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特殊地质条件下掘进工作面顶板控制技术的探讨与研究

中图分类号P5文献标识码A文章编号1674-6708(2014)120-0177-02

目前,特殊地质条件下的掘进工作面主要包括了:特大断面巷道。特近距离煤层。薄基岩条件。断层区域等几类掘进工作面,其共同特点是顶板支护难论文网度大,容易在掘进中发生安全事故。本文主要分析和探讨了特殊地质条件――特大断面巷道掘进工作面的顶板控制技术,并结合某巷道掘进工作面实例,提出了锚+网+钢带“的联合支护方案,以有效保证了巷道顶板的稳定,具有良好的经济效果。安全效果和技术效果。

1特大断面巷道顶板支护问题概况

近年来,随着技术的发展和设备的更新换代,煤炭工业逐渐向大采高综采的路子前进,高产高效工作面的数量正日益增多,而与之匹配的是大断面乃至特大断面回采巷道也越来越多,顶板支护的难度也日益加大。

目前,厚煤层的储量和产量在国有重点煤矿中分别占有44百分号和45百分号的比例,开采5m以上的特厚煤层的生产矿井数也占据了总矿井数的40百分号以上。在厚煤层条件下,回采巷道多为大断面煤巷,其顶板支护水平如何,将极大影响到煤矿的正常开采进度和矿山企业的经济效益。

2特大断面巷道顶板控制技术应用

2。1工程实例

某巷道掘进工作面受断层影响,产状不稳定,岩层为极松散粉末状。煤层倾角18°～21°,平均19。5°。工作面煤层厚度最大5。03m,最小4。5m,平均厚度为4。765m。煤层顶板岩层由下向上依次为中粒砂岩段。断层角砾岩段。粗粒砂岩段。巷道断面为直墙半圆拱形,净宽4200mm,净高3100mm,墙高1600mm,净断面9。3m2。

2。2巷道顶板支护方案设计

针对该特大断面煤巷的现场调研和实际情况分析,采用了锚+网+钢带“的联合支护形式作为巷道顶板支护,以适应该工程中煤巷地质构造的差异,并可有效改善巷道内的围岩状态,确保煤巷施工中的稳定。

1)巷道顶板采用高强预拉力锚杆+钢带+金属网的联合支护方式,在锚杆初锚力及钢带和金属网的联合作用下,顶板岩石形成了一个既具有自稳能力又具有支撑能力的钢性承载体,即组合梁形式,而两帮可作为支承点,顶板压力通过组合梁传递到巷道两侧的纵深处。

2)巷道高帮和低帮采用锚杆+钢带+钢笆网。双抗网联合支护的方式,金属网可以有效兜住锚杆之间的煤体,同时与钢带联合作用,将所有的帮锚杆连成整体,增强了巷壁抗侧压能力。

3具体实施方案

1)巷道顶板采用6根左旋全螺纹钢高强预拉力锚杆+4300mm长M5型钢带+小孔径金属网联合进行支护,锚杆规格为Ф20×2400mm,每根锚杆配套Ф28钻孔。3节ZK2335型树脂药卷加长锚固。其中,锚杆间距和排距分别为800mm和600mm。

2)巷道低帮采用3根Ф20×2000mm左旋螺纹钢锚杆+1900m长M4型钢带+钢笆网。双抗网联合支护。其中,锚杆间距和排距分别为850mm和600mm。

3)巷道高帮采用5根Ф20×2000mm左旋螺纹钢锚杆+3400m长M4型钢带+钢笆网。双抗网联合支护。其中,锚杆间距和排距分别为800mm和600mm,底角的锚杆向底板方向带30°左右的角度,靠近顶板的锚杆顺煤层倾角布置。

4施工工艺与控制要点

该特大断面巷道工程顶板支护方案的主要工艺流程为:巷道开挖→出煤→铺顶金属网。钢带压网→临时支护→顶部施工锚杆等支护→两帮挂钢笆网和双抗网。钢带压网→-两帮施工左旋螺纹钢锚杆支护。

1)铺网要求:从顶板中部向两边铺,两边网过肩窝,帮部网至底角。要求铺网的搭接长度不宜低于100mm,接扣间距不宜大于100mm,以确保封闭连接和强度的要求。

2)钻孔成孔质量要求:孔应保持较高的垂直度,在接换钻杆时,应确保钻机位置不动,保持一条中心线;孔深应准确,要求采用与锚杆等长的钻杆完成钻孔,误差不能大于20mm;孔壁要清洁,钻孔完成后,应反复冲刷直至孔内出清水,不留煤岩粉。

3)锚杆安装质量要求:第一,施工机具应满足搅拌要求,必须采用气扳机二次预紧,以满足锚杆高预紧力的要求,确保达到锚杆的设计预紧力;第二,应搅拌及时,并匀速搅拌至孔底,保证整个搅拌时间达到30s;第三,应等待充分,确保50s后树脂凝固一次上紧;第四,必须有专人对锚杆进行二次加扭。

5)锚索安装质量要求:第一,锚索钻孔施工的过程中,必须保证钻孔直径。锚索直径以及药卷直径的合理匹配;第二,孔深应适当,不得出现过深或过浅的问题,保证钢绞线外露250mm～300mm;第三,钻孔应保证垂直,施工过程中尽量不要晃动钻机,防止将钻孔扩大。

5实施效果

经过为时两个多月的现场观测,对该特大断面巷道获得了在实施锚+网+钢带“联合支护改造后的一系列观测数据。通过对巷道顶板表面位移。锚索受力情况及顶板岩层裂隙发育等实测数据的整理和分析发现,巷道顶板最大移动量为46mm,最大移动速度为3mm/d;巷道两帮最大移动量为31mm,最大移动速度为2mm/d。这也说明了采用该锚网联合支护方案后,该特大断面煤巷顶板的位移情况得到了有效控制,巷道的稳定状况良好,取得了较好的顶板控制效果。

6结论

本文结合工程实例,主要就特殊地质条件――特大断面巷道掘进工作面的顶板控制技术进行了分析与探讨。在工程中,采用了锚+网+钢带“联合支护技术,作为巷道顶板支护,以适应该工程中煤巷地质构造的差异,并可有效改善巷道内的围岩状态,确保煤巷掘进施工中的稳定。通过现场监测数据表明,该顶板控制技术取得了良好的应用效果。

特殊地质条件下掘进工作面顶板控制技术的探讨与研究