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      2-1051 回風順槽破碎段支護技術(shù)與應(yīng)用

      2020-11-05 09:51:38韓飛飛
      山東煤炭科技 2020年10期
      關(guān)鍵詞:回風順槽鋼錨索

      韓飛飛

      (山西霍寶干河煤礦有限公司,山西 臨汾 041600)

      1 工程概況

      霍寶干河煤礦目前正開采2#煤層。2-105 工作面煤層平均厚度4.2 m,傾角2~10°。工作面直接頂和直接底均為砂質(zhì)泥巖。直接頂砂質(zhì)泥巖厚度為6.4 m,直接底砂質(zhì)泥巖厚度為1.1 m。砂質(zhì)泥巖抗壓強度4.2~18.4 MPa,平均11.3 MPa,抗拉強度0.22~0.39 MPa,平均0.31 MPa?;卷敽突镜拙鶠橹辛I皫r,厚度分別為1.7 m 和10.6 m。中粒砂巖抗壓強度8.2~22.3 MPa,平均15.3 MPa。

      2-1051工作面回風順槽為矩形斷面,掘?qū)?.9 m,掘高4.2 m,凈寬4.8 m,凈高4.1 m,掘進斷面為20.58 m2,凈面為19.68 m2。2-1051 工作面回風順槽長度為1850 m,施工時沿煤層頂板掘進。在掘進過程中2-1051 工作面回風順槽900~1300 m 段圍巖破碎,兩幫變形量達730 mm,底鼓量為235 mm,頂板移近量為410 mm,巷道支護困難。通過與現(xiàn)場人員溝通和下井實地考察可知[1], 2-1051 工作面回風順槽900~1300 m 破碎段大變形原因如下:

      (1)2-1051 工作面回風順槽900~1300 m 破碎段上覆巖層為砂質(zhì)泥巖,抗壓性差,屬于軟弱巖層,遇水后圍巖變形量大。

      (2)2-1051 工作面回風順槽西南側(cè)為一采區(qū)三條大巷,分別為一采區(qū)回風巷、一采區(qū)皮帶巷和一采區(qū)軌道巷,掘進過程中受鄰近巷道影響會造成應(yīng)力集中[2],導(dǎo)致回風順槽圍巖破碎,支護困難。

      (3)2-1051 工作面回風順槽900~1300 m 破碎段錨桿、錨索、鋼帶、金屬網(wǎng)支護參數(shù)不合理,工人不按設(shè)計要求進行施工,導(dǎo)致錨桿、錨索支護間排距不準確,施工質(zhì)量差,錨索、錨桿錨固力和預(yù)緊力不達標[3]。部分破碎區(qū)域錨索、錨桿個別出現(xiàn)失效現(xiàn)象,局部有網(wǎng)兜現(xiàn)象[4]。

      2 回風順槽破碎段圍巖控制方案

      2-1051 工作面回風順槽900~1300 m 破碎段采用錨網(wǎng)索+W 型鋼帶+槽鋼聯(lián)合支護。頂板布置錨桿6 根,錨桿間排距為800×1200 mm,布置1 根錨索,排距為2400 mm;兩幫布置錨桿4 根,間排距為1100×1200 mm。支護參數(shù)如下[5]。

      (1)頂部及幫部錨桿:錨桿采用螺紋鋼Ф20×2400 mm 型,每根使用1 卷MSZ23/60 型樹脂錨固劑和1 卷MSK23/60 型樹脂錨固劑,托盤采用Q235 鋼,規(guī) 格 為 長× 寬× 厚=150×150×8 mm 碟形托盤,錨桿均使用配套標準螺母緊固,錨固力110 kN,扭矩力頂部錨桿240 N·m,幫部200 N·m。

      (2)頂部錨索:采用Φ17.8×5000 mm 鋼絞線,每根鋼絞線必須使用專用的托盤和與鋼絞線配套的鎖具固定。托盤采用300×300×16 mm 碟型鋼板。每根錨索使用2 卷MSZ23/60 和1 卷MSK23/60 型樹脂錨固劑,錨固力300 kN,張拉預(yù)緊力210 kN。

      (3)鋼筋網(wǎng):巷道頂板金屬網(wǎng)采用直徑4.5 mm的Q235 鋼筋焊制,網(wǎng)格100×100 mm,網(wǎng)幅規(guī)格900×1700 mm。塑鋼網(wǎng):巷道幫部采用塑鋼網(wǎng),網(wǎng)幅規(guī)格800×4200 mm。網(wǎng)片要壓茬連接,搭接長度不小于100 mm,相鄰兩張網(wǎng)之間要用雙股16#鐵絲連接,連接點要均勻布置,雙排扣距200 mm。

      (4)W 鋼帶:頂部使用W 型鋼帶BHW-280-3.0-4.8,鋼帶長度為4.8 m,寬度為280 mm,厚度為3 mm,與錨桿配套使用,逐排布置。槽鋼托梁:槽鋼托梁采用16#槽鋼加工,長度2600 mm,槽鋼設(shè)置孔距2400 mm 錨索孔,托盤采用300×300×16 mm碟形托盤。槽鋼托梁縱向布置,槽鋼托梁設(shè)置錨索孔,與錨索配合使用,每根拖梁使用兩根錨索固定。2-1051工作面回風順槽破碎段巷道支護斷面圖如圖1、圖2所示。

      圖1 2-1051 工作面回風順槽破碎段錨桿、錨索布置

      圖2 2-1051 工作面回風順槽破碎段頂板支護展開圖

      3 巷道圍巖變形觀測分析

      2-1051 工作面回風順槽900~1300 m 破碎段采用合理的支護方案后,在回風順槽900~1300 m 內(nèi)選取有代表性圍巖1000 m 和1150 m 各布置1 個測點,觀測頻率為2d/次,觀測周期為35 d,來監(jiān)測回風順槽破碎段圍巖頂?shù)装搴蛢蓭鸵平縖6]。觀測數(shù)據(jù)匯總得圖3 所示巷道表面位移變化圖。

      圖3 巷道表面位移變化圖

      由圖3 可以看出,2-1051 工作面回風順槽900~1300 m 破碎段在采用支護方案后,2 個測點在前12 d 巷道頂?shù)装搴蛢蓭妥冃瘟枯^大,在15 d后2 測點數(shù)據(jù)顯示回風順槽圍巖變形量開始逐漸趨于穩(wěn)定,最終回風順槽破碎段兩幫移近量穩(wěn)定在210 mm 左右,頂?shù)装逡平糠€(wěn)定在185 mm 左右。在對破碎段采用聯(lián)合支護方案后,對比初期的兩幫變形量730 mm 和頂?shù)装遄冃?45 mm,兩幫和頂?shù)装逡平糠謩e為初期變形量的28.7%和28.6%?;仫L順槽破碎段圍巖變形得到有效控制,支護后巷道圍巖總體變形量較小,為后期礦井工作面正常生產(chǎn)提供安全條件。

      4 結(jié)論

      (1)針對霍寶干河煤礦2-1051 工作面回風順槽900~1300 m 破碎段具體的工程概況,分析了巷道支護不利條件為支護參數(shù)不合理,工人不按設(shè)計要求進行施工導(dǎo)致錨桿、錨索支護間排距不準確,施工質(zhì)量差。錨索、錨桿錨固力和預(yù)緊力不達標,頂板巖性軟弱及受到周邊巷道圍巖擾動造成應(yīng)力集中。

      (2)現(xiàn)場工業(yè)性試驗表明:采用錨網(wǎng)索+W型鋼帶+槽鋼聯(lián)合支護后,巷道圍巖變形量得到了有效控制,現(xiàn)場支護效果良好,兩幫和頂?shù)装逡平糠謩e為初期變形量的28.7%和28.6%。圍巖變形得到有效控制,滿足礦井安全生產(chǎn)條件。

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