架棚支护巷道的卸压支护及锚_带加强支护实践.pdf

架棚支护巷道的卸压支护及锚、带加强支护实践 施德军1 肖青林2 马国臣2 [1.淮北矿业集团公司袁店煤矿筹备处,安徽 淮北235134 ; 2.淮北矿业集团公司岱河煤矿,安徽 淮北235037] 摘 要 介绍了复合顶板及压力集中区域内用工字钢架棚支护方式下,采用卸压支 护及锚、带加强支护技术,减轻棚子的压力,有效地控制棚子变形,满足支护要求 的施工实践。 关键词 工字钢 架棚支护 卸压支护锚、带加强支护 1 概 况 岱河煤矿是一个年产120万t的大型矿 井,主采3 、4 、5 煤。矿井共两个水 平,一水平已回采结束,二水平上山已回采 完,只剩二水平下山块段, 3 煤已基本回 采结束,现剩4 、5 两层煤。4 、5 两层 煤为复合顶板,煤质较软,顶板为采空区, 不适合采用锚网支护,因此基本上采用工字 钢棚支护。在掘进及回采期间,巷道和支架 变形严重,巷道的变形主要表现在棚梁被压 弯、棚腿失脚、棚腿压弯内臌,背木压断, 工字钢崩牙壳。巷道断面收缩量很大,两帮 移近量达到700～900mm ,因此,架棚支护 已不能满足安全生产的需要。 炮掘施工常造成局部巷道空帮、空顶达 100～200mm。而在空帮、空顶时,棚子变 形反而较小,支护效果较好。根据上述现 象,在 Ⅲ423机巷试用了工字钢棚卸压支护 技术,实践表明,采用此支护方式,有效的 控制了棚子变形,取得显著的经济效益。 Ⅲ423机巷在Ⅲ2采区,位于运输上山右 翼,第二个区段,左边为已回采的Ⅲ324工作 面和Ⅲ524工作面。巷道顶部为不可采区,上 部为已回采结束的Ⅲ421工作面采空区,南部 以已回采完毕的Ⅱ4416工作面为界。Ⅲ423机 巷走向长660m ,斜长133m。该面煤层结构 较复杂,有三个煤分层,二层夹矸。 2 架棚支护参数 Ⅲ423机巷采用11 工字钢架棚支护, 棚腿长214m、棚梁长218m ,棚距600mm。 顶板 采 用 大 竹 笆规 格长116m ,宽 018m ,使用竹片串成、竹背板规格长 018m ,宽0111m ,使用竹片串成过顶, 采用塘材、小竹笆规格长018m ,宽 018m ,使用竹片串成背帮。 3 卸压支护 311 卸压支护原理 巷道围岩在未开挖前,原岩应力处于平 衡状态。当巷道开挖后,围岩原有应力平衡 被破坏,只有达到新的应力平衡,巷道才能 稳定。采用工字钢架棚支护时,是用棚子的 支撑力及围岩自身的支撑力来抗衡围岩压 力,以达到新的应力平衡状态。由于炮掘施 工常造成局部巷道空帮,棚子与围岩间有一 定的间隙,且棚子不能主动去支撑围岩,棚 子因此不能充分发挥的其支撑能力,只有当 围岩应力释放时,巷道顶板下沉、两帮臌 起,围岩紧贴棚子,钢棚的支撑作用才能起 到作用。如果围岩释放的压力大于棚子和围 岩自身的支撑能力,棚子就会发生变形甚至 62 煤矿支护 2007年第3期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 垮塌。卸压支护的原理就是采用人工方法, 将围岩部分应力释放掉,再利用围岩自身支 撑作用来降低棚子承受的应力,从而减少对 棚子的破坏。 312 卸压支护 31211 一次卸压 为利于巷帮的卸压,棚子采用塘材、小 竹笆背帮。每安设三架棚子,就留一架棚子 不背帮。用木楔沿工字钢棚腿从上向下将棚 腿与煤壁楔紧。两架棚子之间用木撑子撑 紧,再用拉杆把工字钢棚连为一个整体,防 止倒棚。当巷道帮、顶来压时,让岩体从没 背帮处臌出,从而达到卸压目的。每施工 15～20 m后,对臌出部分进行刷帮,以让 棚子卸压,减少围岩对棚子的破坏。 31212 二次卸压 经过一次卸压后,对围岩压力显现仍然 比较明显的地方进行二次卸压。二次卸压的 方式是打卸压孔,卸压孔为围岩预留一定的 空间,让围岩应力在这个空间内进行释放, 从而达到利用围岩自身的支撑能力,减少对 棚子的破坏。 1卸压孔的布置 在顶板上,每隔三棚,垂直于顶板钻直 径为50mm、深500mm的卸压孔三个,孔间 距为900mm;在两帮,每隔三棚,水平钻直 径50mm、深1000mm的卸压孔四个,孔间 距为500mm。钻孔位置如图1所示。 图1 二次卸压孔位置断面示意图 2施工步骤 一次卸压后,发现巷道顶、帮有来压显 现,出现塘材、竹背板臌起现象时,立即进 行钻孔卸压。 4 锚杆、钢带加强支护 经过二次卸压后,巷道两帮变形量减小, 基本能满足生产需要。由于巷道底板没有支 护,出现底臌现象,两帮压力再次重新分布, 造成棚腿失脚。为此,我们采用长210m的 M3钢带配合直径18mm、长2000mm的螺纹 钢锚杆进行加强支护。具体操作为每四个棚子 用一根钢带连接,四个棚子间夹着三个空当, 在每个空当间安设一根锚杆,每四个棚子安设 三根锚杆,锚杆间距为600mm。锚杆距离底 板300mm、水平向下15 角。每根锚杆采用一 卷直径为25mm,长度为500mm中速树脂锚固 剂卷锚固,螺母扭矩不低于300Nm,锚固力 不低于60kN 如图2所示。通过加强支护, 有效地控制了底臌的发生,使巷道处于稳定状 态。 图2 锚杆、钢带加强支护段断面示意图 5 支护效果 Ⅲ423机巷总长度为660m ,前100m巷 722007年第3期 煤矿支护 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 道的棚子未进行卸压作业,只进行了挑棚加 强支护,棚梁、棚腿被压弯,竹背板、塘材 有90 都被压断,不得已进行了多次换棚 修护,但90 的工字钢已不能直接二次使 用。其后560m的架棚巷道采用了卸压安 设锚杆、钢带加强支护技术,巷道两帮位移 量较小,基本没换棚,能满足生产需要,工 字钢可以直接二次使用。两种支护方式相 比,采用卸压支护就工字钢一项即可节约 40余万元。采用工字钢架棚支护,加卸压 支护和锚杆、钢带加强支护对于复合顶板、 煤柱压力集中区等围岩压力大的巷道可有效 控制围岩对棚子的破坏,综合经济效益显 著。我矿已经在 Ⅲ425、Ⅲ4214、Ⅲ3219等 工作面推广应用。 第一作者简介 施德军 男, 1969年出生, 毕业于大同煤校采煤专业。现任淮北矿业集 团公司袁店煤矿筹备处主任,工程师。电话 05614959686手机 13956475309。 收稿日期 2007 - 08 - 11 ,责任编辑黄 翔 石市自主开发两种掘进机锚杆钻机装置获国家专利 日前,河北金能石家庄煤机公司自主设 计开发的两种掘进机机载锚杆钻机装置获得 国家实用新型专利证书。 过去,煤矿井下掘进与锚杆支护分别作 业,存在着使得掘、锚生产工序繁琐、生产 效率低、低隧道的顶板支护及边坡支护作业 质量难掌握等问题。为此,石家庄煤机公司 自主研发生产出了掘进机机载锚杆钻机装置 和可旋转作业的掘进机机载锚杆钻机装置, 并申报了国家专利。两种装置的创新点是在 掘进机的工作臂上安装支架,支架上安装锚 杆钻机和临时支护装置,通过掘进机控制系 统进行掘进及锚护作业,两种装置可分别同 时打2个和4个锚杆孔。其中两臂机载锚杆 钻机装置可进行旋转作业,实现顶板、侧帮 的全方位、多角度锚护作业。两种装置的研 制成功使掘锚工序更趋于合理,在减少作业 人员的同时还具有较高安全保障性,能有效 提高井下掘锚工作效率。 摘自石家庄日报 煤炭行业首个产学研战略联盟成立 日前,由大同煤矿集团公司、煤炭科学 研究总院、中煤装备集团公司、中国矿业大 学北京、四川大学、常州联力自动化科 技有限公司等六家单位的负责人签约成立了 特厚煤层大采高综放开采技术创新战略联 盟。 我国厚煤层资源丰富,可采储量占全国 总可采储量的45 左右,厚煤层开采实现 安全、高效、高回收率对我国煤炭工业的发 展具有重要影响。经过“九五” 、 “十五”技 术攻关,我国综放开采技术已达到世界领先 水平,但在特厚煤层大采高综放开采成套技 术与装备开发上国内外尚属空白。大同煤矿 集团公司塔山矿主采煤层厚度大,沉积环境 不稳定,结构复杂,特殊的地质赋存条件需 要研发特殊开采方法。 这是我国第一个以项目为依托的技术创 新战略联盟,是“产学研”合作模式的创 新,对于发挥各方面的综合优势,加快我国 特厚煤层大采高综放开采技术方面的技术创 新,落实“十一五”发展规划目标,运 用高新技术改造传统产业,提升我国煤炭产 业的自主创新能力和国际竞争力都具有重要 意义。摘自科技日报 82 煤矿支护 2007年第3期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.