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257.cc2018年2期(13)
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锚网喷及锚索联合支护在曙光矿的应用

曙光煤矿   董育慎

摘要:根据曙光矿集中轨道大巷的围岩特性,采用锚网喷及锚索联合支护,与传统的棚式支护相比,取得了较好的技术经济效果。

关键词:巷道维修;锚索;联合支护;

引言

曙光矿集中轨道巷在山西组2#煤层中掘进,煤层标高在+465m~+500m之间,2#煤层平均厚度2.3m,直接顶为砂质泥岩,厚度平均约2.0m,局部发育为砂质页岩;老顶为中砂岩(硬度较大,不易跨落),底板为砂质页岩。集中轨道巷由于服务年限较长,原有的棚式支护巷道压力大,多处变形,坍塌冒顶,已影响大巷行人、轨道运输。对此,对坍塌冒顶巷道采用了锚网喷加锚索联合支护,现巷道已投入正常使用,联合支护取得了较好的支护效果。

1 锚网喷支护的可行性分析

1)联合支护是一种主动支护方式,能够有效避免围岩进一步变形而形成新的应力集中区。

2)工作强度低,人工消耗少,出矸量少。

3)能自然利用围岩的挤压加固拱作用,安全系数高,稳定性好,巷道使用年限长。

4)经济投入少,不用架棚砌碹材料。

5)有利于早日投入使用,在不影响其他运输的情况下,修复速度快。

2 锚杆技术参数

2.1 锚杆参数的选择

锚杆长度直接影响支护效果,通常根据经验公式确定支护锚杆的参数。

1)锚杆长度,见式(1)。

L=N(1.1+B/10)=1.3×(1.1+4.94/10)=2.07m(1)

式中:L 为锚杆长度,m;B 为巷道宽,取4.94m;N为围岩稳定性因素,取1.3。

取L=2.4m。

2)锚杆杆体直径可以根据杆体承载力等强度确定,见式(2)。

d=35.52(Q/σt1/2=35.52(100/500)1/2=15.9mm

式中:d为锚杆杆体直径,mm;Q为锚固力,由拉拔试验确定,kN;σt为杆体(Q275)材料抗拉强度,500MPa。

取d=20mm。

3)锚索作用的主要原理是悬吊理论。根据悬吊理论,锚索必须锚入稳定岩层中,则锚索的有效长度应为冒落高度的1.5倍~2.0倍,此处取2.0倍,则锚索的长度见式(3)。

L=L+KL+L=0.4+2×2.3+1.8=6.8m(3)

式中:L为锚索的外露长度,取0.4m;L为顶板的冒落高度,根据维修段巷道顶板破碎程度取2.3m;L为锚索的锚固长度,取1.8m;K为安全系数,一般取K=2。

取L=7.5m。

2.2锚杆间距(D1)与锚索间距(D2

D1﹤0.5L,取D1=0.9m。式中:L为锚杆长度。

D2﹤0.5B,取D2=1.5m。式中:B为巷道宽度。

巷道断面图如图1所示。


3 支护材料技术参数

1)锚杆及锚固剂的选择。该矿使用锚杆为Q275钢制成的螺纹锚杆,具体参数为Φ=20mm,L=2400mm。在使用过程中均采用2卷树脂锚固剂,锚杆外露长度一般留10mm~40mm。锚杆间排距参数为900×900mm。锚固剂型号为MSK2355、MSZ2355,锚固力均大于100kN。

2)钢筋网均采用Φ=6.0mm的冷拔铁丝制成,钢筋网参数为2150×1000mm,网格为150×160mm,搭接长度均大于100mm,相邻两块金属网之间采用12#铁丝捆扎。

3)锚索采用低松驰级钢绞线,规格Φ21.6mm×7500mm;锚索钻孔轴线与设计轴线的偏差角不应大于2°;锚索锚固力450kN,锚索眼深误差为±50mm,同侧的锚索间距误差为L±100mm;锚索外露长度为150~250mm,误差为±50mm。

4)喷射混凝土强度为C20,喷射厚度为120㎜,采用干法预拌混凝土混合料。

4 施工工艺

4.1 锚杆安装工艺

1)打锚杆眼

在现场施工前,首先需要按照中、腰线检查巷道断面。必要时先进行处理,严格执行敲帮问顶,防止巷道顶板掉矸等。同时,要确保锚杆眼的位置及角度准确,提前在钻杆上作相关标志,锚杆参数为深2.35m,偏差0~+50mm。锚杆眼打好后,应及时将眼内的杂物清理干净。

2)安装锚杆

在进行锚杆的安装时,先将2块树脂锚固剂送至眼底,然后使用MQT130/2.5锚杆安装机旋转,将锚杆旋入,直至锚杆到达预定深度。在使用锚杆安装机时,应保持搅拌旋转时间大于20s~40s,并在锚杆安装完成进行挂网。3-5min之后,对锚杆进行预紧,拧紧力矩大于190N•m。

4.2 锚索安装工艺

1)安装使用风锚杆机、手动涨千斤顶、专用搅拌器。严格按照规范设计锚索间排距布置,准确掌握锚索眼方向及眼深。

2)将合格锚索两端擦拭干净。

3)用锚索将规定数量的树脂药缓缓推至索眼,锚索大端联接上专用搅拌套后插在风动锚杆机的输出轴上。

4)开始阶段,钻机马达转速和气腿推进速度稍慢。待锚索全部进入眼孔后,采用全速旋转搅20s~40s。然后,收缩锚杆钻机腿,移开,打下一个钻孔。

5)锚索锚固住10min后,先卸下专用搅拌器,装上专用托板销具,并将其托至紧贴顶板的位置。

4.3 喷射砼工艺

1)首先,检查巷道规格及锚杆安装是否符合设计要求;然后,冲刷喷射区域的煤(岩)尘。

2)喷射顺序:先墙后拱。墙基开始自下而上进行,喷头与受喷面应尽量保持垂直,喷头与受喷面的垂直距离0.8~1.0m为宜。

3)喷射时,喷浆的供风压力在0.4MPa,水压应比风压高0.1MPa左右。调整到最合适的水灰比0.4~0.5,喷射的混凝土无干斑、无流淌、黏着力强。一次喷射混凝土厚度20mm~30mm,并要及时复喷,复喷间隔时间不得超过2h。否则,应用高压水重新冲洗受喷面。

4)喷射工作结束后,喷层连续洒水养护28d以上。7d以内,每班洒水1次;7d以后,每天洒水1次。

5 结语

通过合理选用锚网喷支护参数,曙光矿锚网喷联合支护的技术水平有了全面的提高。在施工和巷道利用过程中,极大提高了巷道支护质量,大大节省了施工成本,降低了工人的劳动强度。同时,增加了支护的整体性,避免了在锚杆锚固范围之外产生离层而导致的顶板下沉和垮落事故,安全状况显著改善,经济效益和社会效益显著。



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