全煤巷道锚网支护在大阳煤矿的应用.pdf

总 第9 1 期 全煤巷道锚 网支护在大 阳煤 矿 的应 用 吉敦云 兰花科技创业股份有限公司， 山西 晋城0 4 8 0 0 0 摘要 文章叙述了全煤巷道锚网支护结构的合理性、 施工管理技术的科学化以及锚网支护技术推广中所 取得的成绩， 同时也针对当前在设计施工中存在的问题 ， 提出了解决和改进的措施。 关键 词 全煤巷道 ； 锚 网支护 ； 应用 中图分类号 T D 3 5 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 5 - 2 7 9 8 2 0 0 7 0 5 - 0 0 1 1 - 0 3 Ap p l i c a t i o n o f Co a l Dr i f t Bo l t i n g wi t h W i r e M e s h i n Da y a ng Co a l M i n e J I Du n - y u n L a n h u a S c ie n c e a n d T e c h n o l o g y C a i n g C o m p a n y ， J i nch e n g 048 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t T h i s a r t i c l e t e l l s a s t h e r a t i o n a l i s m o f c o al d r i ft b o l t i n g w i t h wi r e me s h a n d a c h i e v e me n t s i n t e c h n o l o g y s p r e a d ．I t als o p o i n t s o u t the p r o b l e ms w h i c h e x i s t s i n p r e s e n t d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n an d p r o v i d e s s o me s t e p s t o i mp r o v e i t ． Ke y wo r d s c o al d r if t ；b o l t i n g wi t h wi r e me s h ；a p p l i c a t i o n 大阳煤矿隶属于山西兰花科技创业股份有限公 司， 是一座年产 1 5 0万 t 的高产高效矿井， 实行综放 开采 。在矿井机械化程度 提高 的同时 ， 为确保采掘 正常接替， 对现代采煤方法条件下巷道围岩的控制 提出了更高的要求 ， 因此选择合理 的巷道支护方式 变得越来越迫切。由于综放 面采用全煤巷道掘进 ， 巷道受采动影响存在变形速度快 ， 变形量大的特点 ， 采用传统的棚式支护已满足不了采掘机械化程度提 高后的支护需求， 为此， 在对大阳煤矿地质条件分析 评估的基础上， 根据目 前巷道围岩控制的先进理论， 选择了锚网支护巷道控制 围岩技术 ， 并取得了 良好 的效果。 1 地质力学评估 大阳煤矿现采 3 煤层 ， 该煤层最大厚度 7 ． 0 1 I n ， 最小厚度 3 ． 3 In， 平均 6 ． 5 m m； 煤的平均单轴抗压强 度为 1 0 ． 1 MP a 。煤层直接顶 为 4 ． 5 In左右 的泥岩 和细粉 砂岩 ， 单轴 抗压 强度 分别 为 2 4 M P a和 6 2 MP a ； 基本顶为中砂岩和细粉砂岩 ， 单轴抗压强度分 别为 4 8 M P a和 6 2 MP a 。3 煤层 的底板为泥岩和细 粉砂岩。工作面运输巷、 回风巷和工作 面开切眼沿 煤层底板掘进 ， 瓦斯巷沿煤层顶板掘进。 3 煤层煤样及其顶板部分岩石物理力学特性试 验结果见表 1 。 表 1 3 煤层煤样及顶板部分岩石物理力学特性试验结果 貅 通过对大阳煤矿地质构造及 3 煤层顶底板岩层 力学参数进行分析评估 ， 确定巷道 围岩为Ⅳ类不稳 定围岩。 2 锚网支护原理 目前 ， 较成熟 的锚杆支护理论主要可分为三大 类 一是基于锚杆的悬吊作用而提出的悬吊、 减跨理 论等； 二是基于锚杆的挤压、 加固作用提出的组合梁 理论、 组合拱理论以及楔 固理论等 ； 三是综合锚杆的 各种作用而提出的松动圈支护理论、 锚 固体强度强 化理论、 锚注理论、 整体锚 固结构理论等 。根据大 阳 收稿 日期 2 0 0 7 ． O 1 - 1 1 作者简介 吉敦云 1 9 8 2一 ， 男， 山西晋城人 ， 助理工程师， 从事煤矿技术管理工作。 维普资讯 2 0 0 7年5月 吉敦云 全煤巷道锚网支护在大阳煤矿的应用 第1 6卷第5期 煤矿地质条件， 顶板锚杆支护范围为直接顶范围， 应 依据挤压加固理论和悬吊理论， 遵循使围岩处于塑 性稳定状态的支护原则进行设计 ； 两帮锚杆应在巷 道两侧形成坚 固的挤压加 固带 ， 依据挤压加 固和整 体加固理论， 遵循使围岩处于松动稳定状态的支护 原则进行设计。 3 锚网支护参数选择及材质选用 大阳煤矿 3 1 0 0综放工作面运输巷为 4 m 2 ． 8 m 的矩形断面， 顶板锚杆采用 D1 8 m m、 L 2 ． 0 m的 高强度螺纹钢， 锚杆间距、 排距均为 0 ． 9 m， 锚固剂 选用 2 3 6 0 、 Z 2 3 6 0各一卷； 锚索采用 D 1 5 ． 2 4 m i ll 、 L 6 ． 0 m的低松弛预应力钢绞线 ， 锚索排距 1 ． 8 m， 每排两根 ， 锚 固剂选用 2 3 6 0一 卷、 Z 2 3 6 0两卷， 采 用“ 锚 网 钢筋梁 锚索” 支护方案 ； 帮锚杆采用 D1 6 m m、 L1 ． 8 m的 Q 2 3 5圆钢， 锚杆间距 、 排距 均为 o ． 9 m， 锚 固剂选用 2 3 4 0 、 Z 2 3 4 0各一卷 ， 采用 “ 锚 网 钢筋梁” 支护方案。3 1 0 0综采工作面运 输巷支护 ， 见图 1 。 9 0 0 1 7 o 0 图 1 3 1 0 0综采工作面运输巷支护设计 4 锚网支护施工工艺及要求 4 ． 1 锚网支护施工工序 割煤一联网一 临时支护一锚杆钻机钻孔一安装 锚 固剂和锚杆一上锚杆托板一锚杆钻机搅拌锚 固剂 2 0 4 0 s 一停止搅拌 1 m i n 一用锚杆钻机扭 紧螺 母 。 4 ． 2 施工安全技术要求 1 每班工作前应检查工作面安全情况 ， 严格 执行敲帮问顶 。 2 必须在可靠的临时支护下作业， 严禁空顶 作业。最大控顶距不得超过 2 0 0 0 m m。 3 锚杆的布置和安装必须符合要求。锚杆必 须安装在钢筋梯子梁的卡栏 内。锚杆间排距误差为 1 2 5 0 m m， 锚杆眼深允许误差 3 0 m m， 严禁孔深配 短锚杆。每排中间锚杆垂直安设 ， 靠巷帮的顶锚杆 和靠顶底板的帮锚杆要分别向煤帮侧和顶底板侧倾 斜 2 0 2 5 。 。 4 巷道超挖宽度不允许大于 2 0 0 m m， 当巷道 超挖宽度大于 2 0 0 mm时 ， 应补打锚杆。 5 当顶板破碎或局部 冒落 时， 应及时打超前 锚杆 ， 超前锚杆与顶板夹角不得小于 1 5 。 。 6 锚索施工卸接长钻杆时 ， 人员要站在眼位 一 侧 ， 避免钻杆滑脱落下伤人。 4 ． 3 锚固质量检查及围岩动态监测 锚固质量检查 的主要内容有 锚 固力 的拉拔检 查， 锚杆预紧力检查、 顶板离层动态监测等。 1 锚固力 的拉拔检查 工艺及数据分析 。检 查锚杆锚 固力应在现场进行拉拔试验， 每 5 0 0根或 5 0 0根以下随机抽样检查 4根 顶板 2根 ， 两帮各 1 根 。采用锚杆拉力计拉拔加载至锚杆设计锚固力 的9 0 ％， 其中若有 1 根被拉拔松动， 则不合要求， 需 再抽样3 根 顶板、 两帮各 1 根 进行试验， 若再发现 不合格锚杆， 应通知矿副总工程师以上领导进行原 因分析 ， 并及时采取处理与补救措施 。 在大阳煤矿推广锚 网支护 的巷道中， 共检查两 帮锚杆3 7 3 根， 顶板锚杆5 5 3 根， 顶板锚索1 0 5 2 根。 两帮锚杆锚 固力不合要求 的有 5根， 合格率为 9 8 ． 7 ％； 顶板锚杆锚固力不合要求的有6根， 合格率 为9 8 ． 9 ％； 顶板锚索锚固力不合要求的有5 根， 合格 率为 9 9 ． 5 ％。对不合格的锚杆、 锚索都进行了补 打 ， 确保了巷道支护的安全。 2 锚杆预紧力检查工艺及数据分析。在巷道 掘进施工过程中， 安排专人按不小于 3 0 ％的 比例和 不大于 1 d的时 间间隔 ， 用力矩示值扳手对锚杆螺 母预紧力进行抽测 ， 顶板锚 杆达到 1 0 0 N m， 帮锚 杆达到 6 0 N m， 即为合格 。 在大阳煤矿推广锚 网支护 的巷道中， 共检查锚 杆预 紧力共 5 8 7 9根 ， 锚 杆 预紧 力合格 率平 均为 8 6 ％。预紧力合格率最低 的为最先掘进的 3 2 0 2回 风巷， 仅为6 3 ％； 其次是 3 2 0 1 工作面顶层小断面瓦 斯巷， 为7 4 ． 8 ％。预紧力合格率最高的是3 1 0 2开切 眼、 3 2 0 2进 风 巷 和 3 1 0 0工作 面 开 切 眼 ， 分 别 为 9 5 ％、 9 5 ％和 9 4 ％。从检查 的结果 可以看 出 后掘 进的巷道比先掘进的巷道预紧力合格率高， 大断面 巷道比小断面巷道预紧力合格率高。一方面体现了 操作技术的熟练， 另一方面体现了重视的程度。 3 顶板离层动态监测工艺及数据分析 。顶板 离层动态监测是利用顶板离层指示仪对顶板不同层 位的下沉量进行监测 ， 以便随时掌握顶板 的稳定状 维普资讯 2 0 0 7 年5月 吉敦云 全煤巷道锚网支护在大阳煤矿的应用 第1 6卷第5 期 态。在各巷道试验段中， 每隔2 0 m安设一组顶板离 层指示仪。 通过对回风巷的 2 0个钻孔顶板离层指示仪的监 测结果分析， 锚杆锚固范围内的最大离层量为 1 6 r l l i n ， 最小离层量为 0 mm， 平均 离层量为 3 ． 8 m m； 锚 杆 锚 固范围 以外 的最 大离 层量 为 6 9 mm， 最小离层 量为 0 mm， 平均离层量为 9 ． 5 mm； 总离层量 的最大 值为 7 3 m m， 最小值为 0 m m， 平均值为 l 3 ． 2 m m 。 总体上表明设计参数 和施工 质量能够确保安全要 求。 5 使用效果 大 阳煤矿锚网支护涉及综放工作面运输巷 、 回 风巷、 大断面开切跟和顶层瓦斯巷等 4种巷道计 1 1 条 ， 通过在上述巷道应用 ， 与以往的钢棚支护相 比有 以下优点 1 实现 了由棚式“ 被动” 支护向锚 网“ 主动” 支护的转变。巷道安全可靠程度 明显提高 ， 降低 了 巷道的变形破坏程度 ， 减小 了巷道的维护量。 2 锚网支护和原先的工字钢支护相 比 ，巷 道造价明显降低 ， 回风巷采用钢支架支护 ， 每米 的 成巷费用为 2 8 2 2元 ， 采用锚 网支护， 每米的成巷费 用仅为 1 6 8 2元 ， 每米可节省费用 1 1 4 0元。 3 锚网支护工作面切眼安装设备时间较架棚 支护降低 2 0 ％ 天 。 4 工作面两端头采用锚 网支护 ， 简化 了工作 面端头维护工序 ， 提高了采煤机的有效开机率 ， 工作 面月推进度和产量提高率达 2 0 ％ ～ 2 5 ％ 。 5 掘进辅助运输工作量显著减轻； 职工的体 力劳动强度明显降低。 6 巷道断面利用率高。 6 结语 三年来全煤巷道锚 网支护在兰花公 司大阳煤矿 的推广应用 ， 证明 了锚 网支护对提高大断面巷道支 护安全系数， 减少巷道维修量， 提高掘进速度， 确保 采掘平衡 ， 实现矿井高产高效起到 了非常重要 的作 用 ， 同时为相 同或类似地质条件下 的全煤巷道锚 网 支护提供了很好的借鉴。 [ 责任编辑 魏晋英] 上接 第 1 0页 3 注浆。封孔 4 0 ra i n后 ， 可进行注浆 。 4 清洗。每班结束注浆或暂停一段时间， 如 封孔结束， 等待封孔段固结期间需要冲洗注浆泵和 管路， 直到管路最末端 出清水。 5 施工组织。注浆作业包括钻注浆孔 、 运料、 制浆 、 封孔 、 注浆 、 清洗 、 移动注浆系统等工序 ， 其 中 钻注浆孔、 封孔和注浆为三个主要工序。 钻注浆 孔要求较 高， 安排专人施工 ， 一般两 个 人。3～ 4人作注浆前的准备工作， 连接注浆管路， 准备注浆管及封口器， 连接好注浆系统、 搬运高水速 凝材料， 向搅拌桶内放清水， 搅拌制浆。注浆时分工 协调 ， 两名工人上料搅拌 ， 观察吸浆情况， 一名司机 开泵 ， 观察压力表 ， 监控注浆状态 ， 二名工人 连接封 孔管与注浆管， 另设专人仔细观察注浆孔周边渗透 情况 ， 指挥注浆工作。 3 ． 2 实施效果 5 1 0 9运巷小煤柱通过注浆加 固， 和未注浆前相 比， 在超前采动剧烈影响范围 内， 运巷顶底板相对 移近速度最大为 5 1 ． 5 m m ／ d 、 平均 1 9 ． 6 mm ／ d 、 相对 移近量为 2 8 3 mm， 降低率为 2 8 ． 5 ％ ； 两帮相对移近 速度最大为 1 4 5 ． 5 m m ／ d 、 平均 5 0 ． 6 m m ／ d 、 相对移 近量为 7 1 0 m m， 降低率为 3 5 ． 3 ％。 回采期间小煤柱帮每两排锚杆之间的煤体向巷 道内移近， 但在锚杆及金属网、 钢筋梯子梁的共同维 护下 ， 两帮煤体保持完整， 小煤柱稳定 ； 巷道顶煤完 整、 均匀下沉 ， 巷道维护条件好， 为工 作面快速推进 创造 了条件。 4 结语 通过注浆加 固5 1 0 9运巷 ， 在 回采期 间的巷道变 形得到了有效控制 ， 巷道围岩整体稳定性好， 支护系 统安全可靠 ， 满足 了工作面各系统 和设备对巷道断 面的要求 ， 为工作面的快速推进创造了有利条件， 取 得了良好的现场效果。注浆加 固可提高煤体整体性 能， 减少巷道变形量， 但不能完全代替巷道超前支 护， 巷道超前支护还必须采用其它措施进行超前加 强支护。 [ 责任编辑 魏晋英] l 3 维普资讯