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      淺析錨網(wǎng)噴支護技術在石膏礦深層開采中的探索與應用

      2016-05-14 17:02:22蔣奉亮
      山東工業(yè)技術 2016年4期
      關鍵詞:石膏應用

      蔣奉亮

      摘 要:經過數(shù)十年的開采,中國石膏礦山已逐步發(fā)展為由露天向地下、淺部向深部開采的必然趨勢。本文主要研究探索石膏礦深層開采中的支護技術,對合理開發(fā)資源具有非?,F(xiàn)實的安全意義。

      關鍵詞:錨網(wǎng)噴支護技術;石膏;礦深層開采;應用

      DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.085

      1 支護作用原理

      錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護技術在煤礦開采中運用已十分成熟,是錨桿、金屬網(wǎng)、噴射混凝土聯(lián)合支護技術的簡稱,具有支護效果好、安全性好、性價比高、速度快等優(yōu)點。錨桿支護是通過錨入圍巖內部的錨桿,改變圍巖本身的力學狀態(tài),在巷道周圍形成一個整體而又穩(wěn)定的巖石帶,利用錨桿和圍巖共同作用,達到維護巷道的目的。金屬網(wǎng)用來穩(wěn)固錨桿間的圍巖,防止小塊松散巖塊活片幫傷及施工人員,同時也擴大了錨桿的承載作用面,使混凝土噴層具有一定的韌性,產生讓壓作用。噴射混凝土是將一定配合比的水泥、砂、石子的干拌合料,通過混凝土噴射機,輸送到噴槍出口處,與水混合后,以較高的速度層層噴搗與巖面上凝結硬化的支護方式,主要起到支撐、充填、隔絕和轉化作用。

      2 聯(lián)合支護在石膏礦深層開采中的應用

      2.1 工程概況

      蘭陵石膏集團公司一、二號井礦層賦存于古近紀官莊群卞橋組第二巖性段含膏巖系中,礦層的圍巖主要為泥巖、泥灰?guī)r及含膏泥灰?guī)r,卞橋組地層走向北西,傾向北東,傾角5°~10°,礦石層理發(fā)育。礦井開采垂深在550~610米,設計開采Ⅰ礦層,礦層厚度15m,房柱法采礦,礦房寬5米、高10米,礦柱寬8米,上部留護頂膏層3米,下部護底膏層2米。在-547米、-560米水平主運巷道中取樣具有代表性礦石送實驗室檢測,折算得出石膏礦石抗壓強度27.55Mpa,抗拉強度2.42Mpa,彈性模量6.92Gpa,粘聚力6.33Mpa,內摩擦角21.1°,硬度系數(shù)2,比重2.675g/cm?。在礦區(qū)以往的淺部石膏(垂深在300米以上)開采實踐中,由于石膏埋藏較淺,地壓相對較小,而且采用房柱法開采,巷道圍巖均為石膏礦石相對穩(wěn)定,基本上都是無需支護的裸體巷道,部分工程巷道確實需要支護的也都采用支架或砌硂支護方式。為保證主運巷道的安全使用,徹底消除隱患,必須進行巷道改造支護,在綜合考慮比較了砌硂、支架、錨桿支護等方案后,最終確定錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護方案。

      2.2 支護材料規(guī)格及參數(shù)

      (1)根據(jù)圍巖性質及各項參數(shù),經過計算得出以下錨網(wǎng)支護規(guī)格參數(shù)表,如表1。

      (2)在錨噴支護石膏巷道中,噴射混凝土的主要目的是封閉圍巖,防止圍巖風化和裂隙的演化。為確保質量,必須使噴層密實、均勻,達到設計強度。噴設混凝土配比為:水泥:砂子:石子=1:2:2,水泥使用425#普通硅酸鹽水泥,砂子為中砂,石子粒徑5-10mm,噴射料中加速凝劑,用量為水泥用量的2%,設計混凝土標號為C20,噴厚100mm。

      2.3 施工工藝

      錨桿孔深度比錨桿長度短100mm,頂板錨桿每孔用2卷樹脂錨固劑,快速型(K型)在上,中速型(Z型)在下。每循環(huán)支護的施工工藝為:上好臨時支護——鋪設頂網(wǎng)、W鋼帶——打頂板中間的錨桿孔——裝樹脂藥卷——安裝中間頂板錨桿——用錨桿鉆機攪拌樹脂藥卷20~25s——停30s左右,用安裝器擰緊螺母——打頂板兩邊錨桿孔并安裝錨桿——打兩幫錨桿孔——安裝幫錨桿——噴射混凝土。

      2.4 施工安全技術要求

      (1)錨桿的布置和安裝必須符合設計要求。錨桿排距誤差為±50mm,錨桿孔深允許誤差±30mm,嚴禁深孔配短錨桿。巷道中間錨桿垂直安設,靠巷幫的頂板錨桿要向煤幫側傾斜20°。鉆孔前應根據(jù)設計要求確定孔位并做出標記。錨桿施工堅持打一孔安裝一套錨桿,嚴禁打完孔后一次安裝錨桿。

      (2)要求金屬網(wǎng)和W鋼帶鋪平拉直,網(wǎng)間搭接100mm,用聯(lián)網(wǎng)絲每隔200mm聯(lián)一道,雙絲聯(lián)牢。

      (3)裝填錨固劑前先將孔壁沖洗干凈,快速攪拌時間不少于20s,預緊螺帽,錨桿外露長度10~100mm。

      (4)噴射混凝土應在噴射到巖層終凝2小時后,開始灑水養(yǎng)護,其養(yǎng)護時問應不少于14天,灑水次數(shù),視以保持混凝土充分濕潤為度。

      (5)對錨桿等所有支護材料要進行抽檢,型號、規(guī)格、質量及技術性能應符合規(guī)程、規(guī)范和設計要求。

      2.5 總結

      本次巷道改造錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護工程是公司對新型支護技術的一種探索和應用。工程完工支護后的巷道后期質量檢查觀測中沒有出現(xiàn)變形、開裂現(xiàn)象,在沒有出現(xiàn)巷道冒頂、片幫事故,同時也極大改善了巷道外觀。這說明錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護方案在方法上是可行的,技術上是合理的,表現(xiàn)出的支護效果好、安全性高、性價比高、施工速度快等特點,為今后優(yōu)化深部石膏礦巷道支護方式提供了依據(jù)。

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