山西汾西礦業(yè)集團大斷面綜采切眼支護技術.doc

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山西汾西礦業(yè)集團大斷面綜采切眼支護技術 汾西礦業(yè)集團公司的煤系地層巖石多為泥巖、泥質頁巖、砂巖、高嶺土泥巖，層理、節(jié)理較發(fā)育，有的受水理作用大，陷落柱及小型斷層為井田主要構造形式。近距離煤層開采受采動影響大，新建礦井多為復合頂板，屬典型的軟巖礦區(qū)。經過不斷探索，汾西礦業(yè)集團公司在軟巖礦區(qū)由煤巷小斷面錨桿支護技術發(fā)展到綜采切眼大斷面錨桿支護技術。2003年煤巷錨桿支護巷道占總進尺的52.46%，綜采切眼錨支率達到100%。 1傳統的綜采切眼掘進支護方法 傳統的綜采切眼采用梯形斷面，支護方式為木棚支護，棚梁中部加打兩根金屬支柱加強支護，棚距一般為0.6～0.8m，該支護方式掘進速度慢，材料消耗大，配置人員多，勞動強度大，人工費用高。架設大抬棚的笨重作業(yè)，具有一定的危險性。且傳統的切眼支護方式制約安裝工作，作業(yè)人員有效利用空間小，作業(yè)安全性不高，在切眼內進行“替柱、回柱”和回“大梁、柱腿”等支架設備安裝時，存在較大的安全隱患。這種支護方式不能對頂板及周圍的煤體進行早期管理，不能有效抑制頂板離層和冒頂現象的發(fā)生。 2綜采切眼錨桿支護設計方法 針對圍巖具有復雜、多樣的特點，與科研院所合作，采用了現場調查和地質力學評估、初始設計、井下監(jiān)測和信息反饋、修正設計和日常監(jiān)測的動態(tài)信息設計方法。 現場調查內容包括圍巖強度、圍巖結構、地應力及錨固性能測試等。在現場調查內容的基礎上進行地質力學評估和圍巖分類，為初始設計提供可靠的參數。初始設計采用數值計算和經驗相結合的方法進行，根據圍巖參數和已有實測數據確定出比較合理的初始設計。將初始設計實施于井下，并進行詳細的圍巖位移和錨桿受力監(jiān)測，根據監(jiān)測結果驗證或修正初始設計。正常施工后還要進行日常監(jiān)測，以保證巷道安全。 3雙柳礦208綜采工作面切眼錨桿支護實例 3.1工作面切眼的基本情況 開采山西組3#、4#合并煤層，厚度3.41m，煤層傾角2～4，直接頂為泥巖，厚度為1.26m，極易破碎，其上為1.03m的粉砂巖，節(jié)理發(fā)育，之上為1.91m的泥巖，較破碎，再上為0.28m的一層煤線，再上為2.38m的泥頁巖，非常破碎，之上是10.04m的砂巖；老底為K3砂巖，厚度為9.0m。208工作面主體構造為一單斜構造，次生小向、背斜，構造極為簡單，工作面地層走向N0，傾向約N270，傾角3～4。最大水平主應力為6.31MPa，最小水平主應力為3.76MPa；最大水平主應力方向北偏西48.7。巷道垂直主應力9.06MPa。巷道斷面呈矩形，寬6m，高2.8m，掘進斷面積為16.82m２。采用綜掘機掘進一次成巷。 3.2巷道支護 巷道采用樹脂端錨錨固錨桿組合支護系統，并進行錨索補強和單體液壓支柱加強支護。 (1)頂板支護。永久支護形式：端錨錨桿規(guī)格號為16mm1800mm，間排距800mm，矩形布置；錨索規(guī)格15.24mm6400mm,配套使用一支K2355、一支Z2355型樹脂錨固劑及4m長槽鋼托梁，排內每兩根錨索配合槽鋼托梁結合成一個支護整體。槽鋼橫向布置，在巷道中心線兩側左右對稱支護，托梁間距為2.4m，錨索間距為2.4m。頂錨桿為每排8根。錨索滯后工作面距離不大于2.4m。 (2)加強支護。采用π型鋼棚加強支護，梁長3.6m，棚腿采用DZ-35型單體液壓支柱，棚距1.6m，π型鋼棚垂直巷中心線左右對稱布置，π型鋼棚下單體支柱距巷中心線為左右各1.5m。架π型鋼棚滯后工作面不超過10m。 (3)巷幫支護。右?guī)筒捎缅^桿一網一木托板進行支護，幫錨桿規(guī)格為16mm1600mm，間距900mm，排距800mm，矩形布置。左幫采用貼幫戴帽點柱進行支護，支柱采用DZ-35單體液壓支柱，柱帽采用木托板，戴帽點柱間距1m，并用構木盤幫。3.3支護效果 綜合監(jiān)測結果見表1。 表1綜合監(jiān)測結果(略) 從綜合監(jiān)測數據結果可以看出，采用錨桿支護后再進行加強支護，切眼內礦山壓力無明顯顯現，圍巖變形量不大，頂板變形量最大不超過3mm。在頂板支護后基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，兩幫由于有錨網支護，且配有支柱及構木盤幫，也不存在片幫現象，支護很成功，較傳統支護在頂板控制方面具有很大的優(yōu)越性。 4綜采切眼錨桿支護的優(yōu)越性 4.1安全方面 (1)綜采切眼的有效空間增大，減少了棚式支護對安裝作業(yè)的制約，安裝作業(yè)空間增大，作業(yè)的安全性大為提高。 (2)切眼內支架設備安裝過程沒有了“替柱、回柱”及回“大梁、柱腿”等環(huán)節(jié)。不安全隱患減少，安裝速度加快。 (3)錨桿支護下的整個空間比被動支護下的空間安全，采用錨桿支護，能及時對圍巖進行控制，并充分利用頂板的自承能力，抑制頂板離層，防止冒頂事故的發(fā)生。 (4)錨桿安裝工藝與架設木棚相比，具有小巧靈的特點，避免了架設笨重大抬棚及其作業(yè)的危險性。 4.2技術方面 (1)綜采切眼內采用錨桿支護，簡化了設備安裝工藝和準備工作，縮短了工作面的安裝時間，為高產高效奠定了基礎。 (2)在相同的條件下，錨桿支護斷面比木棚支護需用斷面小，對綜采切眼的通風、運輸和安裝、掘進設計相應縮小參數，使設計本身更趨合理。切眼跨度、高度的縮小，減小了工作量和資金的投入，且安全系數增加。 4.3經濟方面 按150m長度一個綜采切眼計算。材料投入：錨桿支護比木棚支護少投入材料費387元/m；用工投入：錨桿支護比木棚支護少用工6.31個/m,每個工按25元計，合計節(jié)省用工費157.75元/m；掘進速度：一般情況下，錨桿支護與架棚支護掘進快3～5天的時間，平均4天。安裝速度：以切割巷150m為例，共需安裝支架100架，在錨桿支護條件下，需17天，而在抬棚支護下需25天，兩者比較因切眼支護形式的改變，綜采支架安裝工期縮短8天。 汾礦集團公司現有6個綜采隊，按年安裝15個綜采面計算(切眼長度按150m)與采用抬棚支護相比，綜采切眼錨桿支護的經濟效益為：支護材料及用工節(jié)約122.6萬元，節(jié)約工時180天；以日產2500t煤計，可生產原煤45萬t，實現利潤4880.25萬元，年總經濟效益達5002.85萬元。 綜上所述，大斷面綜采切眼用錨桿支護替代木抬棚支護優(yōu)越性明顯。技術上先進，經濟上合理，施工速度加快，采面的準備時間縮短，便于設備安裝，工人的勞動強度大大減輕。巷道施工安全可靠，成本降低，具有較高的經濟效益。 第 5 頁 共 5 頁