“锚、网、索、U型棚、喷浆支护技术在斜井穿层巷道中的应用.pdf

露天采矿技术 2 0 1 2 年 增刊 5 3 “ 锚、 网、 索、 U型棚 、 喷浆 “ 支护技术在斜井穿层巷道 中的应用 ． 张 国强 ，孙增鹏 中煤能源集团平朔东露天矿建设项 目部，山西 朔州 0 3 6 0 0 6 摘要 总结了“ 锚 、 网、 索、 U型棚、 喷浆” 支护技术在平朔 东露天建设项 目部 煤运输通道斜井揭煤穿 层巷道掘进施工中的应用， 取得 了较好 的效果。 关键词 斜井揭煤 ； 穿层掘进 ； 支护工艺 中图分类号 T D 3 5 3 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 19 8 1 6 2 0 1 2 S 10 0 5 30 2 在揭煤巷道的托顶煤施工 中，单一 的锚网喷支 护由于锚杆长度的限制 ， 支护厚度不能达到足够的、 稳定的范围，支护后不长时间内就会因为巷道的整 体收缩而造成 断面不足、 支护失效。而单一的 u型 棚支护则会因为支护强度的不足 ，尤其是在高地应 力地区托顶煤施工中， u型棚在支护后不久会发 生 强烈变形 、 扭 曲甚至断裂， 从而造成支护失效。“ 锚 、 网、 索、 u型棚、 喷浆” 支护技术是 2 种不 同支护技术 的联合互补 ，通过锚 网支护使围岩及时形成稳定的 支护承载圈 ， 实现主动承载 ， 并保证支护围岩体的稳 定性和整体性；通过 U型棚支护对外围的锚 网支护 体再次支护、 加 固， 调整外围锚网支护的应力重新分 布 ， 使 u型棚支护体上的受力均匀分布 ， 控制围岩 进一步变形 ， 用 喷浆支护封闭围岩 ， 增强 U型棚整 体性 、 连接性 、 稳定性 ， 从 而提高 U型棚 的受力 强 度。该支护手段可以有效地控制围岩变形和煤层脱 落及 冒顶事故的发生。 1 方案内容 1 施工地区条件。 平朔矿区东露天矿原煤输运通 道布置在石炭系上统太原组岩层 中， 下山布置 ， 穿层 施工， 煤层平均厚度 1 4 ． 0 3 m， 下山坡度为 1 6 。 ， 巷道托 顶煤穿层掘进 ， 由煤层顶板穿至煤层底板 ； 巷道断面 形状采用半 圆拱形 ， 规格为 净宽 5 0 0 0 m m 净高 4 1 0 0 1 T ln l ， 锚网喷支护， 穿越时需逐渐托顶煤施工。 2 施工方法。该方法实施主要内容是 当掘进巷 道顶板逐渐见煤后 ， 支护方式 由原有的锚 、 网、 索 、 喷 支护改为 “ 锚 、 网、 索、 u型棚 、 喷浆 ” 支护 。具体 内容 为 巷道掘出后 ， 先采用锚杆 、 网片、 锚索及时对巷道 收稿日期 2 0 1 1 - 1 2 3 1 作者简介张国强 1 9 7 8 一 ， 山西朔州人， 2 0 0 7年毕业于 中国矿业大学采矿专业， 现任平朔东露天矿机运队队长。 进行支护 ，防止顶板煤脱落和片帮现象； 所用锚杆 采用 2 2 m m2 4 0 0 m m的螺纹钢钢锚杆 ， 树脂药 卷端头锚固 ， 锚杆 间排距为 9 0 0 m m9 0 0 m m， 矩形 布置 ；然后使用 U型棚进行套棚支护 ， u型棚规格 为净宽 5 0 0 0 m m净高 4 1 0 0 m m 的成型 U型棚 ， 棚距为 6 0 0 m m。U型棚上铺设金属网片 ， 网片采用 网格为 1 0 0 m m2 0 0 m m 的 6 m l n钢筋网全 面铺 设 ， 每钩必联 ， 采用木材背帮、 刹顶并背紧背牢。 以上 支护实现锚网索 与 U型棚双重支护 ， 最后喷射混凝 土于 U型棚表面平 ，混凝土强度为 C 2 0 。为保证 u 型棚支护强度 ， 防止 U型棚发生变形 ， 在 U型棚棚 腿下部使用 C 3 0混凝土将巷道铺底 ，使巷道形成整 体结构拱 ， 保证巷道支护强度 。 3 施工步骤。揭煤段穿越 4 煤托煤施工时其施 工方法采用短掘短支单行作业方式 ， 逐架进行 ， 最大 控顶距为 1 0 0 0 mm， 采用撞楔法配合临时锚杆超前 支护。施工工序为 交接班一开工准备一敲帮问顶找 掉活渣～按要求打设密集超前锚杆支护顶板一机组 切割巷道一锚杆 、 网片、 锚索支护一用前探梁挑起 U 型棚梁并用板皮背顶做好顶部临时支护一找出柱窝 位置、 挖出柱窝一竖棚腿 、 上卡子 ， 固定 u型棚一按 要求找正 u型棚位置、上拉杆一背帮顶固定牢固 u 型棚一喷射混凝土 。 2 技术关键与效果 岩巷揭煤巷道多为用途广泛、服务年限较长 的 永久巷道。 在以往的揭煤巷道穿越煤层施工中， 为保 证施工安全和保证巷道成形 一般 多采用 u型棚架 棚或工字钢架棚支护 ，但这种支护方式由于其支护 强度低 、 支护状态被动 ， 随着时间的推移 ， 支护结构 往往遭到破坏 ， 不能满足使用要求 ， 造成 1次或多次 返修 ， 且返修工作困难。 新支护方案的实施在很大程 5 4 露天采矿技术 2 0 1 2 年 增刊 度上解决了以往支护的弊病 ，实现了刚柔并举的支 护思路 ， 切实解决了生产中的实际问题。 1 通过锚 网支护 ， 首先对揭煤围岩实施 主动承 载。 在锚 网支护的作用下 ， 在巷道围岩四周首先形成 一 个主动承载圈 ， 有效控制了围岩的深度变形 ， 使巷 道围岩基本趋于稳定 。在此基础上 ， 通过 U型棚支 护实现被动承压 ， 进一步控制围岩的过度变形 。 同时 u型棚支护也是外围锚网支护变形到一定程度时促 使 围岩应力重新分布的直接使力体 ，使围岩应力作 用到 U型棚四周的力相对均匀 ， 不至于因支护体的 某一部位因过度受力而导致支护体失效。 2 该支护方案在施工中采用 了先锚杆后 u型 棚的施工顺序 ，在支护原理上又实现 了先锚杆后 U 型棚 的支护顺序。这种新的施工思路和支护思路在 施工 中有效的保证了巷道成形 ， 防止了片帮、 冒顶事 故的发生 ， 保证了锚杆支护效果 ， 在实际支护 中又能 使锚杆的主动支护及时得以实现 ，实现主动支护和 让 压支 护 的 目的。 3 喷浆支护在该支护结构中不仅仅是封闭、 补强 的作用 ， 更主要的作用是增加了 u型棚相互之间的 连接 ， 起到了“ 撑杆” 的作用 ， 使所有 u型棚形成 了 一 个整体支护结构 ， 从而也防止了 U型棚因受力不 均而造成的扭 曲变形现象。 4 该方案实施过程中在 U型棚的棚腿柱脚、 起 拱线 、拱顶位置采用了连锁对 U型棚进行了固定 ， 增加 了 u型棚支护的闭合性和稳定性 ， 使 u型棚的 收缩变形只有当深部围岩收缩变形时才发生 ，避免 了因局部锚 网支护变形造成的 U型棚变形破坏。 3 应用效果 1 该施工支护方法应用在岩巷揭煤巷道多为用 途广泛、 服务年限较长的永久巷道。 该施工支护方法 解决 了以往的揭煤巷道穿越煤层施工中单纯采用 u 型棚架棚或工字钢架棚支护的弊病 ，实现了刚柔并 举的支护思路 ， 切实解决了生产中的实际问题。 2 平朔东露天建设项 目部 煤运输通道采用 “ 锚 、 网、 索、 u型棚、 喷浆” 方法支护应用了 3 0 m。通 过应用后 的巷道变形情况观测 ，该段巷道至今无 明 显的变形 ， 能够满足巷道的使用要求。实践证 明， 该 支护技术在大厚度煤层的托煤施工中具有较好的支 护效果 ， 能够满足揭煤巷道的穿层施工支护要求。 3 同等条件下该支护技术与以往采用的 U型棚 支护相 比， 其 1 次性支护费用有所增加 ， 但采用该技 术支护后的巷道基本不用维修 其它支护方式要想 满足使用要求必须维修 2 次甚至更多 ， 节约了维修费 用 。经综合计算每米巷道年节省维修施工费用 2 7 0 0 元 ， 按该巷道 3 0 m计算 ， 年创经济效益可达 8 ． 1 万元。 参考文献 [ 1 ] 袁和生． 煤矿巷道锚杆支护技术[ M] ． 北京 煤炭工业 出 版社 ， 1 9 7 7 ． [ 2 ] 薛顺勋 ， 宋广太， 库明欣． 煤巷锚杆支护施工指南[ M] ． 北 京 煤炭工业 出版社 ， 1 9 9 9 ． [ 3 ] 董方庭． 巷道 围岩松动圈支护理论及应用技术 [ M] ． 北 京 煤炭工业 出版社 ， 2 0 0 1 ． [ 4] 陈炎光， 陆士良． 中国煤矿巷道围岩控制[ M] ． 徐州 中国 矿 、 I 大学 出版社 ， 1 9 9 4 ． ●o● ● ●0● ● ● ● ● ● ● ● ● ●0● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●◇●0● ● 上接第 5 2页 缩短 3 8 m 如 图 3所示 ， 增加了露煤量 1 8万 t ， 缩 短巷道长度， 加快了 煤端帮巷与矿坑贯通的进程。 4 结论 1 通过优化设计开拓运输系统 ， 在矿坑中部修 筑出入沟 ， 直插 到矿坑最底部 ， 可以减少卡车运距 ， 加快剥离推进 ， 从而提高 了延深速度。 2 通过优化端帮巷道 ， 将原设计的拱形 断面改 为矩形断面 ，调整巷道坡度，将端帮巷长度缩短至 1 8 0 I l l_ ， 减少了施工时间及工程量。 3 通过矿坑南帮台阶合并及端帮巷设计优化 ， 成功实现 4 煤端帮巷道贯通 ，露煤量增加 1 8万 t ， 增加效益 7 2 0 0万元 ； 巷道长度缩短 3 8 m， 节约掘进 及材料费用近 1 0 0万元 。 图3 南帮 1 2 9 0 平盘边界调整示意图