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      復雜條件下掘進巷道過巷貫通支護技術優(yōu)化

      2022-03-07 05:38:56韓圖門烏力吉
      江西煤炭科技 2022年1期
      關鍵詞:柔模運料斜巷

      韓圖門烏力吉

      (晉能控股集團有限公司,山西 大同 037001)

      1 概述

      1.1 巷道布置情況

      晉能控股集團麻家梁礦14206 運料斜巷位于井田一采區(qū),巷道南部為采區(qū)輔運大巷,東部為14205 工作面,西部為14206 運輸順槽,北部為實煤區(qū)。

      14206 運料斜巷掘進長度為85 m,巷道斷面規(guī)格為寬×高=4.2 m×3.5 m。巷道從采區(qū)輔運大巷以120°方位角以7°俯角下山掘進,巷道下山掘進40 m 后進入采區(qū)回風巷下方,然后平掘進5 m后再以7°仰角上山掘進,掘進到位后與14206 運輸順槽貫通,貫通時運料斜巷與運輸順槽夾角為30°,如圖1所示。

      圖1 14206 運料斜巷平面布置

      1.2 煤層賦存情況

      14206 運料斜巷掘進期間揭露的煤層為山西組4#煤層。該煤層較為穩(wěn)定,厚度變化小,全煤厚度8.40~9.45 m,平均9.07 m。煤層結構復雜,夾石2~3 層,一般為3 層,夾石厚度最大可達0.40 m,煤層頂?shù)装鍘r性如表1所示。

      表1 4#煤層頂?shù)装鍘r性匯總

      2 巷道掘進支護技術難題

      14206 運料斜巷初步設計采用“錨桿(索)+ 金屬網(wǎng)+W 型鋼帶”聯(lián)合支護,存在以下問題:

      1)過巷段頂板支護不合理:14206 運料斜巷以7°俯角掘進至回風巷底板下方時,通過實測兩巷層間距為1.6 m,且層間主要以4#煤層為主,4#煤層穩(wěn)定性差,煤層受夾矸影響成層狀結構,導致兩巷之間煤體承載能力低[1-4];而初步支護設計中頂板錨桿長度為2.5 m,錨索長度為6.0 m,錨桿(索)支護在過巷段無法進行有效支護。

      2)貫通口處三角煤柱預留難度大:14206 運料斜巷貫通后與運輸順槽夾角為30°,巷道貫通后兩巷之間三角煤柱寬度小,從貫通口向運輸順槽機頭方向4.0 m 范圍內(nèi)煤柱最大寬度為3.0 m,該區(qū)域三角煤柱采用傳統(tǒng)單錨桿支護效果差,受應力影響很容易垮落,導致貫通口空頂面積大,支護難度大[5]。

      3 巷道掘進支護優(yōu)化

      3.1 過巷段人工復合頂板施工

      為了解決近距離煤層巷道頂板支護難度大、支護效果差等技術難題,決定對14206 運料斜巷過巷段施工人工復合頂板。

      (1)14206 運料斜巷掘進至距回風巷下方3.0 m處時停止掘進,并在回風巷設計頂板位置進行起底施工,采用松動爆破起底施工工藝,起底長度為6.0 m,起底寬度為4.5 m,深度為1.6 m,起底后及時清理煤矸。

      (2)回風巷起底完成后,對起底處鋪設密集工字鋼梁,工字鋼梁長度6.0 m,鋼梁兩端各焊制一個直徑為30 mm 圓孔,起底處共計鋪設40 根工字鋼梁。鋼梁鋪設完成后在鋼梁兩端各穿拉一根錨索,在兩端采用鎖具進行固定。

      (3)鋼梁鋪設完成后對起底處采用混凝土澆筑,混凝土澆筑厚度達0.6 m 后,在澆筑面上埋入3 組長度為1.2 m,直徑為22 mm 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿,每組3 根,錨桿布置間距為1.6 m,排距為2.0 m,如圖2所示。

      圖2 14206運料斜巷過巷段復合頂板施工斷面

      (4)錨桿埋入后繼續(xù)澆筑,當澆筑面與回風巷底板平整后停止?jié)仓仓孢M行整平,然后在每組錨桿外露端安裝一根工字鋼梁,鋼梁長度為4.5 m,鋼梁上均勻布置3 個直徑為30 mm 圓孔,鋼梁安裝后采用螺母將其預緊。

      (5)復合頂板施工后巷道繼續(xù)掘進,過巷掘進期間為了進一步提高復合頂板穩(wěn)定性,在過巷段架設密集工字鋼棚,鋼棚架設間距為0.5 m,采用錨桿將棚腿與兩幫進行固定,共計架設10 架矩形鋼棚。鋼棚架設完后在鋼棚頂梁上方鋪設四排長度為5.0 m 工字鋼梁。

      3.2 三角煤柱柔模澆筑支護

      為了提高14206 運料斜巷貫通口處頂板穩(wěn)定性,避免因三角煤柱垮落導致貫通口頂板失穩(wěn)現(xiàn)象,決定對三角煤柱采取柔模澆筑支護。

      (1)14206 運料斜巷貫通后首先在垮落的三角煤柱區(qū)域支設四排木柱,共計9 根,最寬處支設3根,木柱長度為3.5 m,直徑為300 mm,木柱支設排距為1.0 m,間距為1.4 m,木柱支設完成后保證木柱支設牢固可靠。

      (2)為了保證三角區(qū)域柔模澆筑后澆注體與實煤區(qū)煤柱膠結為整體,在支設木柱最寬區(qū)域向實煤區(qū)煤柱施工2 排單錨桿支護,每排3 根,錨桿間距為1.0 m,排距為1.5 m,如圖3所示。

      圖3 14206 運料斜巷貫通口處三角煤柱柔模澆筑支護

      (3)木柱支設完后在支設木柱區(qū)域周圍掛金屬網(wǎng)并進行固定,然后人工支盒,盒板采用長度為3.0 m,寬度為0.3 m,厚度為50 mm 木板。當支盒高度達1.0 m 時對支盒區(qū)域進行混凝土澆筑,澆筑到位后繼續(xù)支盒,依次類推直至澆筑體與頂板接觸嚴實。

      (4)混凝土內(nèi)水泥、沙子、石子配比為1∶2∶2,柔模澆筑期間必須采用振動泵將澆筑區(qū)震動嚴實[6],澆筑后混凝土強度不得低于C20。

      4 結論

      截止2020年8月14日14206 運料斜巷已掘進到位,對巷道掘進期間施工人工復合頂板以及柔模澆筑施工后,通過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn):

      1)與原生煤層頂板相比,人工復合頂板穩(wěn)定性強、承載能力高、隔絕效果好,解決了傳統(tǒng)近距離煤層間巖體穩(wěn)定性差、支護難度大、支護效果差等技術難題,避免了頂板垮落事故發(fā)生。

      2)對14206 運料斜巷貫通口處三角區(qū)域施工柔模澆筑支護技術后,解決了因三角煤柱預留難度大、支護效果差,導致三角煤柱垮落,造成貫通口空頂面積大等技術難題,提高了三角區(qū)域穩(wěn)定性。

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