工作面回风巷锚网索支护技术研究

(整期优先)网络出版时间:2021-06-08
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工 作面 回风巷锚网索支护技术研究

田鑫

陕西彬长胡家河矿业有限公司,陕西 长武县 713600

摘 要 针对陕西彬长胡家河矿业有限公司401106工作面回风巷在掘进过程中围岩变形严重问题,分析了回风巷围岩变形破坏原因,并提出合理的支护方案和支护参数,现场监测结果表明:回风巷顶板下沉量最大可达160mm,底鼓量最大可达80mm,两帮收敛量最大可到170mm。支护效果良好,能够满足矿井正常安全生产。

关键词 回风巷;围岩控制;支护


1 工程概况

陕西彬长胡家河矿业有限公司开采4#煤层赋存稳定,厚度12.8~27m,平均厚度约23m,井下正掘进401106工作面回风巷,工作面顶板伪顶为厚1.7~2.5m的砂质泥岩,抗压强度0.6~2.58Mpa,直接顶为厚度10.2~20.0m中砂岩,抗压强度6.7~17.2Mpa。底板伪底为厚0.6m的泥岩,直接底为厚3~5m泥岩。工作面北侧为已经回采结束的401105综采工作面,南侧是正在掘进的401107综采工作面,西侧是401三条盘区大巷保护煤柱,东侧是401盘区和小庄井田边界煤柱。

工作面回风巷三岔口至切眼段为矩形断面,净宽5.4m,净高3.4m,S净=18.36m2;掘宽5.6m,掘高3.7m,S掘=20.72m2;水沟净规格为600×600mm,掘进时挖设毛水沟,尺寸为300×300mm。目前掘进的回风巷因围岩岩性、周围扰动应力、支护参数不合理等导致回风巷在掘进过程中最大两帮变形量为0.8m,顶底板变形量最大为0.7m,围岩变形严重问题亟待解决。

2 工作面回风巷围岩变形破坏原因分析

通过对目前在掘的巷道现场调研和工作人员沟通得知,回风巷围岩破碎段巷道变形主要原因如下:

(1)巷道围岩周围应力复杂。

在回风巷掘进过程中会遇到断层影响,相邻工作面正在布置,对回风巷有扰动影响。造成巷道应力叠加。巷道顶板和两帮变形比较严重。

(2)围岩软弱,岩性较差。

回风巷沿煤层底板掘进,顶板为煤层,底板为平均泥岩和砂质泥岩围岩软弱,巷道周围围岩岩性比较差,巷道掘进容易从弹性变成塑性破坏。

(3)扰动影响巷道。

回风巷的南侧是正在掘进的工作面,属扰动影响巷道,必须加强对回风巷的支护,补打锚杆锚索进行加固支护。

(4)巷道支护参数不合理,锚杆支护强度不达标。

回风巷目前采用锚网索支护,但是锚杆、锚索间排距布置不合理,锚杆预紧力不达标,应该用扭矩放大扳手进行扭矩放大。对回风巷顶板和两帮破碎段进行锚索加强支护,缩短锚索间排距,控制回风巷破碎段围岩进一步裂隙发育。

3 回风巷支护方案设计

(1)顶板使用5100×280×3mm八孔W钢带,钢带配套使用Φ22×2500mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆及150×150×12mm碟形托盘,每根锚杆使用1支K2360和1支Z2360树脂锚固剂,单根锚杆抗拔力不小于120kN(24MPa),锚杆外露10~40mm。锚索采用Φ21.8mm×7100mm钢绞线锚索,间排距1300×800mm,“5-5”布置,配套使用300×300×16mm碟形托盘、KM22锁具及导向环,每根锚索使用1支K2360和2支Z2360型树脂锚固剂,单根锚索预应力不小于200kN(40MPa)。锚索外露长150~250mm。金属网采用直径为Φ6mm的圆钢制作,网片规格为900×1700mm,网孔为100×100mm,网片搭接100mm,采用16#双股铁丝隔孔绑扎。

(2)帮部采用锚索配合异形钢带网支护。帮部第1、3、5根锚索规格为Φ21.8×3500mm钢绞线锚索,配套使用300×300×16mm碟形托盘、KM22锁具;帮部第2、4根锚索规格Φ15.24×3500mm钢绞线锚索,配套使用180×180×12mm碟形托盘、KM15锁具;间排距800×800mm,两帮每侧每排布置5根,每侧每排各布置1根1000×80×4mm型两孔和1根1800×80×4mm型三孔异形钢带。每根锚索使用1支K2360和1支Z2360树脂锚固剂,单根锚索预应力不小于100kN(20MPa),锚索外露150~250mm。网片采用1000×3700mm菱形铁丝网,搭接长度为100mm,使用16#双股铁丝相连,间距200mm。

(3)锚索施工完后,用8#铁丝在锁具外侧钢绞线位置缠绕至少4圈,然后固定到网片上,防止锁具退锚,并对锚索进行分股折弯处理。

(4)喷射混凝土厚度为100mm,强度等级不低于C25。

(5)水沟设计在面向施工掘进方向的右帮,净尺寸规格为600×600mm,壁厚及铺底厚度均为100mm,水沟砼强度等级不低于C25。图1和图2分别为401106工作面回风巷巷道支护断面图和平面图。

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图1支护断面图 图2支护平面图

4 支护效果分析

对回风巷采用合理支护后,为检验其支护效果,选取有代表性围岩,在回风巷内布置测点对巷道围岩顶板下沉、底板底鼓和两帮收敛量进行监测,监测周期为60d,频率为5d/次,巷道表面位移监测结果如图3所示。

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图3 巷道表面位移监测结果

由图3可知,回风巷在前14d巷道变形量增加较快,14d之后围岩变形量开始趋于稳定,顶板下沉量最大可达160mm,底鼓量最大可达80mm,两帮收敛量最大可到170mm。较原巷道最大两帮变形量为0.8m,顶底板变形量最大为0.7m,采取有效的支护方案后,围岩顶底板和两帮变形量分别原来的34.2%和21.2%。围岩变形量急剧下降,现场实践应用也证明,围岩两帮和顶底板变形量得到有效控制,能够保证回风巷正常使用。

参考文献:

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作者简介:田鑫(1991-),男,汉族,陕西省铜川市,本科,现陕西彬长胡家河矿业有限公司综掘一队副队长。