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锚网支护施工工艺研究

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锚网支护经过多年的研究、改进和生产实践,已经成为我国煤矿巷道施工的主要支护形式,其主要生产特点是支护费用少、劳动强度低、回采时有利于快速推进。伴随着煤矿生产条件日益复杂(如地应力、复合顶板、瓦斯区域、富水区域等),煤矿支护施工工艺就需要不断地改进、探索,满足生产的需要。

1工程地质概况

1.1煤层赋存情况6377工作面为7煤层,7煤层为复结构中厚煤层,光亮-半光亮型,以半光亮型为主。块状,中硬。但在本工作面范围内,七煤层不含夹石。煤层平均厚度为3.93m。7s-1~7s-2煤层平均间距为7.07m,7s-2~8煤层平均间距为4.85m,8~9煤层平均间距为10.83m。

1.2顶、底板情况基本顶:基本顶为灰色细砂岩,主要成分为石英,长石,泥质胶结,含少量植物碎屑化石,夹粉砂岩薄层。平均厚度4.07m。直接顶:直接顶为深灰色粉砂岩,水平层理,泥质胶结,致密,细腻,均一,含丰富植物碎屑化石。平均厚度3.0m。

1.3水文地质情况6377工作面位于-950m三采下部皮带石门南侧,其倾斜上方6373工作面回采完毕,6375工作面正在回采。下伏8煤层的6383工作面正在掘进,其他各煤层均无其它采掘工程,区域内没有积水。7煤层顶板含水层组为该工作面的直接充水含水层,该含水层在此区域富水性较强,6375工作面在回采过程中涌水量仍保持在2.2m3/min,因此7煤层顶板含水层未得到有效的疏降,7煤层顶板含水层对工作面涌水补充较充分,不易短期疏干。掘进时的预计涌水量:正常涌水量为34.2m3/h,最大涌水量为:55.2m3/h。

2锚网支护结构及参数要求

2.1巷道支护强度计算,巷道选用矩形断面,宽度4.8m,高度2.8m。按加固拱原理计算:

2.1.1锚杆长度L式中:N为围岩影响系数,取1.1;B为巷道跨度,取5m。经计算:L取值为1.76m。

2.1.2锚杆间距D

2.1.3锚杆直径根据计算,锚杆长度取2.2>1.6m,直径取20>14.5mm的左旋螺纹金属锚杆,符合掘进锚杆支护规范要求。

2.1.4锚固长度L2=12d=12×20=240mm,为增加锚固强度,决定采用Z2333型树脂药卷,每眼三卷加长锚固,锚固长度为1363.8mm,考虑到钻孔时钻杆摆动影响系数(取0.9),锚固长度为1227.4mm。

2.1.5根据所选锚杆长度验算锚杆间排距D=0.5×2.2=1.1m,取计算值1,锚杆悬吊面积为1.0m2,大于计算实际锚杆间排距所悬吊面积0.61m3(锚杆间距0.75m、排距取0.8m,计算得悬吊面积为0.61m3)。

2.2锚杆悬吊重量及拉力验算

2.2.1锚杆悬吊重量:式中:G为锚杆悬吊岩石重量;K为2018注册送白菜网站系数,取1.8;r为岩石容重,取2.65t/m3;L2为锚杆有效长度,取2.1m;S0为每根锚杆承载面积,取0.61m2。经计算,G取值为6.11t/根。

2.2.2锚杆的屈服力式中:P1为锚杆的屈服力;d为锚杆直径,取20mm;δ1为左旋螺纹金属锚杆的屈服强度,经计算,P1取值14.26t/根。

2.2.3锚杆的抗拉力:计算得锚杆悬吊岩石重量小于锚杆的屈服力和抗拉力。故锚杆直径选择合理,并确定锚杆的锚固力达到8t为合格。根据实测采用3卷K2333树脂药卷加长锚固,锚固力大于8t。

2.3锚网支护结构设计由于煤层顶板属于富水条件,施工锚杆过程中顶板水顺着锚杆眼流出较小,只是滴淋水,但是个别地段施工锚索眼时,流水较大,可以达到0.1m3/min,无法直接注入锚杆药进行锚索施工。所以在选择支护结构设计时考虑了两种情况:“锚杆+金属网+钢筋梁+锚索”和“锚杆+金属网+钢筋梁+异型支架”。(1)选用“锚杆+金属网+钢筋梁+锚索”支护。锚杆长度2.2m,直径20mm,锚杆间距0.75m,排距0.80m。顶锚杆每眼3卷K2333型树脂药卷。金属网采用12号铅丝编制的金属菱形网,规格为5.5m×1m。钢筋梁使用规格为φ14mm的钢筋制作的长宽为4890mm×50mm梁。锚索用直径为17.8mm,5×7股高强度低松弛预应力钢绞线制造的鸟笼式锚索,长度6.5m。采用4卷K2333型树脂药卷锚固。锚杆每排布置7根锚杆,锚索顺巷道方向布置,托盘选用400mm“十字”U型钢制作的锚索托盘。(2)采用“锚杆+金属网+钢筋梁+异型支架”支护。在第一形式中无法进行锚索施工时,在锚杆排距中加补异型支架代替锚索进行施工。架棚支护与锚网支护排距相对应,采取棚距0.8m。这种联合支护形式支护强度高,更提高了支护的2018注册送白菜网站性。

3方案施工说明

3.1关于排水系统的施工说明根据排水设计要求,在巷道低洼地点集中建立沉水池,选用好合适的排水泵及排水管路。使用明渠排水地点要及时清理,保证排水畅通。排水池地点泵要备有备用泵,电源要布置双电源,关键部位管路要求双管路布设,排水系统如图1所示。

3.2关于利用锚索孔提前泄水的施工说明采用“锚杆+金属网+钢筋梁+锚索”支护施工时,随锚网支护掘进在顶板布置泄水孔进行泄水(图2),从而为补打锚索孔创造条件,当泄水孔泄完水时可安设锚索,又可起到锚索孔作用。当顶板水影响锚网巷道范围较大、距离较远时,可采取打带帽点柱临时代替锚索支护补强作用,直到泄水孔水量小时再补打锚索,并替换下单体柱。

3.3支护措施当顶板富水区利用泄水孔泄水无法满足要求时,采取“锚杆+金属网+钢筋梁+异型支架”支护。利用异型棚子替代锚索进步补强支护,棚子加补滞后迎头15~20m施工,避免与槽口锚网施工冲突,可平行作业。

4结语

通过在6377工作面实践证明,在顶板富水区域巷道锚网施工时,利用泄水孔提前泄水方法可行,取得了很好的效果。局部巷道利用异型棚子进行锚网-棚联合支护,增强巷道的抗压性。对此很好地解决了顶板富水地质条件下的锚网施工工艺,又保证了2018注册送白菜网站生产。

作者:卞立国 单位:开滦能源化工股份有限股份公司 吕家坨矿业分公司

锚网支护施工工艺研究责任编辑:杨雪    阅读:人次

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