锚杆补强支护在华胜煤业公司井下巷道的应用

2015-09-28 190 0

   【摘要】本文介绍了矿井首采3101工作面长度为180m,3101辅运巷、皮带巷、回风巷长度各为1700米,断面为梯形,支护为12#工字钢支护,棚间距700mm,顶部挂网,两帮采用4-6-4盘帮构顶。工作面在推进过程中,3101辅运巷受采动压力的影响,巷道底鼓、支架变形造成巷道无法使用。后经过对3101辅运巷采用锚杆+锚索组合支护方案进行补强支护后,顶板移近量为0-1.3厘米,基本没有大的变化,巷道再未发生巷道底鼓、支架变形的情况。
 
  一、概况
 
  山西蒲县华胜煤业有限公司是2009年经山西省煤矿兼并重组资源整合矿井。井田面积8.9611km2,生产规模为0.90Mt/a,主要可采煤层为山西组2、3号和太原组9、10、11号煤层;2号煤层在整合前已大面积开采(大都为巷柱式、刀柱式或房柱式开采),3号煤层小范围已开采;现开采3号煤层、平均厚度2.2m,煤层结构为0.5(0.6)1.1。采煤方法为走向长壁后退式,3#煤层顶板:多为粉砂岩、泥岩。岩性灰黑色、性脆,胶结较好。单项抗压强度36.7-51.4MPa;单项抗拉强度1.34-1.98MPa;抗剪强度3.85-6.15MPa。据小窑调查,顶板为中等稳定,较好管理,隔水性能好。
 
  3#煤层底板:多为粉砂岩、泥岩。岩性灰黑色,块状、性脆。单项抗拉强度1.34-1.98MPa;抗剪强度3.85-6.15MPa。遇水易泥化,在一定条件下(顶面来压)易发生底鼓现象,但隔水性能好,属不稳定底板。
 
  井田内现开采3#煤层,充水水源主要为顶板砂岩裂隙水和2#煤层采空区积水,于地层总体向东南倾斜,西南部埋藏较浅,并在井田边界外出现2#煤层露头,这样顶板砂岩裂隙水与基岩风化带裂隙水发生水力联系,顶板裂隙水相对较大,由于施工区域2#煤层已大面积开采,都以形成采空区,并在采空区内已有积水,2#煤层和3#煤层层间距在2-8米之间,所以应对防治水和顶板管理为重点。
 
  二、施工概况
 
  3101辅运巷长度为1700米,断面为梯形,支护为12#工字钢支护,棚间距700mm,顶部挂网,两帮采用4-6-4盘帮构顶。3101辅运巷施工完工6个月后,3101工作面开始回采,回采工艺为综合机械化采煤、一次采全高、全部垮落法顶板管理。回采工作在推进150米左右时3101辅运巷受采动压力的影响矿压显现开始明显,出现巷道底鼓、支架变形造成巷道无法使用。在这种情况下我们在超前回采推进工作100米,开始对3101辅运巷采用锚杆+锚索组合支护方案进行补强支护。

  三、施工方案选择
 
  根据施工实际情况,经过反复论证,在3101辅运巷支护为12#工字钢支护,棚间距700mm,顶部挂网,两帮采用4-6-4盘帮构顶的基础上,采用锚杆+锚索组合支护方案。超前回采推进工作100米开始补强支护,虽然施工成本增加了一些,但施工安全和质量有保证,综合现场实际考虑,采纳了本方案。

  四、方案实施
 
  (一)顶板支护
 
  1、锚杆
 
  锚杆形式和规格:杆体为20#左旋无纵筋螺纹钢筋,钢材为335#锚杆专用钢,长度2200mm,杆尾螺纹为M22。
 
  锚固方式:树脂加长锚固,采用两支树脂锚固剂,规格为MSK2335。钻孔直径为28mm,锚固长度为1300mm,设计锚固力105kN。
 
  锚杆配件:采用拱型高强度托板,钢号不低于Q235,配合球形垫和减阻尼龙垫圈,托板高度要求不低于36mm,托板厚度不低于8mm,承载能力不低于154kN。
 
  锚杆布置:5-3-5布置,锚杆间距800mm,锚杆排距700mm。
 
  锚杆角度:中间锚杆垂直90°岩面打设,两边锚杆打设角度为75°。
 
  2、锚索
 
  层间距大于6.5m时:
 
  锚索形式和规格:锚索材料为17.8mm、1x7股高强度低松弛预应力钢绞线,长度6300mm,钻孔直径28mm,采用一支MSK2335和两支MSZ2360树脂锚固剂锚固,锚固长度为1755mm;锚索托板:采用300mm×300×12mm高强度可调心托板及配套锁具,托板厚度不低于12mm,托板高度要求达到60mm,承载能力不低于350kN;锚索布置:间距1600mm,排距1400mm;锚索角度:锚索全部垂直岩面打设;锚索预紧力:锚索要求超张拉至200kN,损失后预紧力不低于180kN。
 
  层间距>3.5m,<6.5m时:
 
  锚索形式和规格:锚索材料为17.8mm、1x7股高强度低松弛预应力钢绞线,长度3500mm,钻孔直径28mm,采用一支MSK2335和两支MSZ2360树脂锚固剂锚固,锚固长度为1755mm;锚索托板:采用300mm×300×12mm高强度可调心托板及配套锁具,托板厚度不低于12mm,托板高度要求达到60mm,承载能力不低于350kN;锚索布置:间距1600mm,排距1400mm;锚索角度:锚索全部垂直岩面打设;锚索预紧力:锚索要求超张拉至200kN,损失后预紧力不低于180kN;层间距小于3.5m时:采用锚杆支护。
 
  (二)特殊地段的支护
 
  对于顶板破碎、断层带、向背斜周部等构造地段,无法采用锚杆+锚索组合支护,而采用单体液压支柱进行补强支护。
 
  五、取得效果
 
  在3101辅运巷支护为12#工字钢支护,棚间距700mm,顶部挂网,两帮采用4-6-4盘帮构顶的基础上,采用锚杆+锚索组合支护方案进行补强支护后,通过矿压观察验证,顶板移近量为0-1.3厘米,基本没有大的变化,巷道再未发生巷道底鼓、支架变形的情况。
 
  六、存在问题
 
  煤矿井下巷道,尤其是整合矿井施工中,经常会遇到上覆采空的巷道支护,顶板松散破碎等强度不足以维持自身稳定的情况下,锚杆支护无法采用,只能采用单体液压支柱的支护形式,其作用是维持巷道围岩稳定,防止冒顶事故发生,保证施工安全。但是采用单体液压支柱的支护形式效果不是太理想,有待进一步改进。

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