锚网支护的标准(沿空掘进中锚网支护工艺技术研究)
由于井田地质构造复杂,开采时间较长,工作面推进速度加快,逐渐凸显矿井生产联系的压力。为了保证矿井的正常生产联系,矿区开始修建沿空掘巷。沿空掘巷过程中,巷道顶板、两侧和底板变形较大,给开采带来一定困难。通过改进矿区锚杆和网联合支支护技术,有效控制了孤岛工作面沿空掘巷模式下施工巷道的矿压显现,为工作面安全顺利开采创造了条件。
1 北马坊矿2134综放工作面概况位于宝鸡北马坊矿二采区西,下顺槽为沿空掘巷路,底板为泥岩和细砂岩,直接顶板为粉砂岩。同时,在开拓巷道残余压力和采空区侧工作面的双重作用下,巷道周围围岩应力集中程度较高,导致围岩变形增大,塑性范围变大,矿压显现明显。一方面,巷道从两侧和底角开始破坏,两侧向内挤压,底鼓和顶板下沉是巷道破坏的主要形式;另一方面,采空区一侧和巷道两侧的位移大于固体煤和顶底板的位移。[1]
2 机巷支护参数北马坊煤矿掘进巷道采用锚杆网联合支支护。根据以往巷道支护施工经验和锚杆悬挂理论计算,沿空掘巷采用梯形断面,上净宽4.0m,下净宽4.6m,巷道高度控制在3.2m左右,顶板锚杆规格为202200mm,锚杆排距为750800mm,帮部锚杆规格为162000mm,两侧排距为700800mm。金属网格为100100毫米,用直径为4毫米的钢筋焊接,用锚茬搭接,用12#钢丝双股连接。钢带为直径为10毫米的钢筋焊接而成的梯形钢带,钢带之间的搭接长度为100 ~ 200毫米。锚索采用直径为15.2毫米、长度为6300毫米的钢绞线,锚索之间的排距为16002400毫米。用锚固剂锚固后,在巷道中心线两侧800毫米处均匀布置两排,每根锚索采用钢板制成的锚索托板。当顶板破碎或穿过断层区时,工字钢梯形棚用于顶板支护和施工。
3道路加固措施加固空掘进巷沿线现有道路锚和网联合支支护的具体措施如下:[2]
(1)沿空掘进巷路梯形断面增加上净宽至4.4m,下净宽至5.0m,巷道高度控制在3.5m左右,此时即使巷道发生同样的变形,沿空掘进巷路断面仍能满足工作面开采的需要。(2)普通钢带通过普通钢带两侧的两个专用锚杆孔连接在一起,制成专用滑槽钢带。注射锚杆时,将锚杆放在滑槽内。这样,即使巷道变形导致钢带弯曲,斜槽中锚杆的主要应力仍然是拉拔力。由于锚杆的抗拉强度远大于抗剪强度,滑槽钢带能有效增加锚杆的支护强度,防止锚杆断裂,加强和保持围岩的稳定性。
(3)沿空掘巷过程中,沿空侧巷侧的内部挤压尤为严重。巷道两侧采用2.5m0.06m规格的钢梯和锚杆支护方式,钢梯上部置于右上肩承式锚杆的钢带下,锚杆板置于钢梯下,最后注入右上肩承式锚杆,将钢带、钢梯和锚杆板连接成一体;钢梯下部依次沿钢带和右侧弯曲,然后帮部上方的三根锚杆依次穿入钢梯。使顶部和帮部总共有四个锚杆和锚杆板压住钢梯。锚杆、片网、钢带、钢梯联合支护方式将帮部与顶煤体连成一体,加强了周围煤体的整体性和稳定性,充分发挥了整个煤层本身的支护作用。有效控制周围煤的变形。4施工技术要求
(1)锚杆与煤岩面的夹角应尽可能垂直于煤岩面。同时,锚杆是不可能布设的,帮部的肩承和底锚杆应上下倾斜15左右,顶两个肩承的两根锚杆应向两侧倾斜15左右。(2)帮部锚杆的锚固力应大于60kN,顶锚杆的锚固力应至少为100kN,锚索的锚固力应大于120kN。并严格控制锚杆的钻孔深度和排距,锚杆的外露长度一般为20 ~ 50 mm左右
(3)锚板、钢带、网应紧贴煤、岩面,板与岩面之间不得填充矸石或半圆木等其他材料。无论帮部是部分超挖或有缺口,锚杆应附帮安装,挂网,压钢带,然后挂一层钢筋网进行造型。(4)锚索外露长度应在150 ~ 350 mm范围内,锚索之间的排距误差应严格控制,大断面硐室、顶板破碎带及断层前后的锚索应适当加密。
(5)钢带之间的搭接部分应位于锚眼位置,搭接长度应在100 ~ 200毫米范围内,并用锚杆固定。钢筋网应留茬搭接,搭接长度为50 ~ 150 mm,金属网搭接部分每隔300 mm用14#以上铁丝连接。5巷道矿压观测
随着巷道的不断开挖,北马坊矿压监测系统也在不断完善,通过安装顶板离层指示器可以及时掌握巷道变形和矿压显现情况。监测数据表明,大部分地段顶板离层控制在30毫米以内。传统的普通钢带结合锚杆和网状锚索支护技术具有工序简单、安装快捷方便等优点。从短期来看,对在提高掘进速度和支护强度方面效果较好,而改进后的锚网支护技术尽管施工过程繁琐、掘进速度慢,但长期支护效果较好。特别是在采煤工作面开采过程中,改进后的新型锚网支护技术有效防止了顶底板压力产生严重变形和锚杆断裂,为今后采煤工作面的开采施工奠定了基础,保证了矿井的安全生产。[3]
结论通过对宝鸡, 北马坊矿锚杆网联合支防护技术的改进,表明新型锚杆网联合支防护技术能够有效控制孤岛工作面沿空掘巷模式下施工巷道矿压显现,降低巷道变形程度,为工作面安全开采创造有利条件。