锚网、锚索+喷联合支护在穿越特厚煤层巷道中的应用

锚网、锚索+喷联合支护在穿越特厚煤层巷道中的应用摘要:文章介绍了岩巷在穿越特厚煤层的施工中,采用锚网、锚索+喷联合支护所取得的支护效果和经验。

关键词:岩巷穿越特厚煤层锚网、锚索+喷联合支护

硫磺沟煤矿是在原昌吉市联合厂煤矿基础上由原新疆哈密煤业(集团)有限责任公司硫磺沟分公司兼并后扩建而成。2008年硫磺沟煤矿开始进行年产九十万吨改扩建,在施工过程中因多方面因素的影响,施工难度较大。常出现工字钢梁腿弯曲、U型钢棚收缩量过大、顶梁变形扭曲、卡栏拉断等现象,使巷道断面减小。由于不封闭煤层,裸露的煤体存在着自燃的隐患。上述因素严重时会影响安全生产,为此,硫磺沟煤矿在施工+874水平石门,穿越9-15号煤层时,采用了锚网、锚索+喷联合支护工艺,取得了较好的支护效果。

1 巷道概况

硫磺沟煤矿采用主、副斜井开拓,现有生产井口3个,井口均位于井田的东北部,靠近头屯河西岸,主要开采9-15号煤层。为解决+874水平通风,通过+874m水平回风石门与斜风井联系,主斜井井底联络巷(+874m水平)与主斜井下部水平巷道联系。+874水平回风石门巷道标高+874m,距地表194m,石门长161m,巷道从9-15号煤层中部穿过。9-15号煤层自东向西由简单结构趋向于多夹矸结构,井田范围内,该煤层属简单—较简单结构煤层。9-15号煤层平均厚度29.5m,煤层倾角

17°～29°,地质构造简单,顶板以粉砂岩为主,局部为炭质泥岩;底板多为粉砂岩、泥岩,个别有炭质泥岩。

2 施工方案

2.1 主要参数要求

+874水平回风石门巷道断面为三心拱型。净高3.0m,净宽4.0m,拱高1.6m。如图1所示。

(1)锚杆参数要求。

锚杆设计每排11根,间排距为800×800(mm),采用左旋无纵筋全螺纹锚杆,直径22mm、长2200mm,呈五花型布置,托板规格160×160×12(mm),方形。中间补设一根锚杆,用4卷直径25mm、长450mm的树脂锚固剂卷加长锚固。

(2)金属网参数要求。

金属网为12铁线菱形网,规格为1×10(m),网孔尺寸为50×50(mm),网间搭接200mm,再用10＃铁线连接拧紧。

(3)喷射砼参数。

根据硫磺沟煤矿巷道服务年限、巷道垮度等因素,确定喷射砼的厚度为100mm。砼初喷厚度40mm,跟迎头,复喷达到100mm。混凝土材料选用32.5R普通硅酸盐水泥。速凝剂掺人量为水泥量的4%。

(4)锚索支护参数。

锚索选用直径15.24mm钢绞线、长度7.0m,外漏长度不超过300mm。锚索间排距为1200×1600(mm),每排2根,在正拱顶中心左右各布置一根。锚索用2卷直径23mm、长600mm的树脂锚固剂卷加长锚固。锚索托梁采用废旧铁棚梁、腿加工制成,长度600mm,中间钻直径18mm孔。

2.2 施工工艺

爆破—出煤矸—临时支护—安设锚杆—挂网—初喷混凝土—安设锚索—复喷。

2.3 施工中技术要求

锚杆的杆体及配件的材质、品种、规格、强度、结构符合设计要求。锚杆安装牢固,托板密贴岩面,未接触部位必须楔紧,锚杆的抗拔力不小于设计值,间排距偏差≤100mm,外露长度≤50mm;锚索安装深度、角度及锁定后的预应力应符合设计要求。锚杆树脂锚固剂必须符合设计要求。掘进时要实施光面爆破以保证断面设计尺寸。锚杆(锚索)达到设计预紧力,锚索钻孔轴线与设计轴线偏差角应小于3°两帮最下部

锚杆向底板倾斜-15°,失效锚杆必须重新补设。金属网铺设紧贴煤壁面。锚索端头必须锚固在稳定岩层内。

3 施工过程的控制、施工监控测量

现场监控量测量是监视围岩稳定性,检验设计参数和施工方法是否正确合理及安全的重要手段。

(1)地质和支护状态观察。每次爆破后观察确认围碉名称类别、岩层倾角、走向及变化情况与趋势,对断层、节层、裂隙发育、发展情况,洞内涌水、涌水流量等作地质状况的观察。

(2)周边位移量测,每个断面设水平测线,主要量测边墙与拱部相对位移,这是判断围岩稳定性的重要手段,主要工具为收敛计。

(3)拱部下沉量测,用以判断拱部稳定性,防止坍方。每个断面拱顶部安设一个观测点,在后面设一个固定水准点,用精密水准仪量测出拱部标高,计算出拱部下测量。

(4)锚杆、锚索拉拔力测量,用以判断锚杆、锚索长度及锚固方法的合理性,用拉拔器进行测量。

(5)砼喷层过厚、过薄都会影响其支护强度,使围岩形成的承载结构不能保持稳定,要严格按要求施工。

(6)严格通风管理,认真落实一通三防责任制,建立通风瓦斯检查机构,配备合格的专职人员,严禁随意停开局扇,防止停电、掉电。

4 支护效果

该巷竣工后,巷道支护状态完好,没有发生碹体脱落、片帮、抽冒顶现象。经过静压观测,100天后巷道围岩趋于稳定,顶底板移进量150mm,两帮移进量240mm。顶板与两帮移近情况如图2所示。

5 效益分析

采用锚网、锚索+喷联合支护,提高巷道围岩强度,保证了围岩整体稳定性,同时也降低了劳动强度,加快了施工速度。

由于采用锚网、锚索+喷联合支护,巷道变形量比架棚支护大幅度降低,也就大大降低了巷道的维修费用。采用架棚支护,每架棚的费用为1500元;采用锚网、锚索+喷联合支护,每米费用为950元,由此可见,采用锚网、锚索+喷联合支护比采用架棚支护的综合成本要低得多。

6 结语

在岩巷穿越特煤层时采用锚网、锚索+喷联合支护技术与架棚支护、钢筋混凝土发碹支护等比较,具有施工工艺简便、施工速度快、

支护效果好、维护工作量少、施工成本低等优点。实践证明,是可行的。对于在地质构造复杂、裂隙变化大、不稳定的围岩实施锚网、锚索+喷联合支护,今后还需要在施工中不断的探索积累经验。