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    深井软岩煤巷两种不同参数下的支护效果比较。

    发布:genglizhonggong 浏览:1240次

      摘 要:随着煤矿开采深度的进一步加深,深井软岩煤巷支护问题日益突出,已成为制约矿井安全高效生产的一个难题。本文通过对某矿1262(1)深井软岩煤巷在两种不同支护参数下支护效果的比较分析,提出了通过升级支护产品,提高单位面积支护强度,充分利用围岩自身形成整体支护机构,是可以实现深井软岩巷道支护长期稳定。

      关键词:深井,软岩,煤巷,支护效果

      随着国内资源需求量的不断增长,矿井开采不断向深度加深,深井软岩煤巷支护问题日益突出,已成为制约现代化矿井安全高效生产的一个难题。原有的支护方式及支护强度已很难适应深井软岩煤巷的变形特征,无法有效控制巷道围岩的变形破坏,大多数深井软岩煤巷只有通过多次修复才能满足生产,而重复修复无形中大大增加了矿井的生产成本。因此深入研究安全经济适合深井软岩煤巷的支护方式已刻不容缓。

      1. 工程背景

      1262(1) 煤巷埋深-900m 左右,走向长2677m,倾斜长253m,1262(1) 煤巷所在工作面主采煤层为11-2 煤,其平均厚2.6m,平均倾角3°左右,由东北向西南煤层有增厚趋势,煤层自身强度较低。巷道顶底板均为泥岩,且各发育一煤线。预计掘进区域顶板砂岩正常涌水量为18m3/h,最大涌水量为30m3/h,11-2 煤瓦斯含量平均约5.03m3/t。地温平均为44.9oC。

      2. 两种不同支护参数为保证巷道后期留巷及满足通风、行人等要求,结合巷道围岩地质条件,两种支护参数下巷道都紧跟11-3煤层顶板施工,巷道采用矩形断面,断面尺寸为:净宽×净高=5.0m×3.0m。

      2.1 方案一

      (1)巷道顶板采用7 根Ф20×2500mm 的20MnSi 左旋无纵筋螺纹钢高锚杆加4.8m 长的平钢带,锚杆间排距750× 800mm;

      (2)巷道两帮采用4 根Ф18×2200mm 专用螺纹钢左旋超锚杆加2.8m 长平钢带支护,锚杆间排距:920mm×800mm,。

      (3)每2 排锚杆布置一套Ф18×7300mm 的锚索梁,锚索间排距2000×800mm;

      (4)巷道采用铁丝菱形金属网护表;

      (5)每根锚杆采用1 支K2360 和1 支Z2380 药卷加长锚固,预紧力不低于50kN,锚固力不低于100kN;锚索采用1支K2360和2支Z2380树脂药卷加长锚固,预紧力不低于80kN,锚固力不低于200 kN。

      2.2 方案二

      (1)巷道顶板采用7 根Ф22-M24-2800mmIV 级左旋锚杆专用螺纹钢超高强预拉力锚杆加4.8m 长的M5 型钢带,锚杆间排距:750mm×800mm;

      (2)巷道两帮采用5 根Ф20-M22-2500mm 左旋锚杆专用螺纹钢高强预拉力锚杆加2.8m长M4 型钢带支护,锚杆间排距:650mm×800mm。

      (3)每2 排锚杆之间偏相邻的工作面煤体侧位置布置一套高预应力锚索梁,距回采工作面煤体侧布置一套走向高预应力锚索梁锚索钻孔,锚索规格Φ17.8×7.3m

      (4)巷道采用钢塑复合网护表;

      (5)顶帮破碎处,施工3-4根单体锚杆加强,采用加长锚固方式。

      (6)点柱:每两排锚杆在巷道顶板中间位置

      (7)每根锚杆采用两节Z2360型中速树脂药卷加长锚固,预紧力不低于60kN,锚固力不低于120kN;锚索采用三节Z2360中速树脂药卷加长锚固,预紧力不低于80kN,锚固力不低于200kN。

      3. 支护效果对比分析

      采取方案一中参数进行支护时,巷道顶变形严重,三天之内两帮相对位移量达到了1.3m左右,顶底板相对位移量1.6m,其中顶板下层量达到了0.21m,根本不能保证施工安全,更不用说后期的使用和留巷,巷道只施工了约30m 左右就改为加棚支护。后来煤巷采用方案二中参数进行支护,巷道顶底板及两帮相对位移量大约经过20d左右趋于稳定,其变形曲线如图4、图5 所示。巷道顶板在超高强预应力锚杆锚索约束条件下其下沉量几乎为零,两帮相对位移量基本没有,巷道变形主要表现为底鼓,底鼓量约为230mm,其巷道完全可以在不用修复下满足安全使用要求。两种支护参数下巷道支护效果相差如此之大,具体分析主要有三个原因:

      (1)从支护材料上讲,方案一采用的是20MnSi 左旋无纵筋螺纹钢高锚杆和平钢带,方案二中采用的是左旋锚杆专用螺纹钢超高强预拉力锚杆和M 型钢带[3]。方案二种的支护材料是煤巷锚杆的升级产品,刚度强度和延伸率都高于一般的支护材料,且其能更好的适应深井高地压软岩巷道的变形特征;

      (2)方案一的锚杆长度小于方案二中所采用的锚杆,而实测巷道松动圈[4]为2.3m 左右,因此方案一中锚杆有效的锚固范围在巷道开挖引起的围岩破碎带内,且施工时要求的预紧力较低,虽然能够在巷道周边利用围岩本身形成一点承载结构,但无法有效约束深部巷道围岩由弹性区向破碎区转变,因此就无法有效约束巷道整体变形;

      (3)两种支护参数提供的支护强度不同。方案一是采用的一般锚梁索网支护,方案二采用的是超高强预应力组合锚杆支护[5]。不论是从钢带的强度和刚度上,还是从锚杆锚索所能提供的约束力上,方案二都优于方案一很多。同时相关研究表明对于深井软岩煤巷,超高强预应力组合锚杆支护能够及时提供更高的支护强度,使围岩本身更容易形成承载结构,从而达到有效限制巷道围岩变形的目的。

      4. 结论

      通过以上对比分析可知,对于深井软岩煤巷支护,只有通过升级支护产品,提高单位面积内的支护强度,运用超高强预应力组合锚杆支护,同时采用超高强预应力锚索梁来强化顶板,降低两帮应力集中程度,充分调动围岩自身承载能力形成承载结构,才能够实现深井软岩煤巷长期稳定。



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