臨渙礦大傾角煤巷錨桿支護技術研究-VIP

臨渙礦大傾角煤巷錨桿支護技術研究]

論文導讀:：］針對臨渙礦工字鋼支護變形量大，支護效果差的缺點，以992掘進工作面巷道為例，介紹了大傾角煤巷錨桿支護支護形式、支護方案、參數(shù)和施工工藝，根據(jù)礦壓觀測及其分析和經(jīng)濟效益分析，臨渙礦大傾角煤巷錨桿支護技術在技術上是可行的，安全上是可靠的，經(jīng)濟效益上是可觀的。

論文關鍵詞：]，大傾角，煤巷，錨桿支護，研究

1、問題的提出多年來，臨渙礦回采巷道主要采用工字鋼梯形棚支護，由于煤層松散、傾角較大，支架受力時扭曲變形、折損嚴重，支護阻力小，控制巷道圍巖變形能力差；巷道變形量大，支護效果差，成本居高不下；掘進期間維修支架穩(wěn)定性差，易垮棚失穩(wěn)；工作面端頭回撤困難，工人勞動強度大，制約工作面的推進，管理復雜。因此煤礦支護已嚴重制約了煤炭開采整體效益的提高，為此臨渙礦在992工作面回采巷道中開展錨桿支護技術攻關。2、992回采工作面概況992工作面位于九采區(qū)的右翼，上部為9煤防水煤柱和東風井保護煤柱，下部為994工作面（尚未掘進），工作面走向長285m，傾斜長130m。煤層傾角16°～46°，平均30°，煤層厚度2～3.6m。9煤上覆一層0～0.4m的泥巖，直接頂為平均3m厚的細砂巖]，直接底為平均2.8m厚的泥巖，老底為8.8m的泥巖。3、巷道支護形式及參數(shù)設計3.1、巷道斷面992工作面選擇斜矩形斷面的依據(jù)：（1）為了保持頂板的完整性，使頂板處于較好地完整狀態(tài)。（2）為工作面回采創(chuàng)造有利條件，若破碎頂板，兩巷頂板不連續(xù)，給回采帶來困難。（3）跟煤層頂板施工，降低了施工難度。3.2、巷道支護形式992工作面巷道支護形式為錨梁網(wǎng)復合支護，頂板采用高強樹脂錨桿聯(lián)合梯子梁、金屬網(wǎng)支護，兩幫采用高強樹脂錨桿聯(lián)合梯子梁、雙抗網(wǎng)支護。3.3、支護參數(shù)的確定3.3.1錨桿桿體材料的選取由于螺紋鋼錨桿強度高、增阻快、有延伸量，與圓鋼錨桿相比表面積大、錨固性性能好等特點，因此選取20MnSi螺紋鋼作為錨桿桿體材料。3.3.2“三徑”的合理匹配錨桿直徑、鉆孔直徑、樹脂藥卷直徑的合理匹配直接影響著錨桿的錨固力、支護的安全性和經(jīng)濟合理性。根據(jù)992工作面的煤巖條件，確定幫錨桿直徑為18mm,頂錨桿直徑為20mm,使用鉆頭直徑為φ27mm(孔徑約28mm)及直徑為φ23mm藥卷與之相匹配中國論文下載中心。3.3.3錨固方式的選取樹脂錨固劑錨固錨桿一般分為端頭錨固、加長錨固和全長錨固，經(jīng)比較采用加長錨固較為合理。3.3.4附件的選取為了充分發(fā)揮高強錨桿的作用，選用與之相匹配的雙抗網(wǎng)、梯子梁護幫，金屬網(wǎng)、梯子梁護頂。3.3.5錨桿長度的確定根據(jù)992工作面的煤巖條件，決定頂錨桿長度為2.2m,幫錨桿長度為1.8m。3.3.6錨桿支護方案根據(jù)以上分析后確定：992工作面巷道斷面為斜矩形，風巷寬為2.8m，中高為2.3m；機巷寬為2.8m,中高為2.3m。高幫、頂板和低幫分別布置4根、4根和2根錨桿。排距為900mm。錨桿布置見圖1。（1）頂板支護頂板布置4根高強無縱筋左旋螺紋鋼錨桿，其規(guī)格為φ20×2200mm；采用樹脂藥卷加長錨固，每根錨桿均使用φ23mm、規(guī)格Z2350的樹脂藥卷二卷、藥卷總長度為1000mm,同時鋪設寬1.2m、長1.4m的金屬網(wǎng)和梯子梁，梯子梁由二根φ14mm的圓鋼焊接而成，寬100mm,長2.6m。頂板錨桿間距為800mm。（2）巷道高幫的支護巷道高幫布置3根高強無縱筋左旋螺紋鋼錨桿，其規(guī)格為φ18×1800mm；采用樹脂藥卷加長錨固，每根錨桿均使用φ23mm、規(guī)格Z2350的樹脂藥一卷、藥卷總長度為500mm,同時鋪設寬1.1m、長5m的雙抗網(wǎng)和2.6m長的梯子梁，高幫錨桿間距為900mm。（3）巷道低幫的支護巷道低幫布置2根高強無縱筋左旋螺紋鋼錨桿，其規(guī)格為φ18×1800mm；采用樹脂藥卷加長錨固，每根錨桿均使用φ23mm、規(guī)格Z2350的樹脂藥一卷、藥卷總長度為500mm,同時鋪設寬1.1m、長5m的雙抗網(wǎng)和1.5m長的梯子梁，低幫錨桿間距為900mm。4、施工工藝采用單排距循及時支護，以減少圍巖的無約束松動變形，嚴格使用錨桿鉆機安裝頂板錨桿，用幫錨桿鉆機安裝幫錨桿，以提供較大的初錨力。頂板錨桿支護施工：采用單循環(huán)，即掘一個排距，安裝一排錨桿。先施工中部錨桿，再施工兩側(cè)錨桿，應盡可能安排頂錨桿與幫錨桿同時作業(yè)，幫錨桿可滯后頂錨桿1~2排施工。具體工序如下：（1）巷道掘出形后，鋪設鋼筋梯子梁；（2）用錨桿鉆機鉆孔至設計深度，同時組裝錨桿（包括在桿體上安裝托盤、球形墊圈、減摩塑料墊圈、螺母、攪拌器）并更換磨損的鉆頭，準備樹脂藥卷；（3）成孔后]，在孔內(nèi)放置樹脂藥卷宗，并將樹脂藥卷輕輕送入鉆孔內(nèi)，用組裝好并安裝好攪拌器的錨桿將藥卷送入孔底；（4）將攪拌器與鉆機聯(lián)接好，開動鉆機，邊推進邊攪拌直到錨桿送入孔底，時間大約20~30s;停轉(zhuǎn)等待藥卷固化30s，再開動錨桿鉆機上緊螺母完成一根錨桿從鉆孔到安裝的全過程。5、安全組織管理（1）礦成立支護實驗田領導小組，確保實驗工作安全順利進行。（2）編制相配套的安全技術措施。抽專人成立支護質(zhì)量監(jiān)測小組，檢查施工質(zhì)量并進行礦壓觀測。（3）設專人現(xiàn)場跟班，掌握施工質(zhì)量和圍巖狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。6、礦壓觀測及其分析為了檢查支護質(zhì)量，監(jiān)測支護狀態(tài)，評價支護參數(shù)的合理性及錨桿支護效果，設置相應的測站，對圍巖表面位移、頂板離層狀況、錨桿載荷進行觀測。992工作面風巷錨桿支護段492m，機巷錨桿支護段79m，機巷、風巷分別設2個測站對圍巖表面進行監(jiān)測。6.1圍巖變形觀測根據(jù)觀測站測得的數(shù)據(jù)分析，得出如下結(jié)論：（1）巷道的圍巖變形速度及變形量不大，巷道掘出初期圍巖變形速度較大并逐漸減小，日最大變形量為3.6mm。（2）幫的圍巖變形速度小于頂?shù)装宓膰鷰r變形速度。在頂?shù)装宓膰鷰r變形中，底鼓量遠遠大于頂板下沉量。（3）在觀測期限內(nèi)，圍巖最大變形量為195mm，完全能夠滿足生產(chǎn)的要求，說明支護實驗結(jié)果是理想的中國論文下載中心。6.2頂板離層觀測對頂板離層觀測的目的有二：1及時發(fā)現(xiàn)頂板離層狀況，避免發(fā)生冒頂事故；2監(jiān)測數(shù)據(jù)可作為修改、完善錨桿支護初步設計數(shù)據(jù)的依據(jù)。通過頂板安裝的離層指示儀的數(shù)據(jù)顯示，錨固區(qū)內(nèi)、外頂板離層數(shù)值都不大，最大為15mm,因此，頂板不會發(fā)生失穩(wěn)等安全隱患問題，也說明支護參數(shù)設計是合理的。7、經(jīng)濟效益分析（1）工字鋼梯形棚支護費用每米需塘柴笆片29.52元，每米需工字鋼866.2元,人工費用211.14元，因此巷道每米成本為1106.86元。試驗段（571m）支護費用為63.2萬元。（2）錨桿支護費用頂錨桿每根22.1元，幫錨桿每根17.9元，每米需要錨桿197.6元。每米需要梯子梁81.8元，每米需要金屬網(wǎng)84.16元，每米需要雙抗網(wǎng)53.3元，每米需要樹脂46.14元，每米人工費用211.14元，因此巷道每米成本為673.44元。試驗段（571m）支護費用為38.5萬元。試驗段（571m）巷道使用錨桿支護比工字鋼梯形棚支護節(jié)約成本為24.7萬元。此外，工字鋼梯形棚支護一般3個月修復一次，而錨桿支護基本不需要修復]，，對底鼓量較大的巷道僅需臥底一次；同時錨桿支護大大提高了掘進速度，減緩了接替緊張的局面，可見錨桿支護的經(jīng)濟與社會效益十分顯著。8、結(jié)論（1）992工作面支護實段觀測時間內(nèi)，日最大變形量為3.6mm，圍巖最大變形量為195mm，錨固區(qū)內(nèi)、外頂板離層數(shù)值都不大，最大為15mm,說明錨桿支護材料的選擇是可行的，支護參數(shù)的設計是合理的。（2）錨桿支護的巷道圍巖變形速度及變形量都不大，圍巖變形量主要以底鼓為主，生產(chǎn)期間需臥底，可考慮加一根底角錨桿，并盡量減