我国井工矿井大断面支护技术

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摘 要：煤矿深部开采矿压显现明显、支护困难,严重制约了矿井安全、高效发展.针对深部巷道存在的压力问题,通过压力分析、围岩松动圈的确定,以及支护方式、费用、施工难易程度等作比较,确定现在深部大断面硐室的支护技术.本文笔者结合某矿的实际情况,提出了深部开采顺槽采用大断面掘进、锚网带联合支护技术,取得了较好的效果.

关 键 词：深部开采大断面锚网带支护

引言

我国煤炭经过近百年的开采,部分矿区已到开采后期,矿井由浅部开采发展到深部开采.随着开采深度的增加,矿压显现明显,工作面及顺槽支护困难,严重制约了矿井安全、高效发展.近几年高工作阻力支架不断出现,大大地改善了深部开采工作面的支护效果,但顺槽受矿压影响,顶板下沉,两帮鼓帮严重,维护困难,制约了工作面快速推进.

某矿在开采过程中受冲击地压影响.一采区开采3煤,井下标高-520～-640m,一采区的1304工作面采用传统方式支护,与1304相邻的1305工作面则采用大断面支护技术.

一、顺槽支护

1传统顺槽支护

1.1掘进支护

1304综放工作面轨顺为沿空巷道,与1303综放工作面运顺巷中至巷中的距离为8.5m,煤柱宽3.5m.轨道顺槽为梯形断面,采用锚网带支护,巷道上净宽4200mm,下净宽5200mm,净高3200mm,净断面积13.8m2；巷道顶帮铺联金属菱形网,顶部按800mm的间距锚固梯型钢带,均匀布置7根Ф22mm×2400mm的右旋无纵筋树脂锚杆,锚杆间排距690mm×800mm；帮部布置5根Ф20mm×2000mm全螺纹锚杆,间排距650mm×800mm.顶部在巷中左右各0.7m位置打注两排Ф22mm×8500mm锚索,锚索间距1.6m.顺槽采侧帮部在顶板往下0.5m、底板向上0.5m及帮中位置各打注1根Ф22mm×8500mm锚索,锚索排距1.6m.

1.2超前维护

1304综放工作面回采过程中超前维护距离为90m,其中超前工作面煤壁60m架设4路800mm×600mm金属十字顶梁组成网状顶梁配合单体液压支柱支护顶板,每排4个金属十字顶梁,即为“++++”形式,要求顶梁600mm长方向沿工作面走向布置,在每架金属顶梁下支设2棵单体液压支柱,形成每排8棵单体支柱支护；架设金属顶梁段以外支设单排单体点柱,单体柱距与钢带排距相同,其长度不小于30m.

1.3传统支护缺点

（1）劳动强度大.支设单体,挂设十字梁,改支、更换单体等工作劳动强度很大.

（2）安全性差.巷道变形严重、工人劳动强度大易疲劳等原因增加了发生安全事故的可能性.

（3）支护困难.顶板下沉,两帮鼓帮严重.

二、大断面掘进

1掘进支护

顶板沿3上煤与3下煤夹矸上平面掘进,底板沿3下煤底板掘进.永久支护采用锚网带、锚索联合支护,支护排距800mm,微梯形断面,实体煤帮87°扎角,沿空帮90°扎角,上净宽4800mm,中净宽4900mm,巷道高度3.5-4.3m.

（1）顶部使用长度4800mm、七组孔的梯形钢带,布置七根强度KMG500型

Φ22mm×2400mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆,采用树脂锚固剂全长锚固,距巷中左右750mm各布置一排Φ22mm×8500mm的锚索,锚索排距1600mm.

（2）两帮每排各布置5根Φ20mm×2000mm的全螺纹钢锚杆；沿空帮在相邻的正常支护锚杆中间分别隔排插花布置锚索、锚杆.沿空帮顶板向下500mm按25-35度仰角打注一根5m长锚索,在帮部中间位置垂直煤壁打注一根3.5m长锚索；在沿空帮不打注锚索的相邻两排锚杆中间第一根与第二根、第二根与第三根锚杆中间分别布置一根Φ20mm×2000mm全螺纹钢锚杆.

（3）顶、帮分别敷设采用8#镀锌铁丝编织的菱形网,巷道两帮从顶板至夹矸下平面300mm范围敷设双层金属网.

（4）工作面回采前在实体煤帮部正常支护的相邻帮部两排锚杆中间插花布置中空注浆锚索,锚索直径22mm,压注普通425#硅酸盐水泥浆,锚索前后排距1.6m,上下间距1.05m.顶板向下200mm位置（夹矸中间位置）与水平成35°仰角打注第一根Φ22mm×5000mm的注浆锚索,第一根锚索向下1.05m位置垂直煤壁打注第二根Φ22mm×8500mm的注浆锚索.

2超前维护

1305工作面超前维护采用巷道支架,轨顺布置5组ZCZ26500/22/38型巷道支架,运顺布置2组ZT28000/20/38型巷道支架.

3巷道变形比较

1304工作面和1305工作面回采期间,在轨顺每隔20m布置一个测点,测量巷道顶底板移近量、两帮移近量,随机选择了10个点进行比较.通过对比,采用大断面支护后,巷道变形相比传统的支护方式有了明显减少.

三、五点体会

1、通过实施顺槽大断面支护,提供了足够的空间,确保了顺槽支架和顺槽架空乘人装置的使用.

2、优化了断面结构,增强了巷道整体承载性能.将支护断面由梯形12°扎角改为微梯形断面,沿空帮0°扎角,回采帮3°扎角,强化了两帮的“承重墙”作用,使回采过程中巷道扩修、卧底等工作量大大减少.

3、帮部实施中空注浆锚索强化支护,增强了围岩稳定性.在回采过程中伴随着围岩压力的释放,围岩会发生较大变形,通过注浆来增强围岩松动圈的整体性,可以减少围岩的变形.

4、超前支护采用巷道支架,支护效果好,而且大大降低了工人的劳动强度.

5、经过在施工过程中不断的摸索与发现,我们应加大规程、措施的贯彻力度,注重现场人员的操作规范,严格按质量标准化进行操作.在今后各种掘进巷道及巷修巷道中广泛采用锚网支护,并根据巷道顶板的完整性来选择锚杆的间、排距,合理的布置.

四、结语

为克服地质构造复杂,岩石松软破碎、巷道压力大等困难,经过长期的探索和现场实践,不断修订锚网支护技术参数,我国井工矿井已经摸索出采用拱形断面锚网支护技术的一些方法,锚网支护作为一种比较成熟的巷道支护形式,与传统架棚支护方式相比,在改善支护效果、降低支护成本、减轻劳动强度、提高巷道断面利用率等方面都有显著成效.