􀀂 三软 煤层、复合顶板下沿空掘巷锚索网支护技术应用.pdf

收稿日期 2003- 11- 05 作者简介 张跃怀1974- , 男, 淮南工业学院土木工程系岩土专业毕业, 现在淮南矿业集团潘三矿技术科工作。 三软 煤层、复合顶板下沿 空掘巷锚索网支护技术应用 张跃怀 淮南矿业集团有限责任公司 潘集第三煤矿, 安徽 淮南 232096 摘 要 针对潘三矿特殊的地质条件, 对 三软 煤层、复合顶板下的沿空掘巷锚索网支 护的首次应用,提出了合理的支护参数,并就沿空掘巷小煤柱侧提出了相应的支护措施,着重 介绍了矿压观测及其结果分析, 总结性地提出了煤巷沿空掘巷方面应采取的措施。 关键词 三软 煤层;锚索网; 沿空掘巷 中图分类号 TD353 文献标识码B 文章编号1671- 0959 2004 01003202 淮南矿业集团有限责任公司潘三矿地质条件复 杂,煤层埋藏深, 地压大, 支护困难,巷道底鼓变 形严重。自 2001 年在 三软 、破碎、复合顶板条 件下广泛使用锚索网支护的同时,为进一步降低成 本增加效益, 又在 1211 3 和 1542 3 两个工作面 先后进行了沿空掘巷锚索网支护试验,并取得成 功, 获得了宝贵经验。本文以 1211 3 工作面的试 验进行分析。 1 地质特征 1211 3 工作面属西一采区, 临近 80m 防水煤 柱线。下临于 1999 年 4 月收作的 1221 3 工作面, 煤柱留设 3m, 工作面标高- 4959 - 470m。 煤层 煤层平均厚度 322m,层理发育, 以粉 末状为主, 含较多煤块及少量颗粒状,煤体含有 2 层厚度 05m 夹矸,倾角 14。 顶板 煤层顶板属复合顶板,由下向上依次为 252m 灰色泥岩、10m 的 132 煤、114m 灰色泥 岩或砂质泥岩,直接顶平均厚度 45m。老顶为 45 72m 灰白色中细砂岩和粉细砂岩互层, 致 密、坚硬。 底板28 728m 厚的泥岩或砂质泥岩, 灰 色,裂隙、节理发育, 破碎。 2 支护技术 2. 1 支护设计原理 现代煤巷锚杆支护理论认为, 层状岩体内维护 煤层巷道应充分考虑围岩应力、围岩强度及赋存状 态对巷道稳定性的影响, 水平地应力对巷道顶板的 离层、剪切等破坏作用, 特别是复合顶板条件下水 平地应力对巷道顶板的离层、剪切的破坏形式更加 突出。采用高强度预应力支护系统可以形成 刚性 化 围岩顶板结构, 从而控制顶板初期变形,保证 巷道的较长期稳定。 2. 2 支护参数 1 巷道断面 宽∀ 高 40m ∀ 26m。 2 顶板锚杆长度根据公式 L 125b l 确定; 式中 L 顶板锚杆长度,m; l 锚固长度, 取 l 900mm; b 顶板岩层松动高度,b 1200mm。 经计算,L 2275mm, 取 L 2500mm。 3 顶板 6 根 20 ∀ 2500mm 螺纹钢高预拉力 锚杆 M5 型钢带 10菱形金属网联合支护 高 预应力锚索 1524 ∀ 6300mm 。每隔一排锚杆, 上帮侧取消顶角锚杆,下帮侧取消第二根锚杆, 分 别布置一套小孔径高预应力钢绞线 1524 ∀ 6300mm 侧 斜系 统,钢 绞线 锚 入上 帮深 度 为 30m, 锚入下帮深度为 214m, 倾角60 ,如图 1。 4 巷帮 分别采用 3根和 4 根 20 ∀ 2000mm 螺纹钢高预拉力锚杆加轻型钢带,10菱形金属 网,轻型钢带 3000mm 和 2200mm 联合支护。 32 施工技术 煤 炭 工 程 2004 年第 1 期 图 1 1211 3 轨道顺槽支护方案图 3 支护效果分析 本巷道共设 3个观测站,每个观测站设有巷道 顶板围岩深部位移、巷道顶底板和两帮移近量及锚 杆工作载荷的观测。 3. 1 顶底板及两帮移近量观测结果分析 巷道顶底板累计移近量为 739 781mm,两帮 累计移近量为 505 690mm。其中,掘进影响期 间, 巷道顶底板累计移近量为 550 640mm,两帮 累计移近量为 410 520mm,顶底板移近速度平均 为 83 98mm/ d,两帮移近速度平均为 59 93mm/ d。从以上数据可知, 1211 3 轨道顺槽顶 底板围岩矿压显现程度明显大于两帮围岩,顶底板 平均要比两帮移近量大 200mm 左右;掘进期间巷 道围岩变形剧烈, 相对移近速度大。 3. 2 巷道顶板围岩深部位移观测结果分析 由表 1 的观测结果可以看出,1211 3 轨道顺 槽顶板围岩深部位移具有如下特点∃ 顶板围岩深 部位移是由巷道表面向深处发展的, 位移量呈逐渐 衰减状态, 但衰减的程度不同; 各观测站顶板围 岩的下沉量不同, 究其原因,主要是由于顶 1 和顶 3观测站分别位于顶板淋水段, 而顶 2 观测站顶板 基本上不淋水。 表 1 巷道顶板围岩深部位移观测结果一览表 测站钻孔深度/ m0123456 顶 1 移近量/ mm 深表比/ 249 100 196 78 121 48 90 36 40 16 20 8 0 0 顶 2 移近量/ mm 深表比/ 146 100 96 66 67 46 33 23 9 61 5 34 0 0 顶 3 移近量/ mm 深表比/ 173 100 168 97 105 60 18 10 4 23 2 12 0 0 3. 3 锚杆工作载荷观测结果分析 ∃ 巷道顶板锚杆受力差异较大,有的最终稳定 工作载荷达到 13t; 巷帮锚杆受力比较均匀;∋顶板锚杆载荷在上升阶段迅速增加,巷帮 锚杆载荷在上升阶段缓慢增加。 4 结 论 1 采用传统的 5U 形棚支护,支护材料费 高达 2330 元/ m, 采用锚索网支护,支护材料费为 1130元/ m,每米巷道可节约材料费 1200 元。 2 锚索网支护材料重量轻、体积小,材料运 输工作量可大大减少,职工的劳动强度可大幅度降 低,提高了回采效率;同时, 工作面回采时避免了 回棚和上下端头的改棚, 易于进行超前支护,上下 端头工作环境得到改善, 提高了安全作业程度。 3 由支护效果分析可知,巷道顶底板累计移 近量为 739 781mm,两帮累计移近量为 505 690mm; 巷道顶板锚杆受力差异较大,最终稳定 工作载荷达到 13t,巷道支护强度和有效断面均能 够满足生产需要。 4 顶板下沉量和顶板离层范围内,受淋水影 响较大,治水很关键。 5 锚索网巷道在工作面回采过程中,帮部锚 杆由于受采动的影响基本上失去作用, 两帮的相对 位移明显增大, 对回采速度有一定的影响。 参考文献 [ 1] 陈炎光, 钱鸣高. 中国煤矿采场围岩控制[ M] . 中国矿业大学 出版社, 1994. [ 2] 黄福昌, 等. 兖州矿区煤巷锚网支护技术[ M] . 煤炭工业出版 社, 2000. 1. 责任编辑 马光辉 33 2004 年第 1 期 煤 炭 工 程 施工技术