了天祝煤业公司综放工作面两道的合理锚网支护方案，为工作面两道支护方式及参数的合理确定提供了依据。
　　【主题词】：综放工作面；两道；锚网支护
　　中图分类号：TD353
　　1.巷道基本条件
　　1.1初步统计分析
　　2013年2～5月份，天祝煤业公司对3228综采工作面工作面进行了观测。观测范围：两道所有回采巷道共计3660米；观测手段：50米一组顶板离层仪，30米布置一组人工位移“十字”观测点。观测时发现，工作面初采到回采结束，每三天取一组数据，40米范围内变形量严重，40-200米范围发生了不同程度的变形。通过对各测站观测数据进行统计、整理和分析，可初步得到如下结论：
　　由于采动影响的范围大，3228采面均在距离工作面150m以外就开始变形，变形特征是顶底及两帮均收敛，数值接近，顶底变形略大，变形的规律两帮在上出口向外35m，顶底板在上出口向外65m范围突然增大，以外则基本是持续的匀速变形。
　　3228上顺槽实测变形规律曲线图
　　1.2 13228综放工作面两道变形破坏基本规律
　　根据现场观测，可以总结出3228综放工作面两道变形破坏基本规律和特征如下：
　　（1）回采巷道的采动影响范围为工作面前方160m，明显影响范围为工作面前方40m；运输巷道在工作面后方的变形明显，影响范围约为30m；
　　（2）巷道变形量大，体现出明显的软岩特性。距工作面50米巷道变形量达350mm；距工作面75米巷道变形量达200mm；
　　（3）顶底和两帮移近变形都比较明显，体现了四周来压收缩特性；
　　（4）巷道断面变形不对称。两帮脚水平移近变形大，底板侧顶底移近变形大，底板侧底鼓明显。体现了大倾角煤层回采巷道变形的特点。
　　2.巷道支护方法、断面形状及支护参数和支护工艺的确定
　　2.1巷道支护方法确定
　　根据国内外大量的理论研究和工程实践证明，锚杆支护技术基本上能够处理各种复杂的地质和工程问题（包括有冲击地压煤层巷道的支护）且与架棚支护相比具有多方面的技术经济效益。因此，本矿地质条件的煤巷首选锚杆支护。
　　2.2巷道断面形状的选择
　　根据天祝煤业公司煤体裂隙发育且是全煤巷道的特征，采用锚杆支护时，按照挤压加固拱原理设计较为合理。而加固拱理论最适宜的巷道断面为不同形状的拱形或圆形，针对天祝煤业公司全煤巷道的地质和矿压特征，采用三角拱形巷道时，巷道承受矿压冲击的性能和围岩的稳定性易于得到保证。
　　2.3巷道支护参数的确定
　　针对天祝煤业公司目前开采的全煤巷道，由于采深较大，（垂深300-400米）煤爆震动现象严重，围岩裂隙发育稳定性差，锚杆支护参数的确定一般采用以工程类比法为主的动态设计法，初步方案最终确定如下：
　　巷道顶帮均采用锚网（顶部能一次成形时采用锚梁网）支护，锚索补强加固。锚杆按矩形布置，一般条件下间排距700×700mm，留顶成形困难时，可缩小到600×660mm，锚索规格直径为17.8mm，长度7.3米，锚索按矩形布置于两拱肩部，每排2根，排距1.4m，间距2.4。
　　顶帮锚杆选用同一规格φ22×2600mm的强螺纹钢，锚杆配件采用穹形金属托盘，半球垫、减摩垫、快装螺母（帮上为加厚螺母）和复合眼内CK2360和Z2360各一支树脂药卷锚固，帮用CK2330和Z2360各一支锚固。锚索采用φ17.8×5300mm的钢铰线和长400MM的11号工字钢。
　　2.4施工工艺方法及机具配套
　　巷道掘进采用三一重工EBZ-160型综掘机。
　　顶板支护采用MQT-130C1型锚杆机，φ29mm钻头和B19×2.6m钻杆打眼，采用快装器实现顶锚杆的快速安装和螺母的预紧。当锚杆机不能预紧到要求值（350N・m）时，再采用气板机二次预紧。煤帮采用MQTB-80型帮锚杆机打眼安装，钻头钻杆与顶板相同，采用气板机预紧。锚索采用顶锚杆机打眼安装，φ29mm钻头，B19×5m组合钻杆，配合QI19型锚索安装器快速安装，气动锚索张拉机具完成预应力紧固。
　　2.5 3228工作面全煤巷道的成形和加固措施
　　随着天祝煤业公司开采深度的不断增加，煤巷掘进中的煤爆震动和冲击对巷道成形和稳定的危害越来越大。控制这种危害的途径主要有两个方面：一是改变煤岩体强度（深孔预爆），减弱掘进范围和巷道围岩中煤爆的强度或将煤爆震动转入巷道围岩的深部；二是采取降低围岩中应力集中的成形和加固方法，避免强煤爆震动冲击对巷道成形和稳定的影响。
　　2.6支护效果分析
　　3228回采工作面自2012年2月开始掘进，2012年10月完工，2012年11月初采初放，截止目前已推进510米，切眼及上下顺槽都没发生大的变形，特别是上下顺槽，经过回采工作面的初次来压和周期来压的考验，未见有明显的破坏，无需维修就保证了回采工作的正常进行。
　　为了科学的验证试验巷道的维护效果，在上下顺槽和切眼掘进期间都采用了密集观测点（30米一组观测仪），对巷道表面收敛，深部位移、顶板离层和锚杆受力进行了观测，并通过对观测数据的整理分析可获得如下几点结论：
　　1.巷道围岩变形量小，顶板下沉量在20～90mm之间，两帮移近量在55～185mm之间，与天祝煤业公司其它全煤巷道比效果十分显著。
　　2.顶帮锚杆受力一般不超过15KN，杆体处于弹性工作状态，拱部个别锚杆最大受力达到90KN，杆体处于屈服状态，但自从达到屈服点后只微增2KN而至今未破坏，说明该条件下锚杆按屈服受力设计能满足巷道加固要求。
　　3.围岩深部位移和顶板离层观测表明，全煤巷道围岩变形范围较大，但变形主要来自于加固拱内，而锚杆加固范围内又存在：煤帮为浅部大于深部；拱部为拱上大于拱下的规律。这也从一个侧面证明了围岩中挤压加固拱的存在。
　　4.巷道开掘后前4～5天，无论是围岩变形还是托锚力的变化都表现很剧烈，12～15天后都趋于稳定。这比一般沿顶掘进巷道的稳定期要长，这也是全煤巷道支护难度的原因。
　　2.7支护材料的进一步完善
　　1.树脂锚固剂的调整
　　井下实测和理论计算证明：当采用接杆或钻杆打眼，孔深大于锚杆加固所需深度10cm时，双速药卷超快段60%的填了超深的孔，故无法保证锚杆的快速安装。根据上述情况，我们把顶锚杆的药卷改为Z2360二支，这既保证了锚杆的快速安装预紧，也确保了端头锚固长度。使用效果满足了设计要求。
　　2.帮锚杆及其配件的调整
　　巷帮加固对锚杆的规格，锚固力和预紧力都有较高的要求。另外，还对不同规格锚杆和不同的配件时的预紧力进行了试验，φ20mm螺纹钢锚杆无球垫和减摩垫片，预紧扭矩300N・m时，预紧力仅为15～20KN，而φ20mm螺纹钢锚杆有球垫和减摩垫片，预紧扭矩350N・m时的预紧力可达100KN以上，增加半球垫和减摩垫片预紧，树脂药卷改为CK2350和Z2360各1支或Z23602支。
　　3.结论
　　通过对3228工作面掘进期间的矿压观测资料整理分析和当前工作面正常推采证明：3228支护方案设计，防煤爆的成形方法及其施工工艺是合理的。巷道围岩变形小，稳定性好，所采用的锚杆、锚索及支护系统安全可靠，未见有破坏的现象。巷道整体维护效果良好，无需维修即可保证回采工作正常进行，可以在类似的全煤巷道中参考应用。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-5177865.htm