锚索网联合支护技术在煤巷中的应用

锚索网联合支护技术在煤巷中的应用

摘要:介绍了靖煤集团红会一矿在煤巷掘进应用锚索网联合支护方式,通过实践锚索紧跟工作面,及时有效地控制顶板,防止顶板下沉,在保证施工安全的同时,能大大提高掘进速度。

关键词:煤巷锚索锚杆联合支护

1 工程名称

1709综采放顶煤工作面机道、回风巷、开切眼、中间巷、边界联巷、爆破巷、回风联络巷。

地质构造:工作面位于七采区中部,煤(岩)层基本由北向南倾斜,煤层赋存趋势东北高西南低,煤层底板起伏变化较大,地质构造较为简单,区内发育的断裂构造及褶曲由南向北有F7-15、F7-16、F7-14 、F7-17号四条断层及七采区中部背斜和七采区北部向斜。

七采区中部背斜:位于工作面南部,轴向82°～88°,由东向西倾伏,两翼煤层倾角较陡,对工作面的施工影响较大。

七采区北部向斜:位于工作面中南部,轴向12°～51°,由西南向北东倾伏,两翼煤层倾角较为宽缓,对工作面的施工影响较小。

2 巷道断面及支护参数

巷道断面形状及断面尺寸:1709工作面机道、回风巷、中间巷、

回风联巷、边界联巷均选用三心拱断面,开切眼、钻场均选用矩形断面,爆破巷、回风联巷均选用半圆拱形断面。机道掘进断面13.1m2、净断面12.0m2,回风巷、边界联巷及中间巷掘进断面10.84m2、净断面10.10m2,切眼掘进断面21.6m2、净断面20.88m2,爆破巷及回风联巷掘进断面6.83m2、净断面6.16m2。为便于集中排水,机道、回风巷、回风联巷、爆破巷下帮布置规格为宽×深=350×350mm的水沟。

如图1所示。

支护方式及支护参数

(1)支护方式

巷道采用锚网索联合支护,机道、回风巷、中间巷、回风联巷帮拱部均选用Φ20×2100-700mm的树脂药包螺纹钢锚杆,爆破巷全断面选用Φ20×1800-300mm的树脂药包螺纹钢锚杆；开切眼正中4根选用Φ20×2600-700mm的树脂药包螺纹钢锚杆,其余8根均选用Φ20×2100-700mm的树脂药包螺纹钢锚杆,巷道两帮部均选用Φ16×1800-300mm的钢筋锚杆；煤层稳定坚硬区域在开切眼中心线左、右各1.3m处按3.0m的间距打一排木中心点柱,且距切眼中心线左、右各1.0m处按3.0m的间距打注两排Φ15.24×7000-1500mm的树脂药包锚索,机道、回风巷中心线左、右各0.5m处均按3.0m的间距、1.0m的排距呈三花形布置两排Φ15.24×7000-1500mm的树脂药包锚索加强支护,煤层松软、破碎区域在巷道中心沿巷道走向以3.0m间距

布置一排Φ15.24×7000-1500mm的树脂药包锚索梁加强支护。

(2)支护参数

①工作面开切眼顶部锚杆间排距为610×800mm,帮部锚杆间排距700×800mm,其它所有巷道锚杆间排距均为700×(800-900)mm。②巷道周边均挂12#铅丝菱形网片,网片规格为900×4000mm,网孔规格为40×40mm；钢托板规格为长×宽×厚=120×120×8mm,木托板(复合托板)规格为长×宽×厚=300×200×70mm。锚索托梁为400mm长的矿用11#工字钢,锚索梁利用矿用11#工字钢制作,长度为1.5m或2.0m。③打注螺纹钢锚杆所使用的树脂药包规格为Ф28×350mm,打注锚索所使用的树脂药包规格为Ф28×500mm。

(3)支护技术要求

①锚杆孔深度误差控制在0～50mm之间。②锚杆间排距误差不超过±100mm。③锚杆呈矩形布置,木托板长边与巷道走向保持一致,铁托板对角线与木托板长短边平行布置,锚杆外露长度≤50mm。④锚杆的安装角度与巷道轮廓线夹角不小于75°,裂隙层理发育处适当调整锚杆安装角度,尽量垂直裂隙层理面。⑤锚杆螺母必须用力矩扳手拧紧,螺纹钢锚杆其扭力矩不小于360N·m。⑥所掘巷道煤壁必须整修平整,铺设金属网片时,必须铺平拉展,做到头对头、边对边,用14#镀锌铅丝联接网片,每米不少于12扣,一扣压一扣,每扣扭三扭。⑦锚索孔深度不小于锚索长度200mm,锚索安装后,外露长度控制在300mm以

内。锚索托梁与巷道走向垂直布置。

3 施工工艺

该工作面巷道采用机掘掘进方式。为了提高单进,作业过程中实行多工种、多工序平行交叉作业。即现场交接班与安全检查、延伸中腰线、打探眼、检查气体、检修设备平行作业；掘进割煤与准备支护材料平行作业；打注锚杆与延伸刮板输送机平行作业。

交接班→安全检查、敲帮问顶→延伸中腰线→检查气体→机电设备检修→掘进→退机组→敲帮问顶→打锚杆眼→安装锚杆挂网上托板→出煤→延伸刮板输送机→进入下一个循环→……→文明生产→交接班。

①打眼前,首先由验收员将中腰线延至迎头,检查巷道断面尺寸, 对不符合设计要求的巷道必须先进行处理,然后按中腰线画出巷道掘进轮廓线,再按先顶后帮的顺序用粉笔标定眼位,撬掉松动离层煤块,确认无安全隐患后方可作业。②打注锚杆时,必须由验收员负责先画后打,按先顶后帮的顺序依次进行,锚杆眼位要求准确,误差不得超过±100mm。锚杆眼深度应与锚杆长度相匹配。③锚杆安装必须按先顶后帮的顺序进行。④打锚索眼采用湿式打眼,竖起钻机使钻机与钻杆处于正确位置。⑤开机钻眼,要扶稳钻机,先升气腿,使钻头顶住煤(岩)面,确保开眼位置正确。

树脂锚固剂锚杆a:检查锚杆孔符合安装要求后,用锚杆将所要注入的树脂锚固剂顶住缓缓送入孔内。b:锚固剂送入孔底后,快速在杆体尾部套上手持式帮钻或锚杆钻机,匀速转动杆体搅拌锚固剂。搅拌时间约为30秒,搅拌时间不能过长也不能太短,否则胶凝不实。树脂锚杆安装不得中断,应一锚到底。c:安装完毕后,避免杆体自重下滑,在取手持式帮钻或锚杆钻机之前,可用木楔或煤块在孔口楔紧杆体。d:杆体安装2分钟后铺设网片安装托板并用风动扳手紧固螺母。

树脂锚固剂锚索a:检查锚索孔符合安装要求后,用锚索将所要注入的树脂锚固剂顶住缓缓送入孔内。b:锚固剂送入后,在锚索尾端插入锚杆钻机,边搅拌边推进至孔底,搅拌时间约为30秒。c:搅拌树脂锚固剂中途不能停顿,要一气呵成,绝对不能反复搅拌。d:锚索安装完毕后,10～15分钟安装托梁并利用张拉千斤顶紧固索头。张拉预紧力控制在120kN以上。e:打锚索眼时必须由验收员定好眼位,开钻前,操作工要扶稳钻机,先升气腿,使钻头顶住巷顶,然后开水作业。

4 围岩变形及支护质量监测

锚杆(索)锚固力监测:巷道掘进过程中,要求施工队每班用力矩扳手对支护锚杆逐根进行监测,并对巷道内注设的锚索进行预紧力张拉监测,保证锚杆扭力达到360N·m,锚索预紧力张拉达到120kN。每300根锚杆一组,采用锚杆拉力计对支护锚杆进行拉拔测试,保证锚杆拉拔