柳新矿-430轨道下山煤代岩巷道支护实践和思考

1 施工巷道概况

柳新煤矿南二采区-430轨道下山布置在7号煤煤层中,顺煤层底板下山施工,该巷道连接-430和-600水平,巷道总长450m。7号直接顶为砂质页岩、中间加有煤线厚约1m～2m,老顶为中粗砂岩、石英胶结、坚硬3m以上,裂隙较发育。煤层底板为灰色粉砂岩细砂岩和灰色泥岩。

2 巷道设计

巷道断面设计为半圆拱形,净宽5.0m,净高3.1m,设计沿煤层底板下山掘进。

设计为锚杆,锚网,锚索联合支护,锚杆直径22mm,长2.2m的螺纹钢锚杆,锚杆间距为0.8m方形布置。每根锚杆用3卷锚固剂,型号为2530型,直径25mm,长度300mm。锚杆设计锚固力70KN以上。

每3m打1排锚索,每排2根,间距1.8m～2.2m锚索作为加强支护。锚索长度8m,直径15.2mm,托盘为400mm×400mm×20mm的钢托盘。每根使用树脂锚固剂6～8卷。预紧力达到100kN以上,锚索外露200mm。

按照加固拱理论计算锚杆长度的计算公式如下:

式中B为巷道宽度,取5.2m;N为围岩稳定性影响系数,取1.5;Ln为托盘厚度,螺母厚度和锚杆外露之和,取0.09m;Lm为锚杆的有效长度,取1.863m。

按照冒落拱计算锚杆长度公式如下：

式中H为冒落拱假想高度,取0.834m;h为巷道净高,取3.2m;f为顶板岩石的普氏系数,取6;∮为两帮煤体的内摩擦角,取45°,锚杆长度:L=H+L1+Ln。

式中L1为锚杆锚如稳定岩层的厚度,取0.8m,那么L=1.733m<2.2m。

按照加固拱理论计算锚杆排距。按照锚固力等于或大于被吊软弱岩层质量或冒落高度岩层质量的原则:

式中D为锚杆间排距;Q为锚杆锚固力,取70kN;K为安全系数,取2;γ为岩石容重,取22.6kN/m3;则D小于等于1.35依据矿井工程实践,锚杆间排距距0.8m。

3 施工的设备和机具

采用MQT-120型风动锚杆机打顶部锚杆眼,ZQS-35J型风动锚杆机打帮锚杆眼,钻头为直径为32mm的合金金刚钻头,眼深2150mm。使用BK30风动扳手紧固锚杆螺母,扭矩可以达到70N·m。

采用55kw绞车提升运输,钢丝绳型号X—T—6×19—21.5-155,牵引2辆1T矿车运输。

4 施工质量的保证措施

采用三八制工作,边掘边锚,小班平均进尺2m～3 m,锚索有专人来打兼检修设备。月进度150m以上。

为保证支护质量,必须对现场操作进行认真指导和检查。顶部锚杆眼打完后要用压风吹出残渣,往锚杆里送锚固剂时不要弄破锚固剂。搅拌锚固剂必须用锚杆机,本着快搅慢推的原则,一次到位,中间不停。对锚杆进行跟踪拉拔试验,每300根测一组,每组测3根,顶部1根,两侧各1根。

5 施工技术注意问题

巷道掘进断面要尽量保持完整,顶部要成半圆拱,锚杆支护的范围容易形成挤压拱,起到积极支护的作用。打锚杆锚网之前,对巷道凹凸不平的要用手稿或风镐找平。

加强锚杆质量的控制,锚杆与巷道表面的夹角不低于75°,眼深控制在2.10m,如果眼口煤体脱落,要增加木托板以保证锚杆能有效的紧固。锚杆眼力的残渣要用风吹尽,岩石眼中装3只药卷,煤层中可以适当多装1卷。搅拌锚固剂必须用锚杆机,本着快搅慢推的原则,一次到位,中间不停,要是锚固剂2中药剂充分混合反应。巷道底部两侧各打一个向下的锚杆。

锚网药向下延伸100mm。锚杆要用风动扳手上紧,锚杆托盘要贴紧巷帮。

为了使锚杆支护内的煤岩体和锚杆一起形成能够抵御应力的组合拱,必须注意掘进巷道的成形和锚杆的初锚力。初锚力要达到设计的70%以上。

锚索作为加强支护,要确保数量和质量。

施工中要有防尘措施。

6 巷道变形观测与处理

为了对施工效果进行检测,施工完毕后,设立观测点对围岩的变形情况进行观测。每个观测点分设两帮位移观测点顶板位移观测点。通过对观测数据的分析,发现支护60～90天变形量明显,90天后变形趋于缓慢。

巷道的变形还和附近的采动有关系。由于两侧和顶板收缩变形局部出现底鼓,两帮变形。要及时敲帮问顶,加强维护,局部可有U型钢加强支护。

7 结语

采用以煤带岩巷道进行锚网,锚索联合支护是一种新的工程探索和实践。比较以往的岩巷开拓施工进度大大提高,能过有效的缓解采掘失调的局面。其次支护成本没有增加的情况下,以煤代岩的巷道减少了岩石开拓量,增加煤炭资源的回收,换来了直接的经济效益。

以该巷道为例:减少矸石和排矸量。按照断面13.7m2。计算,450m岩巷,减少矸石量超过6000m3。有效回收煤炭资源按照3m煤厚,断面能煤面积约12.5m3,煤的比重1.3t/m3,掘进煤层450m,多出煤7000余吨。

摘要：为了加快矿井开拓巷道的进尺速度,缓解采掘衔接失调的局面,介绍煤代岩巷道的支护实践,根据柳新煤矿的煤层巷道支护实践经验,将二采区-430轨道下山布置在7煤煤层中,该巷道采用锚网,锚索支护,加快了开拓施工进度,提高了煤炭回收率。

关键词：煤层巷道,锚网支护,下上巷道

参考文献

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