大采高綜采工作面切眼大斷面支護(hù)技術(shù)論文

大采高綜采工作面切眼大斷面支護(hù)技術(shù)論文【關(guān)鍵詞】大斷面切眼支護(hù)技術(shù)

神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)羊場(chǎng)灣礦于2023年6月裝備了一套6.2m大采高綜采設(shè)備,依據(jù)設(shè)備配套要求,根據(jù)先擺支架后穩(wěn)輸送機(jī)、上采煤機(jī)的挨次進(jìn)行切眼設(shè)備安裝。這就使切眼斷面一次達(dá)到寬×高=8400mm×4050mm的要求。寬斷面一次成巷最關(guān)鍵是頂板掌握技術(shù)。

1工作面概況

大采高首采工作面Y120231位于2#煤層12采區(qū),總走向長(zhǎng)度3720m,工作面傾斜長(zhǎng)350m,煤厚6.85～7.37m,平均厚7.0m,煤層傾角3°～14°,平均為8°。2#煤層偽頂巖性為泥巖,直接頂巖性為粗砂巖,老頂為粉砂巖。

2切眼施工工藝

2.1掘進(jìn)工藝

(1)受掘進(jìn)條件的限制,8400mm寬的切眼不行能一次掘夠?qū)挾?。采納先導(dǎo)硐施工4700mm寬,成巷后再擴(kuò)幫370mm寬的方式。

采納ABM20S型掘錨機(jī)及配套設(shè)備施工。使用ABM20S型掘錨機(jī)來(lái)完成割煤和裝煤及臨時(shí)支護(hù)、永久支護(hù)工序,破裂機(jī)破裂、轉(zhuǎn)運(yùn)。詳細(xì)為:每次掘進(jìn)前,司機(jī)將掘錨機(jī)調(diào)整到巷道前進(jìn)方向的中間位置,按由左向右,由上向下的挨次割煤,逐步擴(kuò)大到設(shè)計(jì)斷面的要求。循環(huán)截割深度不大于1000mm。截割下的煤落在裝煤鏟板上,同時(shí)圓盤(pán)耙桿連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),將煤炭裝入中部運(yùn)輸機(jī),運(yùn)輸機(jī)再將落煤轉(zhuǎn)載至破裂機(jī)處,再利用帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至運(yùn)輸大巷處的帶式輸送機(jī)上。采納掘錨機(jī)自帶頂護(hù)板完成臨時(shí)支護(hù),最大控頂距離為2300mm。每一循環(huán)截割完畢后施工人員將鋼筋網(wǎng)及鋼帶放在頂板液壓支撐架橫梁上,然后靠?jī)蓚€(gè)液壓缸頂起液壓支撐架到頂板。兩個(gè)尾部液壓穩(wěn)定架缸穩(wěn)定住掘錨機(jī),并且?guī)椭雾敯?。在液壓缸頂起液壓支撐架到頂板的同時(shí),錨桿機(jī)開(kāi)頭永久支護(hù)工作。截割結(jié)束并進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)后,開(kāi)頭進(jìn)行頂、幫永久支護(hù)。頂錨桿及兩幫最上兩排錨桿緊跟迎頭,兩幫錨桿中最下兩排錨桿滯后迎頭不得超過(guò)15m。錨索永久支護(hù)滯后工作面迎頭不得超過(guò)30m。

(2)在距離4700mm導(dǎo)硐成巷施工50m之后(綜掘機(jī)滯后掘錨機(jī)的距離不小于50m),采納S150J型綜掘機(jī)進(jìn)行3700mm的擴(kuò)幫施工,采納由下向上左右循環(huán)截割。通過(guò)綜掘機(jī)二運(yùn)皮帶將渣運(yùn)輸至切眼導(dǎo)硐掘進(jìn)使用的刮板輸送機(jī)運(yùn)出。采納金屬前探梁(1.5寸和2寸的鋼管各三根,每根5.0m,φ20mm的圓鋼三根,每根長(zhǎng)500mm,卡子6個(gè),每個(gè)前探梁2個(gè))臨時(shí)支護(hù),循環(huán)進(jìn)度為150mm(兩片網(wǎng)),最大控頂距離為1800mm。截割結(jié)束并進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)后,開(kāi)頭進(jìn)行頂、幫永久支護(hù)。錨索永久支護(hù)滯后迎頭不超過(guò)30m。

2.2頂板掌握

(1)支護(hù)形式

采納“錨網(wǎng)+鋼帶+錨索”聯(lián)合支護(hù)。支護(hù)材料為頂板采納螺紋鋼錨桿、工作面推動(dòng)方向煤幫采納玻璃鋼錨桿錨桿、擴(kuò)幫側(cè)老空煤幫采納圓鋼錨桿、鋼絞線錨索、鐵托板、槽鋼托梁、金屬網(wǎng)、木托板,塑鋼網(wǎng)。

第1次導(dǎo)硐掘進(jìn)4700mm寬巷道時(shí),巷幫布置φ20×2000mm的玻璃鋼錨桿,間排距為1000×1000mm,每根錨桿安裝2節(jié)φ35×350mm樹(shù)脂藥卷;頂板采納φ20×2500mm的螺紋鋼樹(shù)脂錨桿,錨桿間排距為750×750mm,每根錨桿安裝4節(jié)φ23×350mm樹(shù)脂藥卷,每根錨桿使用一塊150×150×10mm鐵托板。

其次次切眼寬度擴(kuò)夠后,擴(kuò)幫側(cè)老空煤幫使用φ18×1800mm圓鋼錨桿,間排距為1000×800mm,每根錨桿安裝2節(jié)φ35×350mm樹(shù)脂藥卷,每根錨桿使用一塊400×200×50柳木托板協(xié)作一塊150×150×10mm鐵托板;頂板采納φ20×2500mm的螺紋鋼樹(shù)脂錨桿,錨桿間排距為750×750mm,每根錨桿安裝4節(jié)φ23×350mm樹(shù)脂藥卷,每根錨桿使用一塊150×150×10mm鐵托板。

錨索為φ17.8mm(1×7)鋼絞線長(zhǎng)8300mm,錨索間排距為2000×2000mm,錨索托梁長(zhǎng)度為2400mm,在切眼正中和左右各2000mm補(bǔ)打錨索,錨索間排距為2000×2000mm,錨索托梁長(zhǎng)度為4400mm,每根錨索裝6節(jié)φ23×700mm樹(shù)脂藥卷;2400mm的錨索托梁支護(hù)距離迎頭不超過(guò)30m,4400mm的`錨索托梁支護(hù)距離迎頭不超過(guò)50m。金屬網(wǎng)規(guī)格為3700×900mm(網(wǎng)格150×150mm的鋼筋網(wǎng),φ6.5mm圓鋼加工而成),頂部每排錨桿壓一根鋼帶,鋼帶為φ18圓鋼焊接加工而成,長(zhǎng)度3700mm;巷道擴(kuò)幫側(cè)老空煤幫掛設(shè)塑鋼網(wǎng),網(wǎng)子為15m×2.5m,網(wǎng)格50×50mm。在巷中支設(shè)1排單體液壓帶帽點(diǎn)柱,間距為1000mm。最終成巷后巷寬8400mm,總支護(hù)布置為:頂板錨桿12排、兩幫錨桿各4排、錨索7排、單體液壓支柱1排,如圖1、2所示。

(2)支護(hù)機(jī)理

導(dǎo)硐每掘進(jìn)2.3m后采納錨桿進(jìn)行準(zhǔn)時(shí)支護(hù),擴(kuò)幫每掘進(jìn)1.8m后采納錨桿進(jìn)行準(zhǔn)時(shí)支護(hù),頂板短時(shí)暴露尚未下沉或未消失離層時(shí)就準(zhǔn)時(shí)安裝上錨桿,進(jìn)行懸吊、擠壓加固,保持了淺部頂板的完整性及相對(duì)穩(wěn)定性。

錨索支護(hù)彌補(bǔ)了錨桿長(zhǎng)度的不足,預(yù)應(yīng)力大,承載力量強(qiáng)。其實(shí)質(zhì)就是把錨索深化到深部穩(wěn)定巖石中,對(duì)被加固的巖體預(yù)先施加壓應(yīng)力,限制巖體的松動(dòng)變形,從而保持圍巖穩(wěn)定。

當(dāng)錨桿支護(hù)形成的壓縮圈厚度小于松動(dòng)圈厚度時(shí),錨桿支護(hù)的懸吊作用減弱,頂板會(huì)離層脫落。再采納預(yù)應(yīng)力錨索補(bǔ)強(qiáng)加固,錨索長(zhǎng)度大、預(yù)應(yīng)力高、快速承載力量強(qiáng),形成壓縮圈厚度大,在較大預(yù)應(yīng)力的作用下,把上部穩(wěn)定巖層和下部組成的巖層梁再組合在一起,每根錨索四周形成的壓縮區(qū)域彼此重疊,在復(fù)合頂板中形成一個(gè)厚度更大的勻稱(chēng)連續(xù)壓縮帶,各巖層面相互擠壓,層面摩擦大大增加,使復(fù)合頂板形成拱梁,從而有效的提高了頂板的整體性、穩(wěn)定性,加強(qiáng)了頂板的自承力量。

3支護(hù)效果和經(jīng)濟(jì)分析

過(guò)去,羊場(chǎng)灣礦在圍巖應(yīng)力集中、頂板破裂的巷道中均采納錨桿加鋼棚支護(hù),支護(hù)費(fèi)用高,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,工序簡(jiǎn)單,單進(jìn)低。近幾年來(lái),依據(jù)頂板賦存條件開(kāi)頭大面積推廣錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)替代鋼棚等支護(hù)形式。到目前為止,全部掘進(jìn)巷道全部采納這種支護(hù)形式,掩蓋面達(dá)100%。

(1)用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù),每米巷道支護(hù)費(fèi)用降低1000多元,每年節(jié)省支護(hù)費(fèi)用近4000多萬(wàn)元,制造了客觀的經(jīng)濟(jì)效益。

(2)用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù),其運(yùn)輸量、運(yùn)輸環(huán)節(jié)及消耗量少,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。短掘短錨做到準(zhǔn)時(shí)支護(hù),消退了空頂作業(yè),改善了平安環(huán)境,帶來(lái)顯著的社會(huì)效益。

(3)用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù),巷道斷面利用率提高17%,通風(fēng)阻力下降10%,明顯的改善平安生產(chǎn)環(huán)境。

4結(jié)論

(1)在34.03m2的特大斷面切眼的掘進(jìn)工藝過(guò)程中,最難的是支護(hù)技術(shù)。利用錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)形式是最好的一種選擇。錨索長(zhǎng)度大、預(yù)應(yīng)力高、快速承載力量強(qiáng),不占巷道空間。既能滿(mǎn)意支護(hù)強(qiáng)度要求,又能保證安裝設(shè)備時(shí)不受支護(hù)影響。

(2)大采高工作面除切眼外的其它巷道,如順槽、盤(pán)區(qū)等大斷面巷道的支護(hù)均采納錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)形式。從切眼來(lái)看,從巷