大断面辅助运输顺槽快速掘进施工及支护设计研究

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1、大断面辅助运输顺槽快速掘进施工及支护设计研究摘要：根据塔拉壕煤矿3202工作面辅助运输顺槽工程概况，介绍了遥控操作掘锚机在大断面的顺槽中，通过选择适宜的支护形式和支护参数，实现快速掘进的工艺流程，以供类似矿井借鉴。中国2/vie　　关键词：大断面；顺槽；快速掘进；支护设计　　中图分类号：TB　　文献标识码：A　　doi：10.19311/j.ki.1672-3198.2017.08.098　　1工程概况　　塔拉壕煤矿3202工作面位于塔拉壕井田中东部，为塔拉壕煤矿3-1煤层首采工作面。3202工作面辅助运输顺槽位于3煤东翼

2、辅运巷南侧，3202工作面辅助运输顺槽设计长度为4920m，巷道沿煤层底板掘进，直接顶主要为砂质泥岩和泥质粉砂岩，局部为细砂岩，个别钻孔为中砂岩，厚度2.34～17.46m，平均厚度为9.61m；老顶为粉砂岩或细砂岩或中砂岩砂岩，平均厚度为6.8m；直接底为砂质泥岩或粉砂岩，平均厚度为4.8m；老底为砂岩和砂质泥岩，平均厚度为7.2m。井田内各煤层自然瓦斯CH4在0～6.24%之间，CO2在1.04%～31.64%之间。煤尘爆炸指数在30%～40%，试验结果：火焰长度大于400mm时，抑止煤尘爆炸最低岩粉量为55%～80%

3、，煤尘有爆炸性。自燃倾向性等级为Ⅱ～Ⅰ级，为自燃～容易自燃。发火期一般为40～60天。　　2巷道支护设计及支护参数校验　　2.1巷道支护设计　　设计巷道形状为矩形，净宽度5000mm，净高度3300mm，净断面积16.50m。经过地质资料分析，根据以往支护经验和巷道用途，初步确定3202工作面辅助运输巷顶板采用Φ20mm×2500mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆配合150×150×10预紧力托盘+锚索+100×100Φ6型焊接金属网”的方式进行支护，左帮采用“玻璃钢锚杆+塑料托盘+土工格栅网”的方式进行支护，右帮采用“Φ20mm×

4、2100mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆+40×40土工格栅网”的方式进行支护。　　2.2支护参数校验　　（1）按悬吊理论计算锚杆参数：　　L=L1+Kh+L2=1900（mm）　　式中：L―锚杆长度；L1―锚杆锚入稳定岩层的深度，一般取500mm；h―冒落拱高，mm；L2―锚杆在巷道中的外露长度，一般取100mm；k―安全系数，一般取2；h=R/2f，R―巷道宽度，取5200mm；f―岩石坚固性系数，砂岩取4。　　（2）锚杆间距、排距计算，通常间排距相等，取a=pkhr=1.25m　　式中：a―锚杆间排距，mm；P―围岩荷载，5

5、0kN/m；h―冒落拱高度，取650mm；r―围岩容重，取25.48kN/m；K―安全系数，一般取K=2。　　经过上述理论计算和经验数据，顶板选用Φ20mm×2500mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚杆间排距取900mm×1000mm，巷道中心两侧锚杆间排距700mm×1000mm，顶板两侧锚杆距离巷帮各450mm，符合安全施工要求。　　（3）锚索长度计算：　　L2=KH+L1+L2=2.601（m）　　式中：L2―锚索长度，m；H―冒落高度，取0.65m；K―安全系�担�取K=2；L1―锚入岩层的深度，取1.0m；L2―锚索

6、外露长度，取0.3m。　　（4）悬吊理论校核锚索间距：　　根据设计锚索规格为Φ17.8mm×5300mm，锚索间排距为2000mm×2500mm。为防止巷道顶板岩层有整体垮落现象发生，将组合梁整体悬吊于坚硬岩层中，校核锚索间距，冒落方式按最严重的冒落高度进行考虑。可用下式计算锚索间距：L=nF2/[BHγ-（2F1sinθ）/L1]，式中：L―锚索间距，m；H―巷道冒落高度，取2.5m；L1―锚杆排距，1.0m；B―巷道最大冒落宽度，5.2m；γ―岩体容重，25kN/m3；F1―锚杆锚固力，50kN；θ―锚杆与巷道顶板的夹

7、角，90°；F2―锚索极限承载力，取320kN；n―锚索每排根数，取2；　　经过计算，锚索间距小于2.84m，所选锚索参数满足设计要求。设计要求选用Φ17.8mm钢绞线、长度5300mm的钢绞线，锚索间排距取2000mm×2500mm，支护时锚索取缔隔排锚杆眼位。排列方式为顶部矩形，呈“2-2-2”，符合安全施工要求。　　2.3支护参数的确定　　3202工作面辅助运输顺槽巷道掘进支护材料顶部采用Φ20mm×2500mm无纵筋螺纹钢锚杆配合锚索、金属网进行永久支护。锚杆间排距为900mm×1000mm，巷道中心两侧锚杆间排距

8、700mm×1000mm，顶板两侧锚杆距离巷帮各450mm，每排6套。锚索为Φ17.8×5300mm，每孔3根2360型树脂锚固剂。锚索间距为2500mm×2000mm，支护时锚索取缔隔排锚杆眼位，每排2套。左帮部采用Φ20×2100mm玻璃钢锚杆配合土工格栅网进行永久支护，锚杆间排距为900mm×10