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破碎顶板锚网索梯支护的应用

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摘要:龙煤集团鹤岗分公司兴山煤矿,处在鹤岗市的最北端,属于丘陵地带。是一个地质构造极其复杂的一个矿井,平均每30米就有一条0.5米以上的断层,受地质构造影响,顶板破碎、煤质松软,给掘进生产带来了许多影响,针对这一情况,我矿在掘进期间采取了多种有效的方法,采用锚网索梯进行主动支护,取得了显著成效。

关键词:破碎顶板 掘进 锚网索 支护

传统上遇见破碎顶板及过断层时,普遍采用铁棚支护,但铁棚支护为被动承载,基本不具备初阻力,只是在围岩变形后,随着围岩变形的增加,支架支护阻力随之增加,因而顶板极易离层,且顶部易掉落,难以填实,易造成瓦斯积聚,安全隐患大,而锚网索支护属于“主动”支护,在巷道围岩锚固区内形成整体结构,及时加固围岩,充分发挥围岩的自身强度,以减少围岩的变形和松动。它能极少占用巷通有效空问,从而提高了巷通断面利用率。不需要运输大量的支护型钢及其它辅助材料,改善了巷道工作环境,减轻了工人的劳动强度,加快了循环进度,提高了安全性。

一、 支护材料参数及选择

根据巷道围岩、煤体的性质及巷道用途确定断面后,采用下面的公式合理的选择支护材料

L2 为锚固围岩的厚度

一般情况下,锚杆长度达到巷道宽度的0.5倍就足够了,更长的锚杆达不到明显提高支护效果。我矿巷道设计宽度在5.0米以内,所以帮、顶全部采用的是2.5米右螺纹无纵筋螺纹钢锚杆。顶板两肩的锚杆与水平成75度夹度,两帮最底部锚杆与水平垂直向下15-30度。其它锚杆均与顶板或两帮煤壁垂直。

5、 钢带选择:

帮、顶全部选用60轻型梯形钢带,根据巷道宽度及高度,选择合适长度的梯形钢,梯形钢搭接长度不得小于0.2米。优先选用梯形钢带是针对顶板不平,两帮煤体松软这种情况,通过与菱形金属网、锚杆联合支护,能够使锚杆紧贴煤(岩)壁,具有很高的初锚力,使煤、岩体形成一个整体,达到联合支护的目的。

6、锚索、托梁的选择

为了起到补强加固作用,我矿锚索选择采用长8.0米直径为17.8矿用钢铰线,托梁根据顶板破碎情况,单索选择:长0.5米、1.0米两种规格工字钢托梁,双索或三索选择:2.0米、3.0米、4.0米长工字钢梁。锚索必须锚固在坚硬顶板1.0米以上,每索选用4卷快速树脂锚固剂进行端头锚固。

四、现场管理及施工要求

1)炮掘工作面全面推广煤巷光爆技术,充分利用手持式风动钻机钻头直径小和炸药小药卷技术,通过合理调整眼位和药量,尽量减少爆破作业对煤巷两帮的破坏,保证煤岩的完整性。减少欠,超挖现象发生。

2)严格按设计要求的角度、间排距钻设锚杆(锚索)孔,确保锚杆(索)的安装质量。

3)施工打眼时要严格按标记深度钻眼,锚杆眼的深度应小于锚杆长度50mm,误差不超过10mm,以利于锚杆安装后托板贴紧煤壁。

4)锚杆(索)的安装必须按要求进行,锚固剂、锚杆、锚索、托盘和螺母等性能强度、结构必须与设计锚固力相匹配,各种材料入井必须有产品合格证。巷道顶帮锚杆的方向、位置和密度必须符合设计要求,托板和护板必须贴紧顶板和煤壁,不得松动,接触面积达到80%以上。出现顶帮锚杆不接顶时,要重新补打锚杆。网要展开铺平,贴紧顶板和煤帮,用锚杆托板压紧,搭接处每隔200mm,用双股6号铁线逢环必联。螺母的拧紧力矩不小于100N・m。锚杆、锚索安装前,必须用压风将孔内煤岩粉、水等吹洗干净。锚杆端部必须推至眼底,尾部外露长度不小于50mm。

5)锚杆、锚索安装,必须按作业规程规定的施工操作程序进行,用锚杆(索)将药卷送至孔底后,用搅拌装置边搅拌,边用边迅速向孔底推进锚杆(索),待药卷得到充分搅拌后停机,搅拌时间为30s,搅拌要连续进行,中途不得停顿。锚杆搅拌后上托盘,1h后二次预紧,锚索搅拌凝固1h后上托盘张拉。其预紧力必须达到设计要求,托盘要紧贴岩面。

五、顶板观测

1)锚网索梯支护巷道按设计要求每隔50m布设1个观测点,断层及围岩破碎带、应力集中区、交岔点等特殊地点加设观测点,顶板离层仪安设在巷道顶板,巷道断面中部,深基点固定在顶板上方8m处,浅基点固定在顶板上方4m处。

2)观测点实行挂牌管理,牌板上写明监测点号、安装人员、安装日期和初始数据,并指定专人负责观测数据,填写原始记录,建立观测档案。

3)施工巷道每间隔5米,在巷道中部打一根圆木,做为中心信号顶子,做为直观观测。

当顶板离层仪数值发生变化或信号顶子有压弯、压裂现象发生时,立即上报上级领导,采取相应措施进行自理。

该项技术成功地解决了围岩松软破碎,受地质构造和采动影响的巷道支护难题,扩大了锚杆支护范围。由于支护质量的提高,支护速度的加快,掘进进尺得到明显提高,大大降低了巷道的支护成本,巷道的巷道修复率由原来的13%降到了4%。

使用锚杆支护技术,提高了巷道支护可靠性,有利于矿井安全生产。通过深入研究及推广,最终将彻底取替棚式支护,实现巷道支护锚杆化,降低了成本支出,减轻工人劳动强度,改善作业环境,实现高产高效。