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浅析近距离煤层下层煤回采巷道支护参数优化

作者:未知

  摘要:本文以汾西矿业集团中兴煤矿1209材巷支护为背景,通过阐述工作面基本情况,详细介绍了工作面原支护参数设计计算及支护形式,根据现场实际情况,队原支护参数进行了一定的优化,最终通过现场实践及矿压观测,巷道围岩变形得到了一定了控制。
  关键词:近距离;下层煤回采巷道;支护参数优化
  1 概况
  1209材料巷位于一采区北翼, 1209运输巷西侧,与1209运输巷相距166m(中—中)。
  1209材料巷沿2#煤层顶板掘进,2#煤位于山西组下部,煤厚在1.3m-2.4m,平均煤厚2.1m,属中厚煤层,是井田较稳定地段,煤层结构较简单,含夹矸1-2层,工作面稳定可采,煤质为黑色,属中灰、低中硫的瘦煤、焦煤,煤层倾角为2°-12°,平均倾角7°。顶底板岩性见下表。
  2 1209材巷永久支护方式
  1209材料巷永久支护采用锚杆+金属网+W钢带+锚索联合支护方式,两帮均采用锚杆+金属网+W钢带联合支护,其中金属网的铺设均采用全断面一次性铺网。
  2.1 锚杆
  ①顶部锚杆采用直径22mm,长度2400mm的左旋螺纹钢锚杆;②巷道两帮锚杆采用直径20,长度2200mm的左旋螺纹钢锚杆。锚杆外露长度控制在螺母外侧10~50mm。
  2.2 锚固剂
  顶部以及角部锚杆分别采用两支锚固剂进行锚固,具体型号为MSK2355、MSZ2355型各一支,其中MSK2355型在上、MSZ2355型在下。巷帮锚杆采用一支型号为MSZ2355的树脂型锚固剂。对锚索进行锚固时,采用三支树脂型锚固剂,在上的一支锚固剂型号为MSK2355、在下的两支锚固剂型号为MSZ2355型。
  2.3 铺网
  在巷道顶板、两帮铺设金属网,具体规格为7500m× 1100mm,所有锚杆须紧压金属网之面。金属网网孔大小为53×53mm,相邻金属网间的搭接长度不应小于100mm,采用16#鉛丝制作作为联网丝剪,双股对折且扭结圈数不小于3圈,联网联紧,环距不大于200mm。
  2.4 W钢带
  采用厚3mm的钢板滚压而成,顶板采用规格为:W-3-280-4100-5型钢带,两帮采用规格为:W-3-280-300-1型钢带配合锚杆进行施工,W钢带呈纵向布置。
  2.5 锚杆间排距
  顶锚杆布置呈现出矩形,顶部锚杆间距以及排距分别为975mm、1000mm,每排5根;巷道两帮锚杆布置呈矩形,锚杆间距、排距均为1000,美侧巷帮布置2根锚杆,第一根帮锚杆距顶板500mm,第二根位于第一根锚杆下部1000mm处。
  2.6 锚固力
  顶锚杆设计锚固力140kN,预紧扭矩300N·m;帮锚杆设计锚固力100kN,预紧扭矩200N·m。
  2.7 锚杆角度
  角锚杆与铅垂线呈10°夹角,其他锚杆均与巷道顶板轮廓线垂直布置,帮锚杆垂直于两帮布置。
  2.8 锚索
  锚索采用φ21.6mm×7300mm钢绞线锚索,锚索与巷道铅垂线成0°夹角。锚索间排距为1000×2000mm,每排布置3根,排距2000mm,锚索外露锁具长度:150—250mm。锚索张拉预紧力不小于200kN,锚索锚固力应不低于200kN。锚索必须紧跟工作面。
  2.9 锚杆托盘
  顶部锚杆配合采用的托盘为高强拱形,具体规格为厚度在10mm,直径为120mm,巷道两帮的锚杆托盘采用U型架棚制作而成,厚度在16mm,长、宽均为150mm。锚索配套采用的钢板厚度为16mm,长、宽均为285mm。
  3 1209材巷支护参数优化及效果分析
  3.1 1209材巷支护参数优化
  针对巷道两帮压力明显,采取加强支护措施,对两帮支护由原来每帮施工两根锚杆更改为每帮施工三根帮锚杆,帮锚杆间距由第一根距顶板500mm,第二根距第一根1000mm,更改为第一根距顶板500mm,第二根距第一根900mm,第三根距第二根900mm,同时第一根必须紧跟工作面支护,第二根帮锚杆距迎头不超过1m,第三根帮锚杆距迎头不超过2m;菱形金属网规格为由7500×1100mm更改为9100×1100mm。
  顶锚杆由原来每排施工5根更改为每排施工6根,间距由原来975mm更改为780mm;W钢带由5孔更改为6孔;锚索由7300mm更改为8300mm,间距由原来1000mm更改为1400mm,并配合长3200mm的W钢带使用,两边锚索分别与顶板呈70°夹角向两边倾斜施工;两帮施工Φ21.6×4500mm钢绞线锚索,两帮每帮每排施工1根锚索,锚索距顶板1200mm,与两帮呈30°夹角向上施工,排距2000mm,帮锚索与顶锚索对齐。
  将顶、帮锚杆排距由1000mm更改为800mm,故工作面循环步距更改为0.8m,最大控顶距为1m,最小控顶距为0.2m,顶、帮锚索排距更改为1600mm,菱形金属网由9100×1100mm更改为9100mm×900mm;锚索支护由原来隔一排施工3根,更改为隔一排施工3根,隔一排施工4根依次交替进行支护,施工3根锚索时,锚索间距为1400mm,两边锚索距巷道两帮均为700mm;施工4根锚索时,锚索间距为1000mm,两边锚索距巷道两帮均为600mm,并配合3400mm长W钢带进行支护。
  对于顶板破碎地段采用单体支柱配合工字钢棚梁进行“一梁二柱”加强支护。
  3.2 效果分析
  通过对1209材巷支护参数优化前后巷道变形量进行数据分析,原方案距离工作面100m时围岩趋于稳定,顶底板移近量为311mm,两帮移近量为273mm,优化方案后顶底板移近量减小为168mm,两帮移近量减小为202mm。
  4 结论
  通过对1209材巷顶锚杆间排距、帮锚杆数量进行优化加强,同时对于巷道顶板破碎地段进行架棚支护,减小了巷道断面变形量,保证了工作面安全生产,为具有类似地质条件的巷道提供了技术参数借鉴。
  参考文献:
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