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《极松软煤层掘进工程锚网带支护工艺探究应用》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、极松软煤层掘进工程锚网带支护工艺探究应用【摘要】通过对“两软一硬”不稳定煤层的煤岩特征等地质条件分析研究,设计选取合理的支护方式和支护参数,结合现场实际情况采取有效地安全技术措施,实现极软煤层地质条件下的锚网带支护方式,解决矿井顺槽掘进工作面掘进效率低下,支护成本高,支护断面小,巷道变形量大等问题,实现提高劳动效率,增加支护强度,节约支护成本的目的。【关键词】极松软煤层、锚网带支护、支护成本、优化改革云煤二矿主要开采位于山西组下统的二1煤层,该煤层赋存不稳定,厚度变化大,质软且松散,顶板坚硬,底板较软,属“两软一硬”不稳定煤层。根据已有地质资料和已揭露情况显示,由于该煤层
2、受构造运动挤压,发生了层间滑动,致使原生煤岩结构遭破坏,开采区内多为裂煤、糜棱煤等构造煤,结构松散,煤层硬度系数低(f=0.2—0.5),因此矿井回采巷道难以实现锚网带支护,而传统的架棚支护极易发生支架变形和片帮冒顶现象,影响矿井安全生产。1、问题提出云煤二矿生产能力75万t/年,矿井下布置一个生产采区,采区内布置一个综采工作面生产,矿井采煤工作面均沿煤层走向布置,因煤层地质和支护技术落后原因,在2009年以前采煤工作面上下顺槽均采用工字钢架棚支护。随着矿井机械化水平和生产能力的不断提高,这种传统的被动支护方式已不能满足矿井安全生产的需要,存在着掘进效率低下,支护成本高,
3、支护断面小不能满足通风、运输和行人安全要求,支架承压能力小,巷道变形量大,维修工程量大以及失修巷道维修困难等问题。若不在顺槽支护方式上优化改革,将严重制约矿井生产力的进一步发展,且在今后的生产过程中将面临着严重的安全隐患。而矿井所采煤层结构松散,煤层硬度系数低,煤体相对于锚杆的紧固力差,所暴露煤壁短时间内易发生片帮,难以实现大断面锚网带支护。为从根本上解决上述问题,矿井技术人员与相关院校结合,针对该煤层地质特征和矿井实际情况,计划对其顺槽支护方式进行优化改革,实现极松软煤层内的顺槽锚网带支护方式。2、工程概况现场研究实施场地为22201准备综采工作面上下顺槽,该工作面设计
4、走向长度1320m,煤层厚度0.7-&0m,平均煤厚4.0m,工作面可采储量约110万t。该工作面煤层走向赋存不稳定,在其外段局部地段煤厚7.0-8.Om,里段煤厚在4.0m以下,煤层硬度系数小(信0.2-0.4),适合进行锚网带支护研究试验。根据该工作面设计要求,其上、下顺槽支护断面必须达到10m2以上,下顺槽每200米设置一处长度为60米的12.5m2大断面,以满足生产期间设备列车的存放要求。3、支护方式研究3.1矿井煤岩特征所开采的二1煤层为黑色,以粉、粒状为主,少量呈碎屑状,质软而松散,煤的原生结构遭破坏,呈现经层间挤压、揉搓的构造煤特征,一般呈粉状,局部地段夹有
5、透镜状块煤,真密度为1.50t/m3,视密度为1.40t/m3。根据实际生产过程中揭露出的情况和现场抽样结果,掘进过程中煤壁平均暴露在工作面风流中30min便会出现片帮流煤现象,局部地段会出现“随掘随片”情况。已掘巷道在巷帮煤壁1.0m以里为未出现裂隙的实体煤,部分地段超过1.0m。二1煤层直接顶板为砂岩、粉砂岩,稳定性好,局部分布有少量炭质泥岩、泥岩和沙质泥岩伪顶。直接顶厚度在2旷4m间。老顶为中粒砂岩,稳定性好。煤层底板以泥岩为主,局部有炭质泥岩和粉砂岩,稳定性一般。3.2、分析确定支护方式支护方式的确定:本着满足工程设计所要求的安全生产空间的基础上,选择支护强度高,
6、掘进速度快,维修方便且支护成本低的支护方式。根据上述煤岩层特征确定,除部分煤层较厚地段使用29#U型钢沿底板抬煤支护外,在煤层厚度小于4m地段均采用锚网带支护,沿煤层顶板掘进,在巷宽超过4m和煤层顶板破碎地段打锚索加强支护。巷道规格如图1所示3.3、支护参数选取锚杆:(1)锚杆长度计算L=KII+L1+L2式中L—锚杆长度,m;H—冒落拱高度,m;K—安全系数,一般取2;L1—锚杆锚入稳定岩层的深度,按经验取0.4m;L2—锚杆外露长度,一般取0.10m;其中H=B/2f=5/2X4=0.6m式中B—巷道掘进宽度,取最大值5m;f—岩石坚固性系数,砂岩取4;则L=2X0.
7、6+0.6+0.1=1.9m,取2.0m(2)锚杆间、排距计算:锚杆间距:d<0.5L=0.5X2=lm,取0.7m;锚杆排距:d<0.5L=0.5X2=lm,取0.7m。通过以上计算,选用直径18mm,长度为2.Om的无纵筋螺纹钢锚杆,设间、排距700mmX700mm,可满足顶板支护要求。锚索:(1)锚索长度确定Ld=Rb+Ldl+Ld2式中Rb—松动圈范围,取4in(结合同等地质顶板情况和直接顶厚度);Ldl—松动圈外锚固长度,2.0m;Ld2—锚索外露长度,0.5m;Ld一锚索长度,mo则Ld二4+2+0.5=6.5m,