胡底煤业底抽巷穿煤区域全锚索支护试验
胡底煤业为高瓦斯高突出矿井,需要掘进底抽巷掩护煤巷掘进。底抽巷施工穿层钻孔进行提前预抽瓦斯,保证煤巷掘进期间安全。
底抽巷在施工期间,通常是由煤层上方下山掘进揭穿煤层后到达设计层位。在穿煤区域段顶板软弱岩层厚度变化大,若支护强度低或者支护长度单一,有可能造成锚杆锚索不能锚固在稳定岩层层位中,引起巷道顶板下沉[1~2]。
由联变诗,纯属意外。某日,陈妍同学根据四季风景创作两幅对联,连接晒出:“春日百花园中闹,夏至蝉虫枝头鸣。秋天稻穗田里摇,冬季傲梅霜下立。”
1 工程概况
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图1 底抽巷穿煤区域段
胡底煤业1302上工作面顺槽底抽一巷位于该矿井北翼采面的一条底抽巷,从主运输石门开口,平巷掘进48m后以15°下山掘进,大倾角揭3号煤,缩短揭煤距离,然后到达3号煤下方14.53m,以K6灰岩为顶板,沿5号煤掘进,3号煤层平均厚度5.72m。
2 工程背景
胡底煤业底抽巷一般设计为矩形断面,宽×高=4.6m×3.5m,采用锚网索联合支护。如图2所示。
在底抽巷内穿层区域布置5个“十”字位移测站。测站安设方法如下:在测点处钻直径30mm、深400mm垂直围岩表面的钻孔,将直径32mm、长约450mm的木桩打人孔内,木桩端部安设平头测钉,作为测量基点。
存在问题:底抽巷在煤层中的范围,顶板采用5.3m长锚索可以锚固在顶板稳定岩层中,在底抽巷穿层过程中,顶板上方顶煤厚度逐渐增加,在如果不增加锚索长度,锚固段层位逐渐降低最终会进入煤层中,造成锚固力不足,支护效果不佳,1301、1303工作面底抽巷施工过程中揭煤区域顶板变形情况明显,甚至出现失修现象,用木垛、单体柱或架设π型钢梁进行维护顶板。因此,必须对穿层区域采取加固措施。
煤帮支护:全锚杆,帮部锚杆每排4根,间排距为900mm×1000mm,要求锚杆锚固力不小于150kN,预紧力矩不低于400N·m。
顶板支护:顶板全锚索,型号为SKP22-1/1720,长度7.3,~15.3m不等,保证每根锚索锚固端均在稳定岩层内,间排距为1200mm×1000mm,预紧力不低于200kN。网片采用Φ6.5mm钢筋焊接的金属网。
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图2 底抽巷常规支护示意图
3 底抽巷全锚索支护试验
那时候,每个假期我几乎都会把下学期所有要上的课准备好,我也会把我的教案毫无保留地与大家分享,有时还与老教师们研究备课中遇到的问题。每天下班后,别的老师都离开学校了,我依然留在办公室,或对照教案准备教具,或为第二天的教学设计冥思苦想,或记下自己在教学中的点滴感悟……
为保证锚索起到应有的支护效果,必须保证锚索能够锚固到顶板稳定岩层中,锚索长度必须根据底抽巷顶板与稳定岩层的距离进行选择,穿层期间巷道为半煤岩巷,围岩破碎,稳定差。因此计划采取全锚索支护方式,高强度金属网和喷浆方式对巷道进行加固。
锚索支护施工完毕后,对巷道整体进行喷浆封闭,混凝土强度等级C20,喷层厚度不小于150mm。
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图3 底抽巷改进支护示意图
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煤帮支护:煤帮全锚索,型号为SKP22-1/1720,长度5.3m,,间排距为1200mm×1000mm。网片采用Φ6.5mm钢筋焊接的金属网。
改进后支护形式(如图3所示):
4 全锚索支护效果考察
顶板支护方式:锚杆索网+钢筋梯子梁联合支护。采用φ22-M24-2400mm左旋螺纹钢锚杆,材质为HRB500,顶部锚杆每排5根,间排距1000mm×1000mm,采用φ22-5300mm钢绞线锚索,间排距2000mm×2000mm,每根锚索安装时端头用K2335和Z2360树脂锚固剂各2支,预应力不低于200kN。
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测量周期3个月,5个测点两帮平均移近量50mm,顶底板平均移近量120mm,且70%的变形量发生在掘巷后1个月内,后2个月变形量较小,巷道进入变形稳定状态,如图4所示。
专项扶持经费及插秧机购置累加补贴投入不足。插秧机应用节令短,价格较高,补贴额度少,农民无力购买。各级政府对标准化育秧设施(育秧盘、大棚设施等)和插秧机购置缺少必要的资金扶持,机具拥有量难于增加,育秧设施严重滞后。丽江市除了2014年投入市补资金购买的98台插秧机外,截至2017年,农机合作社、种植大户、农户自行购买的插秧机只有17台,全市插秧机共115台。机具的匮乏、设施的落后,严重影响了机插秧的示范推广。
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图4 底抽巷巷道位移量图
5 结论
(1)胡底煤业底抽巷穿层面临较大的顶板支护难题,常规、单一支护方式不能满足巷道的维护。
(2)根据顶板稳定岩层层位,采用不同长度全断面锚索支护形式,配合巷道喷浆,有效维护了巷道,极大地减小了巷道变形量。
[1]张成军,吴拥政.应力异常区软弱顶板巷道全锚索支护技术.煤炭科学技术,2012,40(6):8-11.
[2]赵岩峰,刘福军.极松散煤层全煤巷道顶板全锚索支护技术的应用.煤炭科学技术,2002,30(11):33-36.