锚杆锚索联合支护在大断面综采切眼中的应用

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  摘 要:以1890煤矿15122综采切眼为例,介绍了锚杆、锚索联合支护综采切眼的施工顺序和支护参数的选择,并从综采切眼的支护效果和社会效益上说明在15122大断面综采切眼中使用锚杆、锚索支护是成功的,为今后同类型巷道支护提供了参考。
  关键词:综采切眼;锚杆锚索支护;支护参数
  
  0 工程概况
   1890煤矿15122工作面位于+1725运输石门以西,设计为综采工作面,走向长2200m,切眼长135m。煤层为单斜构造,受拌生断层影响,煤层倾角、结构、厚度、顶板均有一定的变化。F4-2断层为含水、导水断层,含水量大,走向长度长,属较大断层。同时工作面要受到F4-2断层拌生小断层影响,拌生断层断距0.5米左右,局部顶板未断开,表现为破碎带。煤层厚度平均为4.5m,煤层倾角平均为12°;煤层直接顶为1.53m含砾粗砂岩,老顶为3.25m粗砂岩;直接底为1.25m粉砂岩,老底为4.28m细砂岩。
  
  1 支护技术方案选择
  1.1断面技术特征
   切眼设计净长度135m,断面形状为矩形,宽度7.8m(两端头除外),高度3.0m,掘进毛断面为23.4㎡,净断面为23.4㎡。
  1.2支护方案的技术参数
   切眼支护采用“树脂锚固锚杆组合支护系统,并进行锚索+槽钢梁补强”总体支护方案,做到技术上可行、经济上合理、安全上可靠,确保万无一失。
  顶板支护采用长度2.3m,φ18mm的金属锚杆,锚固方式为加长锚固,每根锚杆使用三节Z3535型树脂药卷,锚杆锚固力不少于50kKN,扭矩不少于100KN/m,锚固长度不少于1.0m;顶部挂机制的菱形金属网,用10#铁丝加工而成,网孔为50mm×50mm,规格3000mm×1500mm;钢筋托梁采用φ14mm圆钢焊接而成,规格有5lOOmm×l00mm、3000mm×l00mm两种;锚杆间排距为1000mm,每排8根锚杆,锚索直径φ16mm,长度6.5m的钢绞线,采用四节树脂药卷,顶部一节K2335,下部三节Z2335锚固长度为1.4m,锚固力不小于200KN,每排4根锚索,左右穿插布置,每两根锚索下加12#槽钢托梁,长度1.8m。
  按生产厂家提供综采设备资料,本次设计切眼断面较大,考虑其片帮影响,在切眼两帮增加金属锚杆,杆体直径φ16mm,长度1.8m,间排距1000mm,每根锚杆端头锚固两节Z3535树脂药卷。
  2施工方法及工艺
  2.1施工方法
  根据资料显示,采用锚杆、锚索联合支护,其施工宽度7.8m,高度3.0m的切眼,在目前新疆尚属首例,而且1818煤矿顶底板条件一般。为此,在施工方法和工艺的选择上,经过多次讨论并进行比较论证,最后确定“先掘导硐后刷大”的二次成巷作业方式。即掘进时,综掘机先在单侧施工宽度为4.5m、高度为3.0m导硐部分,并进行永久支护,导硐贯通后退回综掘机到切眼口,再进行刷大切眼另一侧(宽度3.3m、高度3.0m)。
  2.2施工工艺
  掘进施工工艺为:掘进导硐成形(一个循环)→敲帮问顶→临时支护(锚杆支护)→永久支护(锚网梁、锚索)→导硐施工完毕→退回综掘机到切眼口→刷大切眼另一侧成形(一个循环)→敲帮问顶→临时支护(锚杆支护)→永久支护(锚网梁、锚索)→切眼完毕。
  
  3技术特征措施
  3.1严格控制巷道成形和工程质量验收
   切眼的跨度在新疆焦煤(集团)有限责任公司建矿史上是第一次,而且又要采用锚杆、锚索联合支护,作为新建矿井没有施工经验。首次从控制超挖入手,加强对综掘机司机培训,严格控制巷道成形和工程质量验收,防止巷道超宽,保证切眼支护设计方案在施工中的严肃性,对于掘进时形成的超宽现象,采用加长钢筋托梁和补打锚杆的方法进行补强。
  3.2开工前对锚索锚固力进行拉拔试验
   由于切眼采用全锚网梁支护,主要由锚索对顶板起悬吊作用,只要锚索粗细、长度及拉拔力达到设计要求,切眼支护质量在施工中才能保证。对此选用了锚索φ16mm,根据切眼附近所暴露的顶板岩性,选用锚索长度6.5m,外露0.3m,由于设计中要求锚索拉拔力为200KN,为了确保其拉拔力,在切眼开口处附近顶板做了拉拔力试验,每根锚索用一节K2335树脂药卷,三节Z2335树脂药卷,锚固长度为1.4m,等凝固30分钟以后,锚索拉拔力均达到200KN。
  3.3加强现场监督管理和质量检测
  为了保证施工质量,必须加强现场监督管理和质量检测,按不小于10%比例对锚索、锚杆锚固力抽检,抽检指标为锚索锚固力不小于200KN,顶部锚杆锚固力不小于100KN,两帮锚杆锚固力不小于50KN,锚索的预应力为150~200KN,发现不合格锚索、锚杆,在其周围200mm~300mm范围内补打。
  3.4严把锚杆、锚索安装质量
   严格控制锚杆、锚索眼深,锚杆眼深不大于设计值的20mm,锚索眼深不大于设计值的50mm。施工中,验收员要严格把关,必须按设计使用树脂药卷,防止少用药卷或药卷颠倒现象。同时,加强锚固剂搅拌时间和等待时间控制,保证搅拌和锚固效果。
  3.5顶部铺网时,要注意技术要求
  顶部铺网时,要求拉紧拉直,网间搭接长度不小于200mm,并使用18#铁丝按不大于150mm的间隔连接牢固,若后方网与网之间出现漏矸时要及时补连。
  3.6在施工中,严格执行永久支护紧跟工作迎头
   锚索与锚网梁联合支护,在实际施工时,严格执行永久支护紧跟工作面迎头,坚持杜绝锚索锚杆滞后现象,加强顶板和两帮控制,杜绝事故发生。
  3.7支护时要在巷道搭设工作平台
   由于巷道断面大、高,支护时存在高空作业问题,在充分利用综掘机切割壁的情况下,还须在巷道搭设工作平台。平台要稳,宽度要适中,人员作业时要保持集中精力防止踩空。
  
  4经济效益分析
  4.1节约材料,降低成本
   锚杆、锚索联合支护与传统的架棚(钢梁+单体)支护比较,可以节约大量的材料费用。不但可以节约大量的矿用工字钢、单体和附属材料,而且可以节约大量的材料运输费用和人工费。
  4.2全锚网梁支护巷道改善了工作环境
   利用锚杆、锚索联合支护的巷道,可利用空间明显增大,减少通风阻力,有利于工作面配风,既可以防止局部瓦斯积聚,又改善了作业环境。
  4.3减轻了劳动强度,加快了掘进速度
   使用锚杆和锚索支护,由于所用材料重量轻、体积小、易操作、运输量小,从而减轻了工人的劳动强度,提高了工效,有利于工作面的快速掘进。
  4.4提高了巷道支护效果,有利于安全生产
   锚杆、锚索联合支护为主动及时支护,能有效地控制围岩变形,变荷载为承载体。通过组合、悬吊、强化等作用来控制围岩,抑制顶板下沉离层,巷道稳定性高,修复量小,有利于安全生产。
  
  作者简介:
  王成,男,四川蓬安人 1967年1月生。1994年毕业于甘肃煤炭职工大学机械化采煤专业,采煤工程师,现任新疆焦煤集团有限责任公司1930煤矿通风队队长,主要从事矿井通风技术管理工作。
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