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发布时间:2019-11-20 20:23:20 阅读: 来源:密码锁厂家

锚喷网支护在石门厚煤层施工中的应用

开滦矿务局赵各庄矿是已开采近百年的老矿,井深巷远,地压较大,煤层赋存条件差,机械化水平较低,衔接较紧张。在深部开拓巷道施工中,寻求安全、有效、快速的支护方法已势在必行。为此,先后在十一、十二、十三水平利用锚喷网支护技术,成功地通过了地压较大的岩巷、煤岩巷以及岩石破碎地段。与料石砌碹支护相比,提高了单进水平,取得了一定的效果。在此基础上,通过分析论证,又在十二水平西翼五石门第12号煤层成功地采用了锚喷网支护。现在,该石门已进入了回采阶段,石门采用锚喷网支护的第12号煤层段,除有少许塑性变形外,并无其它损坏。

1 工程及地质概况

赵各庄矿十二水平西翼五石门位于7~12暗井井口以西1 860m处,石门开口标高为-995.5m,距地表深度为1 049.84m。石门设计为直墙半圆拱形,施工断面净宽4m,净高3m。基础深度200mm,巷道坡度为6%。石门岩石区段施工时采用的是锚杆喷浆支护。石门施工到回风道以南115m处,探孔见12号煤层,探孔深2m。石门由北向南施工,由煤层底板揭露煤层。该煤层垂厚10.58m,煤层倾角32°;底板为细砂岩,灰色泥质胶结,含植物根化石。12号煤 层为赵各庄主要可采煤层之一,石门工作面巷顶见煤点至工作面巷底没煤点水平距离24.7m,采用锚喷网支护工作面从垂直距离2m见煤处开始至没煤2m,总长32.3m

2 施工机具及支护材料

2.1 施工机具

用YTP-26型气腿式凿岩机打锚杆眼和煤层顶底板岩石炮眼,配一字形φ42mm钻头,煤层掘进用风镐,使用缝管锚杆推进器。

2.2 支护材料

用φ6.5mm钢筋在井上制作钢筋网片(长1.6m,宽1.2m,网孔为150mm×150

mm),网孔节点全部焊接,锚喷网施工时网边搭接部位采用14号铁丝绑扎;锚杆为长2m缝管式锚杆,外径φ43mm,缝宽14mm,托板由5mm厚钢板制作,为“凸”形托板。

采用425号普通硅酸盐水泥、渣沫(石粉)作为喷浆材料,添加水泥速凝剂。

3 支护参数的确定

3.1 理论依据

锚喷网联合支护的主要理论依据是锚杆的挤压组合拱理论。锚喷网联合支护可以把围岩松动圈以内的岩体通过挤压而组合成拱,在围岩应力的作用下产生整体塑性变形,释放一部分原始应力,最后形成稳定的挤压组合拱,把被动支护变为主动支护。

3.2 锚杆间排距

按组合拱理论,锚杆的长度和间排距与组合拱厚度之间的关系符合下式,即b=(Ltgα-a)/tgα式中:b为组合拱厚度,m;L为锚杆有效长度,m;α为锚杆在松散岩体中的控制角,(°);a为锚杆的间排距,m。

锚杆的控制角一般按45°计算,这样对松散体比较安全,因此,上式可简化为b=L-a;通过对煤层松动圈测试,确定12号煤层组合拱厚度不小于1.2m比较安全,则a=L-b=2-1.2=0.8m,取a=0.6m。

4 支护要求及分步施工

4.1 支护要求

4.1.1 超前支护

从工作面巷顶距煤层垂距2m起,每次向前掘进之前,都要首先进行超前支护。超前支护在工作面巷顶以25~30°仰角打1排缝管锚杆,锚杆间距350~400mm,超前控制顶板不少于1.3m,超前支护锚杆不少于5根,正顶1根,左右各不少于2根

4.2 分步施工

4.2.1 见煤前2m岩石段施工

为防止煤层暴露时由于应力集中而冒顶,采用浅打眼、放小炮方法以减少震动破坏。打眼掘进深度不超过1.2m,掏槽眼设在工作面下部。首先对巷道下部进行爆破,之后对两帮打锚杆进行控制,接着对上半部浅打眼爆破,这样可保持巷顶围岩的完整性。离煤不够500mm左右的岩石采用风镐刷下。顶煤掘出后及时打临时支护锚杆,然后进行锚网喷浆永久支护。掘进一炮支护一炮。

4.2.2 煤层段施工

从工作面见煤后开始,向前施工时,为了及时控制巷道顶板,保证施工安全,采用上、下分层的施工方法,先施工上分层,从工作面上半部中间开始掘进,掘深不超过1.2m,边掘边打临时支护锚杆。巷顶荒断面弧线长1.6m左右时,及时挂网打锚杆,由中间向两侧交替进行。上分层挂网打锚杆完毕后,及时喷浆,然后再向前施工上层。上层施工超过下半部两茬时再施工下分层。见煤初期工作面下半部岩石部分可打眼放炮掘进。下层掘进时先掘一侧,掘1.2m左右时打锚杆挂网,再掘另一侧。两侧掘进够1.2m时,进行一次喷浆,完成一次永久支护。上、下层始终保持有1m左右宽的正台阶,以便于施工人员施工。

4.2.3 见顶板后施工

见12号煤层顶板后,不再打超前支护的缝管锚杆。由于煤层顶板岩层较稳定,岩石部分采用放炮方法施工,工作面下半部的煤层部分仍采用风镐掘进。上部爆破后打好临时支护锚杆,然后掘下部,掘1.2m时,及时进行锚网喷浆永久支护。

5 施工中应注意的几个问题

(1)上述施工方法适用于整体性能良好的稳定煤层。破碎及粉碎性煤层采用这种方法施工时,不易控制冒顶。

(2)打锚杆眼的钎子头直径不宜过大,一般宜用磨损过的旧钎子头,直径小于或等于40mm,以保证锚杆的初锚力。

(3)安装锚杆采用专用推进器。推进器一头卡在凿岩机卡套上,另一头插在锚杆尾部,利用凿岩机的冲击力冲击锚杆尾部,使其锚入煤体。操作要平稳,直顺有力。不能使用大锤打锚杆,以免把锚杆打弯。

(4)网与岩壁、煤壁间隙不应过大。锚杆间的网与煤壁的间隙不应大于100mm,喷浆时要把缝隙喷实,锚网必须成拱形,才能达到整体支护效果。

(5)施工后一个月内要对巷道支护进行喷水养护,每天1次。施工后的巷道由于地压作用有少许变形且有裂浆、掉小块浆片现象,要及时补喷,一般补喷2~3次后可稳定。

6 施工速度及支护材料成本分析

与料石砌碹巷道相比,施工速度快。十二西五石门采用锚喷网支护通过12煤层时,三班作业只用25d时间;而以往其他石门过12煤层采用料石砌碹支护一般需40d左右。锚喷网支护由于使用了钢筋网,加之缝管锚杆使用较多,其支护材料成本高于砌碹巷道,但与金属拱型支架支护相比,成本较低。

7 结 语

十二西五石门12号煤层于1996年10月进行锚喷网支护施工,至今已近2a,采区已进入回采阶段后期。锚喷网支护的12号煤层通过3次小范围的补喷后,只有少许塑性变形,支护效果良好。巷道两墙最大收缩变形量110mm,但整体并未破坏。石门厚煤层锚喷网支护在开滦矿区还是首例,将来它的前景会更广阔。

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