煤巷快速掘进锚网索支护技术实践与分析
摘要:针对七一新发煤业公司北翼五采区专用回风巷采用煤巷快速掘进技术后,原有支护方式已不能满生产需要的情况,提出了适宜该矿具体地质条件的煤巷快速掘进锚网索支护技术,并通过现场实践和支护效果监测分析,充分肯定了锚网索联合支护技术在控制巷道围岩变形,保证矿井正常安全生产,提高了煤矿企业经济效益。

关键词:快速掘进锚网索支护围岩变形
1 工程概述
在煤矿企业生产中,煤矿巷道实现快速掘进是煤矿企业保持稳定高产高效的基础,但巷道支护技术日益成为影响煤矿煤巷掘进速度的重要因素之一。

近年来锚杆支护技术的发展,大大增强了煤矿巷道支护效果,提高了煤矿巷道的掘进速度,降低了工人劳动强度,为煤矿企业扩大产能、提高效益具有重大意义[1]。

七一新发煤业公司北翼五采区专用回风巷改炮掘为综掘机掘进后巷道掘进速度得到很大提高,迫切需要对原来已不适用的支护技术进行改进优化。

五采区专用回风巷设计原长度1180 m,所采煤层为山西组3#煤层,3#煤层于本区域分为上、下两层,本工作面沿3#上层煤顶板掘进,3#上煤层平均厚度为2.0 m,平均倾角7°,不易跨落,煤层层理分明,节理发育,地质构造简单,煤层直接顶板为砂质泥岩、细质砂岩,底板为泥岩、砂质泥岩。

2 快速掘进影响因素分析
由于该矿北翼五采区专用回风巷采用综掘机掘进,掘进速度大大提高,经过现场实地调研和与该矿工程技术人员沟通,分析认为该矿原有支护方式已经远远不能满足现在掘进速度,另外考虑该巷道所处的不利地质条件,必须提出更加适宜的支护方案。

经分析,影响的因素主要包括以下几点[2]。

(1)地质条件特殊,加剧了巷道围岩的支护难度。

北翼五采区专用回风巷在掘进中破底板岩层掘进p(3)原有支护方式不适宜。

该矿原有支护方式不能有效抑止巷道围岩的移动和变形,巷道围岩受到扰动破坏后巷道断面急剧减小,严重威胁矿井的正常安全生产。

该矿使用的托盘参数不合理,尺寸偏小且厚度较薄,支护系统整体刚度偏小,并且由于锚索预紧力大于锚杆的预紧力,不及时进行再次紧固导致锚杆的支护能力没有有效发挥。

(4)工序混乱,施工组织不完善。

由于种种原因该矿采用平行作业的方式并没有强调工序间的相互配合,上道工序没有为下道工序做好充分的准备,导致多工序作业的配合较为混乱,施工组织不完善,做了很多不必要的重复工作,导致工作效率不高。

3 锚网索支护技术设计
北翼五采区专用回风巷为矩形断面,毛断面规格:宽4.7 m,高3.1 m,净断面规格为:宽4.5 m,高3 m。

为了配合该巷道的快速掘进作业,优化
巷道支护参数是一个主要措施,矿技术部门与有关专家经过对现场进行勘查论证,对原巷道支护参数作了科学调整,拟采用锚网喷联合支护技术[3]。

初次支护均采用高强树脂锚杆配合高强锚索的组合支护系统;永久支护在巷道掘进成型后,进行全断面喷射混凝土支护,具体的支护断面图。

3.1 顶板支护方式及参数
顶板具体的支护方式为锚杆间距800 mm,排距800 mm,每排布置6排锚杆;锚索的布置采用沿巷道布置二排锚索,每排锚索间距1.6 m,距帮1250 mm处分别打设一排的布置方式;顶板两帮侧的顶锚杆垂直于顶板向外偏10°,其余锚杆和锚索全部垂直顶板打设。

支护材料:锚杆为杆体为22#左旋螺纹钢,杆尾螺纹M24,长2.4 m 的锚杆;锚杆采用两支树脂药卷加长锚固,一支规格为K2350;另一支规格为Z2350,钻孔直径为28mm,锚固长度为1270 mm;托盘采用尺寸为150×150×10 mm的高强度托盘;锚索为φ17.8 mm,长度7.5 m,1×7股高强度低松弛钢绞线;锚索采用树脂加长锚固,采用三支Z2350树脂药卷锚固,钻孔直径φ28 mm;锚索托盘采用300×300×16 mm高强球型托盘;护网采用规格为4000×1000 mm,网孔规格为50×50 mm的焊接钢丝网片,相邻网搭接100 mm,16#绑丝联结,双丝双扣,每扣拧结圈数不少于3圈,联结间距不大于200 mm;托梁采用Φ16 mm,长度4300 mm圆钢焊接而成的梯子梁。

3.2 巷帮支护参数
巷道两帮的支护方式为每帮4根,每排8根锚杆,间距800 mm,排距800 mm;锚杆角度为靠近顶板的巷帮锚杆安设角度为与水平方向呈+10°,距底板400 mm处的帮锚杆安设角度与水平方向呈-10°,其余锚杆水平布置。

支护材料:锚杆为杆体为22#左旋螺纹钢,杆尾螺纹M24,长2.0 m 的锚杆;锚杆采用两支树脂药卷加长锚固,两支规格为Z2350树脂药卷,钻孔直径为28 mm,锚固长度为1270 mm;托盘采用尺寸为150×150×10 mm的高强度托盘;护网采用规格为3000×1000 mm,网孔规格为50×50 mm的焊接钢丝网片,相邻网搭接100 mm,16#绑丝联结,双丝双扣,每扣拧结圈数不少于3圈,联结间距不大于200 mm;托梁采用Φ16 mm,长度2800 mm圆钢焊接而成的梯子梁。

4 支护效果分析
为了有效监控巷道围岩变形破坏情况,特对北翼五采区专用回风巷掘进后一段时间的锚杆的拉拔试验和巷道围岩变形情况的观测。

经整理对比分析,该巷道采用锚网索支护技术,并进行喷浆封闭围岩的支护措施后,巷道的围岩变形控制在一定的范围之内。

锚杆的拉力≥150 kN,锚索的拉力≥200 kN;巷道顶底板平均变形量控制在30 mm以下,巷道两帮平均变形量控制在25 mm以下,巷道没有明显的喷体开裂、围岩变形严重现象,整体支护效果较好,达到了预期的效果。

5 结论
(1)北翼五采区专用回风巷采用锚网索联合支护技术适应了巷道的快速掘进,有效地控制了巷道的围岩变形,说明锚网索支护技术在控制快速掘进煤巷的围岩变形取得了良好的效果,保证了矿井的安全高效生产。

(2)强调工序配合,完善生产组织非常必要。

强调工序间的相互配合,通过科学的劳动组织可以大大提高工作效率,而且能够保证巷道的施工质量,提高巷道支护的可靠性。

参考文献
[1]胡志云．煤巷锚杆支护快速掘进技术分析[J]．科技与企业,2012(17)．
[2]侯朝炯,郭励生,勾攀峰．煤巷锚杆支护[M]．北京:中国矿业大学出版社,1999．
[3]吴钟干．优化支护方式实现快速掘进[J]．煤炭技术,2010(11):68-69．。