坚硬顶板回采巷道锚网索联合支护技术应用.pdf

2023年第3 期江西煤炭科技17坚硬顶板回采巷道锚网索联合支护技术应用任晨阳（山西煤炭运销集团三元古韩荆宝煤业有限公司，山西长治0 46 2 0 0）摘要：以荆宝煤业3 0 3 0 1运输顺槽基本顶为平均厚度8.6 6 m的坚硬细粒砂岩为工程背景，提出了利用坚硬基本顶岩层的承载性能、高强主动支护以及巷道支护参数优化的坚硬顶板回采巷道支护思路，采用锚网索联合支护技术，实现3 0 3 0 1运输顺槽围岩的稳定控制。关键词：回采巷道；坚硬顶板；锚网索联合支护；工程应用中图分类号：TD353+.6(Guhan Jingbao Coal Industry Co.,Ltd.,of Sanyuan Coal Industry Co.,Ltd.,Shanxi Coal Transportation and Sales Group Co.,Ltd,Abstract:In order to achieve the stability of surrounding rock at 30301 conveyor gateway with basic roof of hard fine-grainsandstone with an average thickness of 8.66 meters in Jingbao Coal Industry Co.,Ltd.,the author proposes the bolt-mesh-cablecombined support through the bearing performance of rock layer of the hard basic roof,the high-strength active support and theoptimization of the roadway support parameters.Key words:gateway;hard roof;bolt-mesh-cable combined support;engineering application我国煤矿以井工开采为主，需要掘进大量的地下巷道，相关资料显示，我国每年掘进巷道长度已经超过了2 0 0 0 0 kml-2。在工作面回采过程中，回采巷道的围岩稳定是工作面安全开采的前提，为此，针对回采巷道的围岩稳定控制，国内外专家、学者进行大量研究与实践，形成了悬吊理论、组合拱、围岩强度强化等理论假说，以及锚网索、锚注、架棚等巷道支护技术，推动了巷道支护技术和理论的快速发展。由于锚网索支护具有支护效果好、成巷速度快等优点，目前，已广泛应用在煤矿巷道支护3-5。荆宝煤业3 0 3 0 1运输顺槽基本顶为平均厚度8.6 6 m的坚硬细粒砂岩，单轴抗压强度在10 0 MPa以上,基于此,开展坚硬顶板回采巷道锚网索联合支护技术应用，为类似地质条件回采巷道支护提供借鉴。1工程概况30301运输顺槽服务于3 0 3 0 1综采工作面，用于设备运输、安装、通风等要求。3 0 3 0 1运输顺槽北侧为设计的3 0 3 0 2 工作面，南侧为设计的3 0 3 0 1回采工作面，西侧为已掘进的三采区回风巷及三采区机轨巷，东侧为村庄保护煤柱，地面标高+979+1000m,下标高+8 57 +8 95m。3 0 3 0 1文献标识码：BApplication of Bolt-mesh-cable Combined Support at Gateway with Hard RoofRen ChenyangChangzhi,Shanxi 046200)综采工作面开采3#煤，工作面采用综采放顶煤开采工艺。3#煤层倾角0 8，平均厚度为5.6 2 m；直接顶为砂质泥岩,致密、较硬,厚度1.8 2 m；老顶为细粒砂岩,致密、坚硬,厚度8.6 6 m；直接底为砂质泥岩，厚度3.7 8 m；老底为细砂岩，致密、坚硬，厚度4.6 1m。巷道设计长度6 49 m,0193m范围沿煤层顶板掘进，19 3 6 49 m范围以坡度约-6掘至煤层底板后，沿煤层底板掘进，掘进宽4.7m,高3.3 m,毛断面15.51m。2坚硬顶板回采巷道锚网索联合支护技术2.1坚硬顶板回采巷道支护思路(1)利用坚硬基本顶岩层的承载性能。3 0 3 0 1运输顺槽基本顶岩层为平均厚度8.6 6 m的细粒砂岩，岩层赋存稳定，承载能力强，因此，在巷道掘进及支护时，将巷道揭露顶部的软弱煤、岩层锚固至厚度8.6 6 m的细粒砂岩，充分发挥基本顶细粒砂岩的承载能力。(2高强度主动支护。3 0 3 0 1运输顺槽掘出后，巷道围岩由稳定状态转变为失稳状态，短时间内巷道围岩易出现明显的变形现象，因此在巷道掘进后及时地进行支护，采用高强度锚杆、锚索形成主动支护结构，改善巷道围岩自身的力学性质，实文章编号：10 0 6-2 57 2(2 0 2 3)0 3-0 0 17-0 318现围岩的主动支护。(3)巷道支护参数优化。3 0 3 0 1运输顺槽0 193m范围沿煤层顶板掘进，19 3 6 49 m范围沿煤层底板掘进，3 0 3 0 1运输顺槽沿底板掘进时，巷道顶板软弱岩层厚度增加，应合理地优化支护参数，如增加锚索支护长度。2.2锚网索联合支护技术确定3 0 3 0 1运输顺槽采用锚网索联合支护技术，具体参数如下：(1)顶板支护参数锚杆：采用规格20mm2400mm的高强度左旋锚杆。锚固剂：采用树脂加长锚固，每根锚杆采用1支MSK2335、1支MSZ2360型树脂药卷，MSK2335型树脂药卷在里，MSZ2360型树脂药卷在外。钢筋梁：每排锚杆采用钢筋梁连接，钢筋梁由14mm的圆钢焊接而成，规格长4.5m、宽80 mm。托板：每根锚杆采用规格12 0 mm120mmX10mm的蝶形托盘，承载能力13 6 kN。金属网：顶板铺设菱形金属网，网孔规格50 mmX50mm,网片规格4.9mX1.2m。锚杆布置方式：采用矩形布置方式，锚杆间排距0.8 mX1.0m,每排布置6 根。采用高强度左旋锚杆，配套性能参数匹配的钢筋梁、托板、金属网的支护组件，实现对顶板岩层的高强度主动支护。锚索支护形式及规格：锚索材料为18.9mm，17股的预应力钢绞线，沿煤层顶板掘进时，锚索长度设计为7 m，穿层掘进过程中及沿煤层底板掘进时,锚索长度设计为8.3 m。锚固剂：采用树脂加长锚固，每根锚索配套1支MSK2335和3 支MSZ2360树脂药卷，MSK2335型树脂药卷在里，MSZ2360型树脂药卷在外。锚索托盘：每根锚索采用规格3 0 0 mmX300 mmX14 mm的蝶形托盘。锚索布置方式：采用2-0-1-0-2-0-1”三花布置，锚索间排距均为2.0 m；靠近巷道两帮的锚索距两帮距离为13 50 mm。沿煤层顶板掘进时，顶锚索长度为7 m，穿层、沿煤层底板掘进时，锚索长度为8.3 m，保证将锚杆锚固结构悬吊至基本顶岩层细粒砂岩，发挥基本顶岩层的承载能力。江西煤炭科技(2)两帮支护参数锚杆：采用规格20mm2000mm的高强度左旋锚杆。锚固剂：采用树脂加长锚固，每根锚杆采用1支MSK2335、1支MSZ2360型树脂药卷，MSK2335型树脂药卷在里，MSZ2360型树脂药卷在外。钢筋梁：每排锚杆采用钢筋梁连接，钢筋梁由14mm的圆钢焊接而成，规格长3.0 m、宽80 mm。托板：每根锚杆采用规格12 0 mm120mm10mm的蝶形托盘，承载能力13 6 kN。金属网：顶板铺设菱形金属网，网孔规格50mmX50mm,网片规格3.3 mX1.2m。锚杆布置方式：采用矩形布置方式，每排4套锚杆,间排距0.9 mX1.0m,水平布置。采用高强度左旋锚杆，配套性能参数匹配的钢筋梁、托板、金属网的支护组件，实现对帮部围岩的高强度主动支护，如图1所示。顶锚索/18.9mmL7000/8300mm顶锚杆p20mmL2400mm350.800800_800_800800.350000006帮锚杆p20mmL2000mm3工程应用将设计的锚网索联合支护技术应用于3 0 3 0 1运输顺槽，同时，监测了3 0 3 0 1运输顺槽（沿煤层底板掘进期间)围岩变形情况，监测结果如图2 所示。从图2 变形曲线上看，3 0 3 0 1运输顺槽变形可分为三个时期，包括初期扰动快速变形时期、中期稳定变形时期及后期稳定时期，其中初期扰动快速变形时期发生在3 0 3 0 1运输顺槽掘出0 50 d期间，3 0 3 0 1运输顺槽变形速度最快，顶底板、两帮相对移近速度约2.0 6 mm/d、1.58 m m/d;中期稳定变形时期发生在3 0 3 0 1运输顺槽掘出50 10 0 d期间,3 0 3 0 1运输顺槽围岩结构得到调整，变形速度减缓,顶底板、两帮围岩移近速度降低至1.11mm/d、0.64mm/d;后期稳定时期是指3 0 3 0 1运输顺槽掘2023年第3 期顶锚杆p20mm/L2400mm1350200000600600135000%00600600600%4700图1巷道支护断面帮锚杆020mmL2000mm2023年第3 期出10 0 d后，围岩趋于稳定，围岩移近速度均低于0.05mm/d，此时，3 0 3 0 1运输顺槽顶底板、两帮移近量约158 mm、113 m m,变形均在可控范围内，表明了锚网索联合支护技术的合理性和优越性。160/120804000图230301运输顺槽变形曲线4结语荆宝煤业3 0 3 0 1运输顺槽基本顶岩层为平均厚度8.6 6 m的坚硬细粒砂岩，岩层赋存稳定，承载能力强。基于此，提出了利用坚硬基本顶岩层的承载性能、高强主动支护以及巷道支护参数优化的坚硬顶板回采巷道支护思路，采用锚网索联合（上接16 页）综采面机头与6 0#支架间片帮问题突出，顶板出现破损现象，给收尾工作造成了一定的麻烦。为了解决这个问题，保证收尾工作的圆满完成，需对该区域实施加强支护，其具体措施如下：在冒顶区未破损时,工作面端掘进2 m,并采取锚索网支护等手段,锚索外露40 0 mm,工字钢一侧于锚索上端加固，一侧于支架顶梁加固；当冒顶不扩掘后，在顶部打设4m的深注浆孔，采用注浆泵注射FSS原料，黏接上部冒顶的研石，然后在两端顶板完好位置采取工字钢架棚至冒顶部位，棚梁一侧于支架顶梁上部加固，另一侧插入煤壁与顶板间挖置的深槽。4.2超前和端头支护3503作业面在绕陷落柱时使用的超前支护为DW-50型单体液压支柱，同时配合着4.8 mT型梁使用，超前支护长为2 0 m，4.8 m 型梁间隔一米布置一架，具体的布置方式为一个型梁搭配两个DW-50单体液压支柱。该作业面的回风巷道的超前支护采用了四组55D型液压支架，超前支护长为24m,55D型液压支架布置在巷道的中间，当巷道受压出现异常时，可以根据实际情况增加支护油缸的数量。5结论1)当进行煤矿开采时，陷落柱会对工作面回江西煤炭科技支护技术，现场应用后，3 0 3 0 1运输顺槽掘出10 0 d后巷道围岩趋于稳定，巷道顶底板、两帮移近量约158mm、113 m m，实现了3 0 3 0 1运输顺槽围岩的稳定控制。参考文献：1徐龙举.龙宫煤业2 510 5回风巷锚网索棚联合支护技术0000000000-顶底板-0两帮204019.应用J.长治：煤，2 0 2 2,3 1(3：58-6 0.2任小伟.巷道锚杆（索)分次支护技术研究与应用J.邹城：煤矿现代化，2 0 2 2,3 12）：8 6-8 8,93.3】吕磊.复杂地质条件下大断面煤巷锚网支护技术研究.山西冶金,2 0 2 2,45(1)：118-12 0.60801001204周凯.软弱复合顶板巷道锚网支护技术研究及应用J.山西能源学院学报,2 0 2 2,3 5(1)：4-6.5陈超.探析井下巷道掘进支护技术分析与应用J.北京：矿业装备，2 0 2 2（1）：2 0 0-2 0 1.作者简介：任晨阳（1994一），男，山西长治人，2 0 14年毕业于长治职业技术学院煤矿开采技术专业，专科学历，助理工程师，现从事煤矿采掘技术工作。收稿日期：2 0 2 2-0 7-17采影响很大，此时可以采取开设外切眼、“刀把”工作面避开陷落柱，实现绕采，这样做可以有效降低陷落柱所带来的负面作用，实现矿井煤炭资源连续、高效开采。2)3503工作面通过掘进斜联巷及陷落柱绕道，完成了外切眼的贯通，使得陷落柱部位的通风和运输问题得以解决。在短工作面工作时，陷落柱处采取超前支护和端头支护，有效增强支护效果，保证了工作时的安全性。3)3503工作面过陷落柱收尾时，顶板破碎、片帮会对收尾工作造成影响，在此区域采取架设工字钢,在顶梁和棚梁处架设大板以有效解决此问题。参考文献：1赵杰.大采高综采工作面过陷落柱技术探讨J.江西煤炭科技,2 0 2 1(4):6 0-6 2.2李浩男.厚煤层回采巷道掘进过陷落柱围岩控制技术研究J.石家庄：煤炭与化工，2 0 2 1,44（6）：13-15.3段伟杰.采面陷落柱及断层发育特征对瓦斯赋存的影响J.江西煤炭科技，2 0 2 1(2：6 3-6 5.作者简介：李颖博（198 6 一），男，山西临猗人，2 0 12 年毕业于中国矿业大学土木工程专业（矿山建设系），工程师，研究方向：矿井采煤、掘进及安全管理。收稿日期：2 0 2 2-0 7-2 2编辑：彭呈喜编辑：黄敏辉