锚杆在煤矿巷道支护中的应用

来源:用户上传      作者: 李进朋 何善义

　　摘 要： 煤矿巷道的支护不仅关系巷道自身的安全，同时也会影响关系井下工作人员安全。好的巷道支护措施不仅可以节约工程成本，提高巷道的安全性，同时也可以为煤矿开采的效率。锚杆不仅施工速度快，耐久性好，而且适用性比较广，很好的解决巷道支护中出现的各种问题，因此在巷道支护中被广泛采用。
　　关键词： 巷道支护；安全；锚杆
　　中图分类号：F275 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0310154－01
　　
　　1 概述
　　煤矿开采过程中，巷道的安全是至关重要的，如何保证巷道的稳定性进而确保井下工作人员的安全是目前煤矿开采过程中的一个难题。早在20世纪40年代，美国、前苏联就已在井下巷道使用了锚杆支护，以后在煤矿、金属矿山、水利、隧道及其他地下工程中迅速得到了发展。西欧、中欧一些主要产煤国家，过去巷道中主要采用金属支架支护，随着巷道维护日益困难和支护成本的增加，各国均在积极发展锚杆支护[1]。我国从1956年起，在煤矿围岩中使用锚杆支护，至今已有50余年的历史。20世纪60年代锚杆支护开始进入采区，但由于煤层围岩松软，受采动影响后围岩变形量很大，对支护技术要求很高，加之锚杆支护理论、设计方法、锚杆材料、施工机具，监测手段等还不够完善，因而发展缓慢。今年来随着支护理论的进步，锚杆支护技术也更加的完善，因此在巷道中被广泛采用[2-5]。
　　2 工程概况
　　中马村煤矿位于焦作市马村区境内，与焦作市中心相距8公里，是我国第一个五年计划期间原苏联援建的156项重点工程之一，至今已有56年的开采历史。矿井原设计生产能力为60万吨/年，分东西翼开采，东翼40万吨/年，西翼20万吨/年。因西翼水位地质条件复杂，不宜开采，目前仅为单翼（东翼）生产。经过近几年多次升级改造，2008年核定生产能力115万吨/年。该巷道对应地表为丘陵山地，对应上边为上庄沟村庄，地表无水。顶板泥岩：深灰色，致密均一，性脆易断，断口平坦，含植物化石碎片，分布较稳定，平均厚度21.7m。底板：由上往下泥岩0.8m，含砾砂岩4.5m，细砂岩1.5m。煤层：黑色块状及粉末状、结构复杂，含夹矸3-5层，夹矸岩性分别为粉砂岩、细砂岩、泥岩，煤体干燥，疏松破碎，极易自燃，煤岩类型为半亮型－半暗型，煤层厚度变化比较大，煤层平均厚度23.7m，无断层，无褶曲。因此可以采用锚杆支护。
　　3 锚杆施工程序及质量控制
　　1）钻孔。打锚杆眼使用MZ-12煤电钻，每次爆破前施工距工作面空顶不得大于0.6米。爆破完毕后，立即在永久支护掩护下将前探梁伸到工作面，保证前探梁距工作面距离为零，并用长柄工具在永久支护掩护下将零皮、活矸煤、伞檐等不安隐患处理掉，确保安全无误后，立即用半圆木和木楔子刹紧打牢。打锚杆眼时，将相应的前探梁退后一根，打完后将前探梁推至工作面，再将相临的前探梁退后，周而复始将永久支护安设到工作面窝头。2）锚杆安装方法。锚杆孔钻好后，特别是帮、底锚样孔应沿铅杆多次进出、将孔内的浮煤清净，保证锚杆的锚固力，然后，用锚杆将树脂药轻轻送入眼底，再用煤电钻或风钻进行搅拌，搅拌时间为20s±5s，凝固后取下钻挂网，15min后将托板上好，螺母拧紧，要求托板与煤、岩面贴紧，确保支承效果，避免顶板离层。3）锚网支护。打锚杆必须严格按照规程中规定，照好中线找锚杆位置画眼，锚杆间排距误差为±100mm。锚杆要求与煤层层面垂直，锚杆与顶板或巷道轮廓线夹角不小于75°。锚杆必须上木锚盘，螺纹外漏长度为10-30mm。锚杆锚固力必须达到顶150KN、帮150KN以上，不合格必须重新补打。每隔100米巷道进行一次锚杆拉力试验，并用红漆做好标记。紧固锚杆螺母必须使用力矩扳手，拧紧力矩不小于100N.m。金属网搭接100mm，每200mm用联网丝扭结一次，采用双边三花连接，连接点要均匀布置，金属网要拉展铺平，顶网与巷道中心线垂直铺设。4）架棚支护。架棚时，梁与腿搭接450mm，每帮上三个卡缆，卡缆螺丝必须上紧，若遇到棚腿不很规格时，腿与梁处可打木楔，卡缆间距为80mm，卡缆严禁“亲嘴”。每次放炮时，必须在连板处和柱根处各打一根撑杆，撑杆必须打成一条直线，不少于10米。架棚严禁出现前倾、后仰、迈步棚，棚间距为0.5米，迎山角为2°。架棚时每隔5米，把棚腿用钢丝绳固定在巷道帮锚杆上，防止巷道在上山施工中棚子推倒。5）喷射混凝土。喷射混凝土必须采用标号不低于425号水泥，要使用细砂，不得使用粗砂，水泥：沙子=1：2.5。清理喷射现场的矸石杂物，接好风、水管路，输料管要铺设平直，不得有急弯，接头要严密、不得漏风。喷射中，要先喷顶后喷帮，滞后距离不得超过50米，喷射头与受喷面应尽量保持垂直，喷射头与受喷面的垂直距离为0.8-1.0米。开机：给水→开风→开机→上料；停机：停料→停机→关水→停风。6）支护质量要求：锚网巷道下宽为5376mm，高为3982mm，允许误差为0－100mm。锚杆规格为¢20×2500金属麻花锚杆，间排距允许误差为±50mm，孔深允许误差为0-+50mm，外漏长度为≤50mm，锚杆与煤壁角度≥75º。架棚后，巷道净宽为4863mm，高为3744mm柱窝深200mm，允许误差为±100。三角线允许误差为±50mm，坡度为12°允许误差为±1°。棚间距为0.5米，迎山角为2º速凝剂必须在上料口处均匀加入，速凝剂加入量为水泥、沙子总量的3%，喷射厚度为150mm，喷射要均匀、平整，无裂隙，无“蜂窝”及“麻面”现象。
　　4 质量检测
　　锚杆及混凝土喷射完毕后，对巷道顶部及两侧的位移进行检测，同时对锚杆的应力水平，通过位移及应力传感器测得的数据可知，巷道的位移及锚杆的应力均在规范允许的范围之内，由此可以说明锚杆在才本巷道的支护中是安全的，可以保证煤矿的顺利开采，同时为井下工作人员提供了一个安全的工作环境。
　　5 结论
　　选择锚杆对本巷道进行加固，不仅保证了巷道的质量及安全，同时也可以提高煤矿开采的效率，为煤矿的开采提供更加安全的环境。在以后的煤矿巷道加固中，可以根据巷道的实际情况合理对锚杆进行改进，这样可以拓宽锚杆的适用性，为煤矿巷道支护提供科学合理的依据。
　　
　　参考文献：
　　[1]刘哲，国内锚杆支护技术的发展与展望[J].煤矿支护，2003（2）：14-16.
　　[2]侯朝炯、郭励生、勾攀峰等，煤巷锚杆支护[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.
　　[3]董方庭、宋宏伟、郭志宏等，巷道围岩松动圈支护理论[J].煤炭学报，1994，19（1）：21-32.
　　[4]侯朝炯、勾攀峰，巷道锚杆支护围岩强度强化机理研究[J].岩石力学与工程学报，2000，19（3）：342-345.
　　[5]康红普、姜铁明、高富强，预应力在锚杆支护中的作用[J].煤炭学报，2007，32（7）：673-678.
　　
　　作者简介：
　　李进朋（1961-），男，河南省新乡人，调度室副主任，现从事调度方面工作。

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