3403工作面运输顺槽支护技术研究

3403工作面运输顺槽支护技术研究

摘要:根据大阳煤业3403工作面实际地质条件,提出了运输顺槽围岩控制方案,并对支护方式和支护材料进行了分析,计算并验算了锚杆、锚索的锚固长度,提出的支护技术方案应用于大阳煤业3403工作面,取得了较好的技术效益。

关键词:工作面运输顺槽支护

1 工作面地质概况

3403运输顺槽位于3403工作面北侧,与3403回风顺槽相距180m,东端与四采区胶带巷相连,西邻井田边界。南部3401工作面已开采完毕,现为采空区,3402工作面未布置。北部为四采区未采区。3403运输顺槽服务于四采区3403回采工作面。3403工作面进行回采时,3403运输顺槽担负工作面原煤运输任务,皆作为进风巷道。该巷道为沿3号煤底板掘进的回采巷道,设计长度为1281m。

3403工作面主采3#煤层,位于二叠系下统山西组下部,工作面临近钻孔揭露煤层厚5.71m,煤层埋藏深度380～430m左右,煤层结构比较复杂,内有夹矸2～3层,夹石层厚度0.1～0.3m。本煤层为稳定煤层,全区可采,煤层倾角≤10°,煤的普氏硬度系数f＝2～3,呈上、下软,中间较硬状,煤层节理裂隙较发育。煤的容重为 1.44t/m3,煤质为黑色、灰黑色、半亮、光亮型煤,玻璃似金属光泽,为中灰、低磷、特低硫、高发热量、高熔灰分、高强度、易选的无烟煤。煤层老顶为中砂岩,厚

度平均为8.8m,硅钙质胶结,局部含大量白云母片,有时含炭质条带;直接顶为灰黑色泥岩,局部含粗粉砂岩,中上部有小煤一层,平均厚度4.3m;伪顶为灰黑色泥岩,平均厚度0～0.5m;直接底为灰黑-深灰色泥岩,或细粉砂岩,平均厚度9.0m;老底为灰石英(杂)砂岩,钙质胶结,分选中等,次棱角状颗粒,平均厚度2.25m。

2 支护方式及支护材料

运输顺槽断面型式为矩形,巷道毛断面尺寸为4m×2.8m。采用的基本支护方式为锚杆+金属网+钢筋梯子梁,加强支护方式为快速承载预应力小直径锚索。顶板锚杆采用高强度螺纹钢锚杆,锚杆规格为Φ18mm×2000mm,锚杆排距900mm,锚杆间距900mm,顶板边锚杆距巷帮距离200mm,并向巷帮侧倾斜20°。顶板锚索采用7股钢绞线,规格为Φ15.24mm×6500mm。顶板锚索布置方式:“二·二”布置,双根间距1800mm,距巷道两帮间距1100mm,锚索排距为2700mm。锚索采用钢板托盘,托盘规格为300mm×300mm×14mm,锚索托梁采用16＃槽钢,长300mm。顶板金属网采用10#铅丝编织成的矿用菱形金属网,网孔特征尺寸为40×40mm,网片的宽度1000mm。顶板锚杆梁采用Φ14mm 的钢筋焊制,按锚杆孔间距焊制75×76方孔。每孔采用一卷S2360和一卷Z2360树脂锚固剂。

两帮锚杆采用Q235圆钢锚杆,锚杆规格为Φ16mm×1800mm,锚杆

排距900mm,间距900mm,两帮上部锚杆距巷道顶板距离400mm,并向上倾斜20°。两帮下部锚杆距巷道底板距离600mm,并向下倾斜20°。两帮金属网采用10#铅丝编织成的矿用菱形金属网,网孔特征尺寸为40×40mm,网片的宽度1000mm。两帮锚杆梁:采用Φ10mm的钢筋焊制,在布设锚杆的位置焊接锚杆卡栏。每孔使用一卷S2340和一卷Z2340树脂锚固剂。锚杆采用穹形托盘,托盘规格为120mm×120mm×10mm。

3 锚固长度分析

根据锚杆杆体极限载荷和树脂药卷与围岩的粘结强度确定锚杆必须的锚固长度。

(1)运输顺槽的顶板采用Φ18mm高强螺纹钢锚杆,其破断载荷为147.4kN;运输顺槽顶板锚固长度应为:

Pm为设计锚固力,Φ14mm螺纹钢锚杆杆体的极限载荷为147.4kN;R为锚杆孔半径,14mm;为树脂药卷与钻孔壁的粘结强度,取=1.3MPa。

需要的锚固卷长度:

(3)锚索锚固长度与锚固力的确定。

根据锚索破断载荷和树脂药卷与围岩的粘结强度确定必须的锚索锚固长度为:

在实际施工中,如果锚索锚固段的岩性有变化或锚固段的大部分在煤体中,应调整锚固长度或加长(缩短)锚索长度,以确保锚索的锚固力和安全。

4 支护效果及结论

本文提出的支护技术方案应用于大阳煤业3403工作面,掘进期间工作面两帮移近量最大180mm,顶板下沉量最大240mm,有效地控制了巷道围岩变形,保证了工作面运输顺槽安全快速掘进,取得了较好的经济技术效益。