大断面切眼联合支护技术的应用

发布时间：2022-03-13 15:18:18 浏览数：次

(神东煤炭分公司科技中心科技中心设计院，内蒙古鄂尔多斯 017209)
摘要：文章以神东煤炭分公司石圪台煤矿大断面切眼为例，介绍了锚杆、网、锚索联合支护技术在大断面切眼支护中的应用。
关键词：大断面；切眼；联合支护
中图分类号：TD164^＋.1 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)10—0050—02

神东煤炭分公司综采工作面设备及其配套设备都是进口设备，由于综采设备的日趋大功率化、重型化，综采切眼趋向大断面方向发展。在这种条件下，传统的支护方式已不能满足神东矿区的快速发展要求，而锚网联合支护是主动支护，支护强度大、施工容易、支护成本低，能够有效地解决大断面切眼的支护问题。现以石圪台煤矿71201工作面切眼支护为例作以介绍。
1 工程地质概况

石圪台煤矿71201工作面位于石圪台井田东北部的二盘区，所采煤层为1-2煤，煤层厚度为0～6.47m，容重为1.3t/m³，倾角为1～3°左右，单斜构造，覆存稳定。工作面大体沿煤层倾向布置，四周无采动影响。

71201工作面所在煤层为侏罗系中下统延安组第五段含煤岩系，埋藏深度40～110m，上覆基岩厚度为40～100m，松散层厚度为4～30m，主要是风积砂。顶板以泥岩、砂岩为主，其中老顶为中、细砂岩,厚度为2.13～13.34m；直接顶为泥岩、粉砂岩,厚度为3.6～11.3米，波状层理。

直接底主要以泥岩、粉砂岩为主，厚度为1～3米，遇水易软化；老底为中、细砂岩，厚度为8～20米。
2 切眼支护设计
2.1 切眼断面设计

根据综采工作面设备配套尺寸及设备安装要求，71201工作面切眼设计断面尺寸为：切眼长300m，宽8.5m，高3.7m，掘进断面为31.45m²；净断面为29.75m²，即宽8.5m、高3.5m；切眼呈矩形全煤巷道。
2.2 锚杆支护设计

首先根据原始数据，按照有关经验和公式计算切眼顶板载荷，再根据围岩载荷确定锚杆支护形式和参数，然后计算巷道支护材料消耗和成本，得出支护设计结果：切眼初次支护采用高强度树脂全长锚固锚杆和金属网组合支护系统，二次支护采用锚索支护，并进行木点柱补强支护。

切眼顶板初次支护采用φ16×1800mmA3圆钢锚杆联合10＃铅丝金属网支护。锚杆锚固端长度为350mm，扭矩大于100N•M，锚固力＞49kN，间排距1 000mm，矩形布置，托盘为120×120×10mmA3钢板，树脂药卷规格为K23×350mm；金属网为10＃铅丝网片，网格为45×45mm。二次支护采用1×7－φ15.24×6500mm高强度低松弛钢绞线锚索。锚索锚固端长度1500mm，预紧力＞100kN，极限拉断力＞270kN，延展率＞3％，间排距2 000×3 000mm，矩形布置，托盘为300×300×15mmA3钢板，树脂药卷规格为Z23×500mm。采用φ450mm松圆木点柱进行补强支护，木点柱间距2m。

为了加强木点柱的补强支护效果，同时考虑到综采设备的安装，切眼巷道底板铺200mm厚C20混凝土。
71201工作面切眼支护最终形成以锚杆、网、锚索联合支护为主，辅以木点柱补强的支护形式。切眼支护如图所示：


3 切眼矿压监测与支护结果分析

根据上述方法确定支护方案并实施后，对切眼进行了全面系统的矿压监测。在切眼内每隔50m设一个观察站，每个测站安设一套离层指示仪，深基点深6m，浅基点深2.5m，对切眼的顶板岩层位移量进行观测。从切眼支护完成后到设备安装的2个月时间内，通过每隔10天的定期观察，发现切眼中部顶板岩层位移量最大，向两端逐渐减缓。切眼中部监测站岩层位移量与时间关系曲线如图所示：


通过切眼中部监测站的顶板岩层量与时间关系曲线图，可以得出以下结果：
3.1 由于此工作面所在煤层埋深较浅，压力较小，顶板岩层比较稳定，深部离层量最大为16mm，浅部离层量最大为6.5mm。
3.2 在巷道掘进后的30天内顶板岩层位移量变化较大，此后岩层位移量趋于平缓，顶板岩层位移量很小。
3.3 2.5m范围内岩层位移量很小，证明锚杆支护很好的控制了岩层位移，2.5～6m范围内岩层位移也比较小，证明锚索支护有效地控制了顶板深部岩层的位移与变形。
3.4 通过表面观测，未发现锚杆、锚索损坏现象，切眼中部木点柱受压后出现细小裂纹，表明木点柱起到了补强支护的效果。
4 结论
4.1 锚杆支护以其主动支护、及时支护、支护强度高的特点在煤巷掘进中得到了广泛应用，特别是在神东矿区得到了大规模、大范围地的应用。
4.2 在大断面巷道支护工程中，锚杆锚索分两次支护，能够有效地控制巷道顶板的下沉，确保巷道的稳定。
4.3 大断面切眼支护充分利用了锚网索联合支护这一“主动支护”形式，高强度锚杆以加固为主，使其锚固范围内的顶煤形成“锚固平衡拱”，锚索以悬吊作用为主，把潜在冒落范围内的顶煤悬吊在上部比较坚硬稳定的顶板岩层上，加大“锚固平衡拱”厚度，阻止顶板岩层下沉及冒落。
4.4 锚杆支护具有易施工、强度低、工效高的优点。 

总之，大断面切眼锚网索联合支护技术在神东矿区取得了很好的效果，有效地控制了顶板岩层移动，保证了围岩稳定，满足了矿井安全生产的需要，同时也取得了显著的经济效益和社会效益。［参考文献］
［1］王安.现代化亿吨神东矿区生产技术［M］．北京，煤炭工业出版社，2005.
［2］范天吉.矿井支护与防冒顶综合技术手册［M］．吉林，吉林电子出版社，2003.

相关热词搜索：支护断面联合技术