全煤锚网巷道支护技术研究.pdf

2 0 0 5 年第2 期 河 北 煤 炭 。 。萎 糍 -巍 臻 藏 瓣 全煤锚网巷道支护技术研究 江 产鑫 开滦精煤股份有限公司 范各庄矿业分公司．河北 唐山0 6 3 1 0 9 2 7 摘 要 介绍 了开滦 范各 庄矿业分公司在全煤巷道条件下使用锚杆支护技术 的经验 ， 分析 了大断面巷 道中应用锚索补强的作用机理， 评价 了该技术应用的技术效果与经济效盏。 关键 词 全煤巷道 ； 锚 网支护 ； 技 术经济分析 中图分 类号 T D 3 5 3 ． 6 文献标识码 B 文章编 号 1 0 0 71 0 8 3 2 0 0 5 0 20 0 2 70 3 S t y d y o n t h e f u l l c o a l a n c h o r n e t t u n n e l s u p p o r t t e c h n o l o g y J I AN G Gu a n gx i n l 工作面概况 B 2 5 2 1 工作面位于二水平南五石门十二煤层 ， 具体布置如图 l 所示。该煤层为复杂结构厚煤层 ， l 2 煤 层 与 l 2 ． 5煤 层 合 区， l 2煤 层 平 均 厚 2 ． 9 2 m， l 2 、 5 煤层平均厚 3 ． 0 m， 夹矸平均 0 ． 2 m 。1 2煤层与 l 2 ． 5煤层平 均总 厚度 6 ． 1 2 m， 煤 层平 均倾 角 7 。 。工 作面平均走 向长 7 5 2 m， 倾斜长 l 1 4 m。 、 、 ～ 、 ～ 2 4 2 9风道 25 山 图 1 B 2 5 21工 作 面 布 置 该工作面采用轻型放顶煤开采方法 ， 采 l 2 ． 5煤 层 ， 放 l 2煤层 ， 巷 道沿 l 2 ． 5煤层 掘进 。掘 进方式 采 用 S 一1 0 0型掘进机 。 全断面一次成巷， 配合 S G w一 4 0型刮板输送机 和 D S S P 8 0 0 ／ 27 5型可伸缩带式 输 送 机运煤 。 2 锚杆支护设计机理 2 ． 1 围岩 变形破坏特点 该工 作 面煤 层 为 复合 厚 煤层 ， 根据 临 近 2 4 2 9 S 工作 面掘进与 回采巷 道 围岩矿 压显 现规 律 ， 具 有 以 下特点 1 巷道顶板 巷道开挖后 ， 顶 板表层 附近 的顶 煤在水平载荷作用下发生剪切扩容 ， 从而出现松动， 松动后的顶煤传递水平载荷的能力大幅度降低 ， 水 平载荷逐步 向上部转移 ， 形 成新 的剪切破坏 区 ， 直至 达到应力的新 的平衡 当顶煤 出现松动后 ， 各块体 间很难象岩层那样形成稳定的嵌合关系来维持 自 稳 ， 在 自重和上部煤体剪切扩容产生的膨胀压力作 用下顶煤 很容易发生松塌性 冒落 。对 于整体性很差 的煤层 如断层带 附近 、 顶煤 在受 水 平载荷作 用之 前就 已经发生松动 ， 此 时 ， 可能在巷道掘进期 间便 由 于 自重的作用而直接 冒落 。 2 巷道 两帮 巷道开挖 后 ， 巷 道两 帮在垂直应 力作用下将 出现两组 共轭 剪切 滑移 面 ， 它不 断 向深 部扩大， 将使煤体发生侧向膨胀并出现松动 ， 由滑移 面与煤壁 临空面所分 割 出 的煤 体 还会发 生松 塌 ， 形 成片帮。这直接导致煤体对顶板的支护作用 的降 低。如果煤层与顶底板岩层之间的胶结不好 ， 煤体 从顶 、 底 板之 间向外挤 出会 更强烈 。 2 ． 2 锚杆作用机理分析 利用锚杆的悬吊作用 、 组合梁作用 、 组合加固拱 作用和挤压 加固作用 等 支护作 用 ， 在 围岩 变形 的早 期阶段 ， 在应力可 能超 过 岩石强 度 的 区域 对岩层 进 行加 固 ， 尽可能提高其 自承能力或 承载能 力 ； 在围岩 变形的中期阶段对已出现破坏的岩 煤 体进行加固 可显著地提高围岩的残余强度 ， 从而使其继续保持 较高的传递应力的能力， 避免应力向深部岩体转移， 形成新的更大的破坏区。在围岩变形的后期阶段平 衡由破裂面或破坏区边界所分割出的已过分松动或 维普资讯 2 8 河 北 煤 炭 2 0 0 5 年第2 期 与母岩脱离而不能有效传递应力的岩 煤 体所承受 的载荷 自重 深 部岩 体 的膨胀 压力 ， 阻止其发 生 冒落或松 塌 。 3 支护对策及参数选择 3 ． 1 支护 对策 1 使 用锚一 梁一 网一 索联 合 支护 ， 保 持顶 板 锚杆 支护的整体性 。 2 在 受邻近动压影 响的巷道使 用长角锚 杆 。 3 在 断层附近增加顶锚杆 和锚 索的密度。 4 在无 条件打锚杆 的区域使用 金属支架。 3 ． 2 参数选择 该工作 面位 于 2 4 2 9 S工作面南侧， 参考 2 4 2 9 S 工作 面锚 网支护参 数 并对其 优 化 ， 确定该 工作 面巷 道支护参 数如下 巷道断面为梯 型 ， 宽 4 ． 2 m， 高 3 ． 0 m。采用 树脂 加长锚 固锚 杆组 合 支护 系统 ， 并进 行锚 索补 强。顶 部采用 , ／, 2 0 m 7 2 4 0 0 m m等 强锚 杆 6根 ， 配合 B H W 一 7 5 0 2 5 0 2 ． 7 5型 w 钢带粱和 1 0 铅丝编织成 的菱形金属 网。锚索材料为直径为 1 5 ． 2 4 m m， 1 7 股高强度低 松弛 预应 力钢 纹线 ， 对 本 区域的 煤层顶 板柱状 图进 行综 合 分析 ， 锚 索 长度确定 为 8 ． 0 m， 确 保锚 固在顶 板 的粉砂 岩 中 8 0 0 m m以上 ， 间距 2 ． 4 m， 均匀布 置 于巷 道 中部 。两 帮采 用 ／ , 1 2 m m1 6 0 0 m m 钢丝绳锚杆 7根 。顶 帮锚杆 间 排距 均 为 8 0 0 m m， 如 图 2所示 。 图 2 支护断面示意 4 锚梁 网支护工艺 掘进机割出断面后， 用 M Q c 一7 0型风动锚杆机 钻机 ， 钻 顶 板 锚 杆 孔 并 安 装 树 脂 锚 杆 。两 帮 采 用 MQ B一3 0型 风 钻钻 锚杆 孔 。顶 板锚 梁 网 支护 施 工 顺序为 掘进机割煤 、 出煤一临时支护一看线定眼位 一 钻锚杆孔一铺 网一 上 w 型钢 带一 安装 锚 杆一 安 装托盘 、 拧 紧螺母 。两 帮锚 网支护施 工顺序为 刷 帮 一 钻锚杆孔一挂 网一安装锚杆一上托 盘一用 风动张 拉千斤顶张拉 。 5巷道变形观测结果分析 5 ． 1 巷道围岩表面位移观测 具体观测结果如表 1 。由表 中数据分析可知 锚 杆支护巷道在掘进期 间变形不明显 ， 巷道开掘后煤层 顶板活动较 小。掘进 对 支护 巷道 的影 响一般 为 4～ 5 d ， 当顶板较软、 层理发育时掘进对支护巷道的影响 可达 7～ 9 d ， 以后随着掘进 的逐渐前移 ， 巷道进入稳定 变形期 。顶板 的好坏 及支护的质量直 接影响 到巷 道 变形速度 。观测结果 表 明， 由于锚杆 主动 、 有效地 支 护了顶板， 巷道垂直位移量值小， 而水平位移量值较 大， 2 5 2 1 准备巷道围岩变形情况如图 3所示。 图 3 2 5 2 1准 备 巷 道 围岩 变 形 曲 线 5 ． 2 顶板离层情况 采 用顶板 离层指 未仪测 试顶板 岩石锚 固区内 、 外位移值 ， 每个 测 点 内设一 个 L B Y一3型顶 板 离层 仪 ， 基点 位置为 2 ． 0 n l 、 8 ． 0 m； 打孔深度 8 ． 1 m。由观 测结果看 出， 掘进 期 间 ， 顶 板离 层仪 指示 无变 化 ， 因 此证明锚杆起到了可靠的支护作用。 5 ． 3 锚杆锚 固力情况 锚杆锚 固力 抽 检 ， 采 用锚 杆 拉 力计 进 行 测试 。 从施 工开 始到 结束 共抽 检顶 部锚 杆 7 5根 ， 合格 7 5 根 ， 合格 率 1 0 0 ％ ， 帮部 锚 杆 1 5 0根 ， 合格 1 5 0根 ， 合 格率 1 0 0 ％。 6 技术效果与经济效益 1 j 选择了合理的锚网支护方式， 由于该方式 维普资讯 2 0 0 5 年第2 期 河 北 煤 炭 2 9 轻 放 支 架 在 大 倾 角 特 厚 煤 层 开 采 中 的 应 用 赵 国宏 开滦集团 唐山矿业分公司．河北 唐山0 6 3 0 0 0 摘 要 过 去 ， 大倾 角煤层 开采 多用古老 落后 的“ 落垛” 方法 ， 回采效率和 资源 回收率都很低 。近年来 ， 开滦唐 山矿业公 司引进 了轻放开采技术并获得 了成功。 关键词 轻放开采 ； 大倾 角 ； 特厚煤层 中图分类号 T D 8 2 3 ． 2 3 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 71 0 8 3 2 0 0 5 0 20 0 2 90 2 Ap p l i c a t i o n o f t h e l i g h t s u p p o r t i n t h e l a r g e d i p a n g l e e x t r e me t h i c k c o a l s e a m r e c o v e r y Z HAO Gu o - h o n g 1 概 述 开滦 唐 山矿 业公 司是 一座百 年老矿 ， 煤 层赋存 情况变化较大。生产区域在逐渐向新区域转移 ， 新 区域煤层 赋存倾 角在 2 9～3 6 。 之间 ， 属倾 斜煤层 。这 么大倾角 的煤层 在 开滦 唐 山矿 业公 司开 采是 首次 。 当使用的综采 、 综放设备不适用这么大的倾角煤层 的开采 。这 成 为制 约 唐 山矿 业公 司 安 全生 产 的 难 题。为解决此难题 ， 该矿引入了轻放开采技术。通 过分析与探索 ， 实施一系列轻放支架防滑、 防倒 、 顶 板控制及伪倾斜 开采 等措 施 ， 为大倾 角厚煤 层工 作 面机械 化开采 开辟 了一条新路 。 2 工作面概况 7 4 9 1 E工作面位于 1 2水平西翼三石门， 为 8 、 9 合区煤层。工作面走向长度 3 5 5 m， 斜长 8 1 m ， 煤层 倾 角 3 8～2 8 。 ， 平 均 3 0 。 ， 煤 层 厚 度 9 ． 8～1 3 m， 平 均 锚杆锚 固力大 ， 锚 固性 能好 ， 有 一定 的预 应力 ， 改善 了巷道围岩应力状态， 提高了自承能力， 达到了有效 控制 围岩 变形 的 目的 。 2 通过巷 道围岩受力 、 变形监 测可知 ， 选择 了 合理的锚网支护参数， 使巷道围岩得到了有效支护 ， 保证 了巷道稳定可靠 与使 用安全 。 3 采用该 支护方式 ， 取 得 了较好 的经济效 益 。 帮锚杆 采用钢丝绳 锚杆 ， 较 圆钢锚 杆节 省每套 节省 1 1 ． 4 m， 属沉 积稳定煤 层 。老 顶 为灰色 砂质 泥岩 ， 厚 5 ～ 2 0 m ； 直接顶为浅灰色泥岩 ， 厚 2 m， 老底为浅灰色 砂质泥岩 ， 厚 2～6 m， 顶 板 为 Ⅱ级 Ⅱ类 顶 板 ， 属来 压 明显 、 中等稳定 顶板 。工作面配备 的支架 为 基本支 架 Z F Q 2 4 0 0 -- 1 6 ／ 2 4 ； 过渡支架 Z P T 2 6 0 0 --1 6 ／ 2 4 。 3 轻放支架应用初期出现的关键问题 1 由于工作面倾角较大， 运输机易下滑。 输送 机下滑往往牵动支架下滑， 损坏拉后部运输机千斤 顶 ， 运输机机头和转载机不能正 常搭接 ， 给工作面 回 采造成较 大困难。 2 由于工作面煤层倾 角较大 ， 支架易产生下 滑 、 倾倒 问题 ， 这些 问题 会 引起 工作 面条件 恶化 ， 带 来不安全因素 ， 导致生产不 能正 常进行 。 4 支架失稳原因分析 6 ． 5 元 ， 经济效益十分可观。 作者简介 江广鑫 1 9 7 4一 ， 男 ， 河 北 唐 山人 ， 助 理 工 程 师， 开滦精煤股份有限公司范各庄矿业分公 司掘进二队技术副 区长。 收稿 日期 2 0 0 5一O l 一1 5 ；编 辑 邢 芳 维普资讯