桁架锚索支护技术在二次动压巷道中的应用.pdf

第15卷第4期(总第95期
牒矿开采
Vol 15NO. 4 (Series No95)
2010年8月
Coal mining Technology
August 2010
粉杂索式护故木在二次动瓜惹道中的液用
陈宝元
中?业大学应用技术学院,汇苏徐州221008)
[摘要」介绍了阳泉煤业集需新元公司在原有煤巷错网支技术基础上,从支护理念、支护材
料、支护工艺等方面进行了试验研究,应用桁架索支护技术,提高了巷道支护效果,有效缓解了矿
井采掘接替紧张的局面,解决了矿井安全、高效生产的相关问题。
[关键词」桁架锚索;二次复用;采动影响;支护
[中图分类号]TD353[文献标识码jB[文章编号]10066225(2010)04007-02
Application of Truss Bolt Supporting Technology in Roadway with
Secondary Dynamic Pressure Behavior
新元煤炭有限责任公司在沁水煤田西北部,井底板为灰黑色砂质泥岩,平均厚1.96m。
田东西长15.6km,南北宽约9.6km,全井田可采2东四正巷原支护形式及存在问题
煤层储量750Mf。该矿可采煤层为3号、6号、8
号、9号、15号和15号煤层,其中3号煤层是该2.1原支护技术方案
矿主采煤层,煤层平均厚度2.60m。新元公司为新
东四正巷全长1846m,巷道设计为矩形断面
建矿井,3号煤层东、西采区工作面为单翼布置,宽4.5m,高3m,支护形式和支护参数如下
按照设计每一工作面的正巷均为受二次采动影响的
(1)东四正巷支护形式顶部采用W钢带、
复用巷道,实际生产过程中发现,由于3号煤层特金属网、错杆、铺索联合支护。炳帮采用锚杆、金
殊的围岩状况和受采动影响比较严重,经常州现
属网、木托板支护。巷道顶部每排布置5根锚杆、
次复用巷道变形严重甚至压垮重新掘巷的情况,严2根锚索,长、短错索隔排交替布置,间排距为
重影响了正常的采掘接替关系,造成采掘衔接紧张800mm;帮锚杄每排每帮各3根,间距1000mnm,
的局面
排距800mm,采用菱形金属网。
为了解决3号煤层工作面二次复用巷道受采动
(2)顶、帮支护材料规格W钢带为4500mm
影响变形严重的问题,结合新元公司具体地质条件x220mmx4mm(长x宽x厚);顶、帮锚杆为左旋无
和实践经验,应用实施了桁架锚索支护技术,通过纵筋螺纹钢树脂锚杆d20mmx2200mm;锚索为
在东四正巷内试验,取得了较好的效果。
15.24mmx6300m,17.8mm×10300mm;锚索
地质概况
托梁为特制加强型铸铁托梁;顶网为金属菱形网
5200mmx1000m(长x宽);帮网为金属菱形网
东四正巷为310103工作面、310104.工作面回2600mmx1000mmn(长x宽)。
采巷道,属二次复用巷道。东四正巷沿3号煤层顶2.2存在的问题
板起底掘进,巷道设计为矩形断面。正巷与中间巷
(1)3号煤厚层泥岩顶板自稳能力差,无稳定
之间煤柱宽22m,正巷与中间巷、副巷与中间巷之的上位岩层供悬吊之用。
间分别施工联络横贯,正巷与中间巷之间相邻横贯
(2)巷道支护系统在二次动压影响下受到严
间距100m,副巷与中间巷之间相邻横贯间距50m。重破坏,出现大量锚索被拉断,顶板W钢带出现
3号煤层平均厚度2.60m,煤质松软,煤层含折断、撕裂等;帮锚杆因煤体破坏坍塌而外露悬
1~2层泥质夹矸,厚度一般为0.02~0.1m,节理空,大量的帮错杆木托板出现折断失效。
裂隙发育,裂隙间距0.1~-0.5m,易产生离层破坏
(3)整修压垮巷道时,施工难度及危险性极
和垮落。3号煤层顶板为多层泥岩组成的复合顶高,威胁矿井安全生产。
板,平均厚7.3m,基本顶为砂岩,平均厚2.38m,
(4)对于压垮严重的巷道需重新补掘巷道,
[收稿日期]2010-06-10
作者简介]陈宝元(1987-),男,山西阳泉入,现就读于中国矿业大学文昌校区应用技术学院。
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陈宝元:架锚索支护技术在二次动压巷道中的应用
2010年第4期
导致矿井采掘接替关系异常紧张,甚至出现队组停
4500
产数月的局面。
3锚索桥架控制系统支护原理及总体支护方案
20金属网
3.1锚索椅架控制系统支护原理
4nm厚W钠带
钢绞线预拉力桁架是将处于受压状态的巷道两
错素78X40
肩窝深部岩体作为锚固点和承载结构的基础,采用
高预拉力对拉并锁紧根钢绞线,在巷道顶板的水
平和铅垂方向同时提供挤压应力的主动支护结构,
从而使得锚固区内的煤岩体处于铅垂方向挤压和水
桁架锚索?781×19,L-90单体锚索1781X,=4300
平方向挤压状态,锚索桁梨系统预紧力引起的主动
力使巷道顶板产生向上的位移趋势,使顶板的下沉
被部分抵消。在巷道顶板的弯出变形过程中,锚素
受到的拉应力增加,铺固区内的煤岩体受到的挤压
锚素178X1×7),L-5300
力也随之增加,钢绞线预拉力桁架系统的基本原理
锚杆620×3000
如图1所
桁架连
槽钢
桁架锚
索系统
图2东西正卷支护方案
孔口距支护煤帮1.2m,锚索钴孔与铅垂线的夹角
为20°。桁架错索的排距为1.6m。桁架锚索及时
送入钻孔并采用与17.8mm钢绞线相配套的锁具
及其专用桁架锚索连接器连接好,等候至少30min
图1钢绞线预拉力桁架系统基本原理
后用张拉千斤顶张拉至预紧力160kN。
钢绞线预拉力桁架与单体锚索支护所用材料
其余和原支护相同
施工机具及工艺十分接近,由预应力高强度钢绞3.2.2施エ工艺
线、锁具和锚固剂组成,另需配置专用桁架连接
采用两掘两锚的方法施工,在巷道压力增大、
器,施加预拉力的机具和单体锚索通用。单体锚索瓦斯超限或遇其他地质情况条件下施工采用一掘一
与顶板围岩是点接触,而桁架则是拉紧的钢绞线与销的方法施工。当顶板比较破碎时,应适当缩小循
顶板形成线接触,作用范围大,松散破碎顶板受力环进度和控顶范围,还应加快支护速度和缩短空顶
状态好。
悬露时间。采用S200M型掘进机沿3号煤层顶板
3.2支护技术方案
掘进,综掘时施工工艺流程为:开机前准备→掘进
3.2.1东四正巷支护方案及支护参数
机割煤、裝煤和运煤→临时支护→锚杅、锚索支护
采动剧烈影响的东四正巷巷道断面为矩形布
联→清理现场→下个循环。综掘面机械设备配
置,在适当提高支护强度的同时应用了桁架式错备见表1
索,具体支护形式及参数如图2所示。
表1综掘面机械设备配备
顶板支护由锚杆、锚索支护变为全锚索支护
型号名称
数量用途
MHR-S200M型掘进机
割煤
并在每两排锚索之问增加一组桁架锚索
MQT-120J2型锚杆锚索锆机
施工
桁架锚索釆用17.8m,1×19股高强度高延
SGW-40(80)型板输送机
出煤
DSJ-800型胶帯输送机
出煤
伸