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1、煤巷锚网索支护顶板事故预防研究 摘要:着重论述了在煤巷中锚网索支护的可能性和操作方法以及需注意的问题,在煤巷锚网索支护工作上谈了自己的认识,供同行参考。 关键词:锚网索;支护;顶板;预防 梅河矿六井是1983年9月份正式投产的一座设计生产能力15万t/a的小型矿井,后经过技术改造,于2000年产量达到30万t/a,2006年生产能力核定为33万t/a,分南北两翼布置生产,主采层为2#煤层,还有四层、五层、九层。目前主要掘进巷道布置在四层煤中,在-50水平—150水平的开拓巷道和准备巷道中支护都是锚网,采区回采巷
2、道除个别过断层、顶板破碎带地段采用U型钢可缩支架支护外。截止目前,已利用锚网支护技术安全掘进煤巷一万余米。在煤巷掘进过程中,通过采取合理确定支护参数、强化现场施工管理和顶板监测,重点做好后路顶板维护和掘进工作面迎头工程地质条件监测等措施,成功杜绝了煤巷掘进顶板事故,取得了显著成效。 1支护作用原理 煤巷锚网支护是锚杆、钢带、塑料网、金属网联合支护,共同支撑煤巷顶板的一种新型混合支护技术,它的作用原理就是利用锚网支护强化和提高巷道顶板一定范围岩层的抗剪压能力,形成强化承压拱,抵抗巷道围岩变形,达到支撑维护巷道的
3、目的。其具体作用就是通过对顶锚杆在一定预紧力作用下进行端锚,使端锚范围内的复合岩层在锚杆的弹性压缩下形成组合梁,同时利用锚杆配合钢带对围岩进一步增强组合梁的支护强度。 2顶板事故预兆 煤巷锚网支护是利用巷道围岩自身进行主动支护。围岩变形有一个从弹性到塑性,最后丧失抵抗力的过程,这种特性决定了锚网支护的煤巷顶板变形要经过一定变形量的积累,当顶板变形量积累达到一定程度,就会导致煤巷顶板突然垮塌造成顶板事故。锚网支护煤巷顶板变形过程往往引发一系列压力显现,出现顶板事故预兆: (1)顶板出现局部离层掉渣,在塑料网上
4、形成网兜,严重时造成顶锚杆失效。 (2)巷道两帮收敛,顶板下沉,钢带开始出现弯曲现象。 (3)巷道底板鼓起,巷道变形,钢带或顶锚杆断裂。 (4)顶板岩层爆响,顶板离层监测仪显示离层加剧。 3顶板事故的预防 3.1合理确定锚杆支护参数 根据工作面地质条件,合理参照邻近工作面地质力学评估资料,依据秦巴列维奇理论按自然平衡拱原理对掘进工作面围岩破坏范围和围岩压力进行计算。并以此为依据,结合其他矿井的生产实践合理确定锚杆支护参数。4 3.1.1巷道围岩破坏范围的计算 (1)煤巷两帮煤体受压破坏深度。 C
5、=Htan(45-φ/2) 式中: c——煤体受压破坏深度,m; H——巷道高度,m; φ——煤的内摩擦角,φ=arctan(f)=45°,f=1。 (2)巷道顶板潜在的冒落拱高。 b1=a1/u(a+c)/(Rc/1000) 式中: b1——巷道顶板潜在的冒落拱高,m; a——承受弯曲的悬臂岩层的半跨距,m; Rc——巷道顶板岩石的抗压强度,N/cm2。 (3)顶板压力。 Q=4a1b1r1/3=4(a+c)b1r1/3 (4)两帮煤体倾向压力。 Q′=(2b1r1/γ+H)/2Htan2(
6、45-φ/2) 式中:γ为煤的体积重量,kN/m3。 3.1.2合理确定锚杆支护参数 依据巷道围岩破坏范围的理论计算值,辅以工程类比,结合其他矿井的实践经验,回采巷道锚杆支护参数确定如下: (1)采区两道运输和回风顺槽;断面形状为梯形,其净宽2.8m,净高2.4m。巷道顶板和两帮都使用钢带配合锚杆支护,每个钢带长度为φ22mm×2400mm,每个钢带打两根螺纹锚杆,锚杆眼距1.8m,锚杆选用φ22mm×2400mm的左旋螺纹钢,设计锚固力100kN。钢带棚距为1.0m,两架钢带棚之间打一排锚杆,顶板中心打一根螺纹
7、锚杆,规格为φ22mm×2400mm的左旋螺纹钢;巷道顶板靠近两帮各布置一根麻花钢筋锚杆,锚杆规格为φ16mm×1000mm,向煤壁斜上方倾斜15°;巷道两帮打麻花钢筋锚杆,锚杆规格为φ16mm×1000mm的A3圆钢锚杆,设计锚固力40kN,间距600mm,锚杆锚固剂选用Z2335,K2335型树脂药卷各1卷。 (2)切眼断面为矩形,净宽6m,净高2.2m。顶锚杆间距600mm,排距700mm,顶角锚杆布置同工作面顺槽,每排9根锚杆,用2根长3.0m的W钢带连接,锚固剂选用K2335、Z2335型树脂药卷各1卷。
8、帮锚杆布置在两排顶锚杆之间,与顶锚杆交错布置。空帮侧帮锚杆间距700mm,排距700mm,其参数、材质、锚固剂用量及型号同工作面顺槽。煤帮侧锚杆选用长1.0m的钢筋锚杆。 切眼锚索距帮0.85m布置,锚索间距1.5m,排距1.4m,每排4根锚索,其它要求同工作面顺槽。 (3)其它材料。 ①锚索。采用低延伸率钢绞
