煤矿巷道锚杆支护技术的应用探究

2019-10-21 20:25张晨
科学与财富 2019年29期
关键词:巷道支护锚杆支护

张晨

摘 要:本文通过极软岩巷道与深部沿空留巷实例分析,介绍了锚杆支护的应用效果。实践表明:锚杆支护已经成为我国煤矿巷道首选的、安全高效的主要支护方式,显著提高了巷道支护效果,保证了采煤工作面的安全、快速推进,促进了煤炭产量的大幅度增长。

关键词:巷道支护;锚杆支护;成套技术

1煤矿巷道锚杆支护技术的应用

锚杆支护已经广泛应用于煤矿各类巷道。在千米深井高地应力巷道、软岩巷道、强烈动压影响巷道、沿空掘巷与留巷等复杂困难条件取得較好效果。下面介绍两个典型的应用实例。

1.1软岩巷道

平庄红庙煤矿是我国典型的软岩矿井。煤层及顶底板岩层胶结差,煤岩体强度低、松散破碎、易风化、易崩解、遇水膨胀等特性,致使巷道支护困难。为了解决该支护难题,在回采巷道进行了锚杆支护研究和试验。

煤层平均厚度5199m,抗压强度仅为418MPa,层理、节理发育。顶板砂质泥岩强度为15~25MPa;直接底也为砂质泥岩,单轴抗压强度为2315MPa,具有膨胀性。以回风巷为例,掘进断面呈直墙半圆拱形,宽318m,墙高112m。巷道埋深350~400m。巷道采用树脂全长预应力锚固支护。锚杆直径22mm,长度214m,树脂全长锚固。采用W护板与钢筋网(顶板)、菱形金属网(帮)护表。锚杆全部垂直巷道表面打设。锚杆排距900mm,间距850mm;每排每帮2根锚杆,间距600mm。锚杆预紧力矩为400N#m。锚索直径22mm,长度413m,树脂端部锚固。每118m打3根锚索。锚索预紧力为200~250kN。回风巷锚杆支护布置如图1所示。

在掘进期间,两帮移近量为79mm,顶底板移近量为281mm,而且主要是底臌量。顶板浅部离层为14mm,深部离层为23mm。巷道变形量小,围岩完整、稳定。在回采影响期间,巷道在距采煤工作面40~50m范围内开始受到明显采动影响,特别是30m以后影响强烈。在距采煤工作面3m的位置,两帮移进量达到256mm;顶板下沉量达到110mm。但总体来看,围岩变形不大,满足了安全生产的需要。

1.2深部沿空留巷

为了解决沿空留巷支护难题,在唐口煤矿进行了高预应力、高韧性、强力支护技术研究与试验。试验巷道为5121B10工作面回风巷,煤层平均厚度114m,倾角22b,单轴抗压强度为812MPa。确定回风巷巷内支护采用强力锚杆、锚索组合支护。支护参数:锚杆直径22mm,长度214m,树脂加长锚固。采用W钢带与金属网护顶。锚杆排距为1000mm,顶板每排6根锚杆,上帮4根,下帮2根。锚杆预紧力矩为500N#m。锚索直径为22mm,长度613m。顶板每210m安装2根锚索。锚索张拉力为300kN。从巷道掘进到稳定期间,两帮移近量为149mm,顶底板移近量为41mm,顶板离层很小,支护状况良好。

留巷期间,巷道围岩位移显著增加。从工作面前方10m到后方90m内,顶底板移近量增加163mm,但位移总体不大,围岩与充填体稳定。在留巷复用期间,即作为下一工作面的运输巷,经受了二次采动影响,但回采工作面超前支承压力影响不太明显。部分地段底臌与煤帮变形较大,进行了扩巷。整个留巷复用期间,围岩变形基本控制在允许的范围内。1813煤炭学报2010年第35卷

1.3唐口煤矿巷道支护

本矿井煤层埋藏深一般在700~1200m之间,3层煤的主要开采区域埋深在700~1000m左右。

从以上分析可以看出,唐口矿井3层煤顶底板岩石除少数泥岩、粘土岩强度较低外,其余砂岩层的强度均较高,采用常规的支护方式是可行的。根据徐州、新汶千米深井巷道及兖州、龙口矿区软岩巷道

支护实践经验,对本矿井巷道支护考虑如下:

1、井底车场巷道及硐室:井底车场布置在中、细砂岩层中。车场巷道采用锚网喷支护,主要硐室采用锚喷、砼或钢筋砼复合支护。

2、主要石门及大巷:设计考虑以锚喷为主,煤层大巷、部分围岩岩性差的巷道及断层两侧采用拱形U形钢支架、锚网喷复合支护方式。

3、回采顺槽:从目前支护现状看,回采顺槽有的采用注浆锚杆加金属网支护,有的采用U型钢支护,兖州矿区正在进行回采顺槽的锚网加钢筋梯支护方式,大部分矿仍采用梯形工字钢棚支护。针对本矿井埋藏深,地压大,煤层坚固性系数较小,地温较高的特点,设计考虑采用锚网主动支护,防止煤体早期离层或破碎。同时为有利于井下气候环境的改善,巷道需采用隔热材料涂层,因此设计推荐采用锚网喷支护,由于本矿井地压大,为了安全施工与生产,顺槽支护在锚网喷的基础上,再加矿用工字钢单棚复合支护,施工和生产过程中根据实际揭露围岩情况,可进行适当调整。

3结论

实践证明,锚杆支护是经济、有效的支护技术,是煤矿实现高产高效生产必不可少的关键技术之一。

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