大断面巷道综掘一次成巷锚杆支护试验研究.pdf

第 “卷 第“期 年月 采矿与安全工程学报 ; 作者简介许帮贵; “ “ 男 安徽省合肥市人 高级工程师 从事采矿工程方面的研究8 “ “ J 3 NK / A , 4 * 3 ’ KN / - 4 / * 0 / K , / 3 NK 3 K K - , , 5/ *4 3 ’ * Y 3 5 ’ ’ N Q 5 K * N’ 3 * ’ - - 4’ -“ J C 3 N4 3 * ’ , ’ 0 5’ -Z ’ , 4 K ’ 4 / * 0 锚杆支护是一种新的回采巷道支护形式 与传 统的支护方式相比 在改善支护效果 8 我国也把锚杆支护作为回采巷 道支护改革的技术途径和重点8 淮北矿业集团在推广应用煤巷锚杆支护方面 近年来取得了长足进步 并已基本完成“ CJ ; 号主采煤层的实体 A8根据钻孔资 料及在切眼附近打钻取样及有关资料可知 ;J层煤为主采煤层“ 倾角C _ ’; _“ 厚8 J’ C8 A“ 平均“8 A8煤层赋存较稳定“ 煤层结构简 单“ 9‘8 J’;8 8 煤尘具有爆炸危险性“ 爆炸指数 为; 8 “ Cc“ 煤为瘦煤“ 着火点高“ 不易自燃8 J层煤直接顶由多层灰黑色泥岩及砂质泥 岩组成“ 厚度为8 ’8 JA“ 含植物叶片化石“ 草 帽 状顶板“ 较为破碎“ 稳定性差8 J’8 JA“ 含植物根茎化 石 A左右8 “该采区水文地质条件简单“ 主要是受煤层 顶底板砂岩裂隙水的影响8 C工作面机巷规格宽a高‘“8 Aa8 CA“ 切眼规格为J8 Aa8 A8 J“ J C 机巷围岩稳定性类别所示8 图;支护结构A D / 0 8 ;2 ’ 4 / * 0K 4 4 3 58 5支护参数设计 58 58 4锚索参数设计 锚索布置应尽可能避开顶板岩层的潜伏破坏 高度范围“ 锚索所形成的加固带应重叠相交“ 方能 够控制围岩 B*8 ;锚固长度’ 锚索的构成材料有钢筋’ 高强钢丝和钢铰线8 钢铰线为一组钢丝以螺旋状沿同一根纵轴绕转而 成“ 纵轴由一根直钢丝构成“ 采用国产通用钢铰线 低松驰; 级“ 规格aJAAf;aJ8 AA‘ ; J8 CAA8 根据国家标准O M 9K 4 C9 K “ ; 式中 ’为锚索的锚固长度“AA为锚索体直 径“ C;‘; J8 CAA 9AA 8 9AA 8 8 将有关数据代入式 ; 可得’‘ J A8考虑 到J煤围岩条件较差以及其它不利因素的影响“ 将 安全系数取为A‘“ 则得’‘;C ; BAA8 根据工程实践经验“ 选用;个g “ J 和个 S “ J 低稠度树脂药卷作锚固剂“ 采用 钻头打 钻“ 则实际锚固长度为 ’H卷 孔4 索 J C C “AA1’ 故满足要求8 锚索长度’ 按悬吊作用计算锚索参数“ 首先确定潜在破坏 范围“ 见图8 按英国的计算方法“ 潜在破坏最大高度 ; J- “ -为巷道宽度“‘;8 JaJ8 ‘B8 A ;B“ 采矿与安全工程学报第 “卷 根据所给的地质条件 按不完全冒落考虑 其 潜在的冒落范围为8 JA厚的砂质泥岩直接顶8 按悬吊作用考虑锚索长度 则最小长度为按不 完全冒落计算 则 ’1; J J “8 “ “ 一 般应满足’8顶锚杆长度’顶 8 JA8 则顶锚杆长度’顶为 ’顶 “ J 式中 ;为锚固长度 取;‘8 JA;;为顶锚杆外 露长度 取; ;‘8 ;A 故得’顶‘;8 JA8 根据技术规范中锚杆长度系列 取’顶‘ 8 A8 帮锚杆长度’帮 首先确定两帮非有效承载区宽度; H ; H9 ;9 - H4; - H; “ 式中 9为煤体普氏系数 取9‘; - H为巷道顶 板等效跨度 - H‘C A 将9 J‘; - H‘C A代入式“ 计算可得 ’ H‘; “A 帮锚杆长度’帮为 ’帮; “ B 式中 K为帮锚杆伸出非有效承载区的最小锚固深 度 K‘ A;;为锚杆外露长度;;‘ ;A 将有关数据代入式“ B 计算得’帮‘; A根 据技术规范中锚杆长度系列 取’帮‘; A8 “锚杆间排距 锚杆间排距的几何平均数 A锚A护 “L L; 94; 9 “ ; “ 式中 A锚为锚固方式系数 端头锚固取; A护为 护顶方式系数 钢筋梁取; ; L为岩体完整性系 数 根据围岩条件取L‘ B J 9为围岩普氏系数 取9 ‘C 将有关数据代入“ 式计算可得‘ A8 根据 先取顶锚杆间距间‘; A 则顶锚 杆每排根数为C根“ 切眼顶板锚杆每排为根 帮 锚杆每排布置“根 故排距为排‘间‘ A 取排‘ A 按间.; ’排.; ’校核均符合要求 支护主要参数及要求 锚索排距B AA 每眼使用g “ J 树脂卷 ;卷S “ J 树脂卷卷 锚索端头外露不大于J AA 沿切眼方向安装槽钢 托盘和锚具 槽钢紧贴 顶板8顶 板 锚 杆 株 排 距; a 每 眼 使 用 S “ J 树脂卷;卷 顶板破碎时 先上金属网 锚杆 上再装钢带8帮锚杆使用铁丝锚杆 株排距 a 煤帮易片时还应加挂金属网8 6施工工艺 “ J C 机巷及切眼采用F. J 型综掘机掘进 全断面一次成巷施工工艺8后路采用刮板运输机出 煤 循环进度8 A 每班多循环作业8顶板使用风 动锚杆钻机打眼和安装锚杆 两帮采用风动煤钻机 打眼8顶锚杆紧跟迎头施工8 68 4锚杆施工工艺 巷道掘出后 先施工顶板中间锚杆 再施工两侧 锚杆8顶锚杆施工工序为 综掘机落煤及装煤运煤0 打顶锚杆孔0清孔0铺设梯子梁0放入树脂卷 组 装锚杆0开动锚杆机搅拌树脂卷0停止搅拌并保持 气腿推力等待固化0拧紧螺母“ 采用扭力板手 扭矩 不低于; “9*A 8一排锚杆施工完毕 即可进入 B“ 第“期 许帮贵等大断面巷道综掘一次成巷锚杆支护试验研究 下一循环8顶锚杆的施工“ 要严格控制眼孔深度及树 脂搅拌时间“ 并做到二次紧固螺母“ 保证锚杆的锚固 力及初锚力“ 以便及时有效地支护顶板8帮锚杆施工 可同时进行“ 滞后顶锚杆“ ’ J排8 68 5锚索施工工艺 丈量锚索长度“ 定好眼位“ 打眼“ 清孔8用锚索 将树脂药卷缓缓送入钻孔“ 安上专用驱动头用索体 一端将树脂卷顶到眼底“ 然后匀速开动打眼机“ 边 推进边搅拌“ 搅拌 ’“ K后“ 停止搅拌“ 并保持 打眼机推力约“A / *后“ 卸下打眼机和专用驱动 头8锚固剂固化 A / *后“ 进行张拉8张拉前首先 将孔口找平“ 安装槽钢 垫板及锚头“ 将槽钢托至紧 贴顶板“ 然后上锚具“ 用张拉千斤顶套在索具上“ 启 动油泵张拉“ 使锚索达到预紧力“ 预紧力不小于 ’; [ 9“ 卸张拉千斤顶“ 施工完毕8 68 6综掘机直接转弯施工切眼工艺 传统的掘进机施工切眼方法“ 是采用放炮法先 掘进施工; A“ 再将掘进机重新安装施工“ 这种方 法不利于安全生产“ 造成支护成本增加8 “ J C 机巷 施工到预定位置即转入开切眼施工“ 施工前按比例 做出掘进机转弯掘进平面图“ 找出掘进机的转弯运 行轨迹8由于整机转弯“ 三岔门处巷道断面较大“ 施 工时“ 对该段锚杆及锚索布置进行了特殊规定“ 加 大支护密度“ 增加了树脂的锚固长度8掘进机每前 行;个排距时“ 及时按规定打上锚杆 锚索支护顶 板“ 确保施工安全8 经济效益比较和社会效益分析 8 4经济效益分析 采用锚杆支护初期材料费投入低“ 同等条件 下“ 机巷的材料费投入比架棚支护节约; C 8 ; J元 A“ 相对减少“ 8 Jc 切眼的初期材料费投入比架 棚支护节约 B ;8 元A“ 相对减少C ;8 c8 J层煤巷道围岩较为松软破碎“ 切眼棚式支护 时“ 支架弯曲变形“ 失修严重“ 甚至发生冒顶事故8 若采用锚杆配合锚索支护“ 将延长过去棚式支护的 维修周期“ 甚至达到在整个服务期限内基本不需大 量维修“ 经济效益十分可观8 “ J C 切眼采用掘进机整机转弯 锚梁支护一 次成巷施工“ 减少了设备撤除 安装时间“ 省去了架 棚支护先掘后扩的环节“ 实现了打眼安装一体化“ 为快速掘进创造了有利条件8切眼长 ; A“ 施工 工期为; JN“ 比传统的架棚支护缩短工期C JN“ 节 省工时 J个8此外“ 因掘进机整机转弯“ 减少了 放炮对三岔门处顶板破坏“ 有利于安全生产8 8 5社会效益分析 提高支护的可靠性“ 有利于矿井的安全生产“ “ J C 3 8F , / 4 / ’ *’ -Z ’ , 4K ’ 4/ * W / 5 A / * 3 “ ; “ 8 dF9O L / , ’ * 0“OFT “ ; “ 8 B’何满潮8中国煤矿锚杆支护理论与实践.’8北京 科学出版社“ C8 ’陈勇“ 于新锋“ 柏建彪8复合顶板巷道锚杆锚索支护技 术探讨’8能源技术与管理“ J B8 GL6 9X ’ * 0“XUW / * 0 - 3 * 0“M F R / * Z / ’ 8 H / K K K / * 0’ *Z ’ , 4 * N Z , 3K ’ 4 / * 04 3 * / e 3’ -4 3 ’ A , 3 \ ’ ’ -’86 * 3 0 5I 3 * ’ , ’ 0 5 * N . * 0 3 A 3 * 4“ J B8 “B“