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时间:2018-12-06
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1、综掘切眼大断面施工一次成巷的研究与应用摘要:锚杆支护大断面支护一次成巷的实践经验,不用二次开帮,避免对顶板的二次破坏。关键词:综掘大断面一次成巷快速掘进1概述综采液压支架安装需要大断面,传统的技术是采用两次掘进成巷,巷道的掘进速度慢,同时对顶板造成二次破坏,顶板管理困难,容易出现应力集中显现。结合现有的煤层赋存及顶底板特征,庚20-21070切眼掘进成功采用了综掘一次成巷、锚杆、锚索、网、锚梁、点柱联合支护技术,实现了巷道的快速掘进,并达到综采安装要求,实现了煤巷锚杆支护快速、经济、安全可靠的目标。
2、采区概况:庚20-21070切眼工作面位于二水平庚一采区东翼中下部,南临庚20-21050采煤工作面(已开采),北临庚20-21090采煤工作面(已开采),西临庚一皮带下山,东部临二矿回风井庚组保护煤柱,上部的己组煤未开采。地面标高+340〜+450m,井下标高-409〜-450。依据已揭露的地质情况资料分析,局部顶板有裂隙,裂隙可能涌水、涌瓦斯,对掘进影响大。该面受小断层影响,顶板局部滴淋水,底板局部涌水。该掘进工作面以斜交断层为主。局部顶板有裂隙,局部受构造影响顶板倾角有变化,巷道起伏不平,对该
3、工作面掘进有一定影响。(表1)2巷道支护设计2.1支护设计的依据根据庚20层煤顶底板岩性和组合岩梁理论,以及锚网索支护工艺,历年来,在本矿掘进巷道中做为主动支护的加固形式,经过使用效果较好,并且采用小孔径锚索和树脂药卷配合使用,具有加固深度大、承载能力高、钻孔效率高、安装工序简单等优点,在矿井生产中得到较普遍推广应用。为此在此切眼施工中,使用锚杆锚网支护的同时,配合使用锚梁和锚索。2.2支护形式2.2.1临时支护①工作面备3根DW25-30/100轻型单体柱进行临时支护,柱距1.5m,距两帮各lm。
4、②工作面机掘切割后进行打锚杆支护作业时将单体柱按柱距lm打在硬底上,使用水枪给单体柱加压,柱体升起支撑住锚梁(锚网),然后在可靠的临时支护下进行永久支护或其它作业。2.2.2永久支护①正常掘进时,采取随掘随锚的原则,每机掘一个循环后及时在可靠的临时支护下进行永久支护作业。②交岔点处或动压影响较大区域(或断层处)采用锚网(锚梁)、锚索联合支护。2.2.3特殊支护①当遇见断层时,如顶板岩层稳定性较好,岩石比较坚硬、层理比较完整时,顶板支护按正常支护进行施工。②当遇见顶板破碎、挑顶过断层或顶板容易冒落区时
5、,采取减小锚杆间排距、加网、补打锚索等加强支护的措施。该切眼设计断面为矩形,断面为14.16ni2,断面宽度5.9m,髙度2.4m,长度132.5mo该切眼采用炮掘联合机掘一次成巷。由锚杆、单体液压支柱及配合锚索托梁对顶板联合支护。3支护参数的设计3.1锚杆支护参数的确定按悬吊理论计算:3.1.1锚杆长度LL=L1+L2+L3式中:L1锚杆外露长度,mm;L2——软弱岩层厚度,可根据柱状图确定,mm;L3锚杆伸入稳定岩层深度,一般不小于300mm;锚杆长度L=Ll+L2+L3=50+1000+300
6、=1350mm,取L=2200mmo2.1.2杆体直径dd=L/110式中:L——锚杆长度,mm;杆体直径d二L/110=2000/110=18.18mm,取d=20mmo2.1.3锚固力N可按锚杆杆体的屈服载荷计算N=nd20屈/4式中:o屈杆体材料的屈服极限,MPa;d杆体直径,m;锚固力N二nd2o屈/4二0.25X3.14X(0.02)2X335X106=105kNo3.1.4锚杆间排距a=B式中:a锚杆间排距,m;Q锚杆设计锚固力,一般取8.0t;H软岩厚度取0.3m;V软弱岩层的容重,一
7、般取2.4t/m3oa二■二■二2.357m,取锚杆间距1.lm9排距1.lmo综合上述计算,根据历年来庚组顶板支护经验,以及庚组顶板L6强度较大且稳定性较好,锚杆间排距取1100mmX1100mm;排距在顶板正常情况下(顶板完整、无裂缝、节理不发育、无隆声、无离层时)取1100mm,顶板异常情况下(顶板有隆声、出现离层、节理发育、有裂缝时),取900mm,顶板破碎及过断层时锚杆间排距取1100mmX900mm并加挂网护顶。3.2锚索支护参数的确定3.2.1锚固长度LaLa2(fst/nfcs)dl
8、式中:dl锚索钢绞线之径,mm;fst一一钢绞线抗拉强度,MPa;fcs——锚索与锚固剂的设计粘接强度,按lOMPa计算La^Cfst/itfcs)dl=(1870/3.14X10)X17.8=1060mm,取锚固长度l・4m〉l・06m。3.2.2锚索间排距L/S22式中:L——锚索孔深度,4500-220二4280mm;S锚索间距,设计锚索间距2000mm。4280/2000二2.1422。3.2.3锚索锚固力PP12P2P1/K或P2/K式中:P设计锚索锚固力,
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