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257.cc2018年2期(19)
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论锚索群在复杂地质条下的应用

高阳煤矿  柳旭锋

【摘要】高阳煤矿二采区21105材料巷在掘进施工期间,巷道压力大、煤体松软、顶板破碎严重。为加强顶板管理,确保施工安全,降低成本,采取施工锚索群的支护方式,有效地加强了顶板的控制,确保了施工安全,保证了矿井的正常衔接安排。

【关键词】锚索群   应用

121105工作面地质概况

21105工作面开采太原组9- 10- 11#煤,煤层总厚度平均8.8m。煤层结构为1.30.427.08,属复杂结构煤层,煤种为瘦煤,稳定可采。煤层倾角最大11°,最小2°,平均6.5°。工作面地质构造较复杂, 为一单斜构造区,其产状总体为走向北东,倾向北西,倾角平均8°。根据相邻回采工作面及二采区三条大巷地质资料分析,该区域断层较发育,其中较大断层为一条H=9m的逆断层和一条H=8m的正断层。

2、巷道掘进期间的断面及支护方式

1)原支护方案:21105材料巷开口施工后,采用矩形断面施工,锚杆、锚索、金属菱形网、W钢带联合支护。巷道掘宽5100mm,掘高3000mm,掘断面积15.3㎡。顶板锚杆采用¢20×2200mm的螺纹钢锚杆支护(两边角锚杆采用¢20×2400mm),间距900mm,排距1000mm,六·六矩形布置,每排锚杆配套使用一块BHW-300×3×4800mmW钢带;锚索采用¢21.6×7300mm的钢绞线,间距2000mm,排距3000mm,锚索布置在每两排锚杆中间,二·二矩形布置,每根锚索配套使用一块300×300×14mm锚索铁板;两帮采用¢16×1800mm的金属圆钢锚杆,间排距均为1000mm,三·三矩形布置,每根锚杆配套使用一块400×300mm钢带托快;顶、帮均铺设1100mm宽的金属菱形网,网与网搭接,联网距离250mm。巷道支护如图所示:


111.jpg


2)现支护方案:21105材料巷继续掘进期间,巷道断面不变,采用锚杆、锚索群、W钢带、金属菱形网联合支护。顶、帮锚杆支护方式保持不变,顶板锚索由原支护方式更改为锚索群支护方式:每组锚索群由4根¢21.6×7300mm的单根锚索组成,锚索群与锚索群间距2000mm,排距3000mm,每组锚索群配套一块600×600×14mm的铁板(每组锚索群内锚索间距300mm,方形布置)。巷道布置如图所示:

222.jpg



锚索群施工注意事项:

①根据锚索群布置间、排距和巷道中线,标定每根锚索的眼位,并进行钻眼。

②将锚索逐根推入钻孔内,检查钻孔是否符合安装要求,然后将锚索连同锚固剂送到眼底,再连接锚杆机进行搅拌,锚索外露长度统一250-300mm

③安装锚索群铁板、锚具,逐根张拉锚索。张拉作业时,每单根锚索依次循环张拉2-3次。使每根锚索锚固力均达到20-23T,张拉力2025Mpa                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

3、支护方案比较

   通过对安全、成本及掘进效率的综合对比,锚索群支护方案明显优于原设计支护方案,故21105材料巷继续施工期间,选用锚索群支护方案。

1)安全管控:原巷道支护方式虽然依据国内外锚杆、索参数及多年经验数据计算制定,但对于地质条件较为复杂的掘进工作面并不适用,21105材料巷掘进初期,采取原设计支护方式,支护效果并没有达到预期效果,具体表现为锚索逐根断裂,顶板局部出现下沉现象,严重影响了安全生产。为防止冒顶事故的发生,不得不采取以下预防措施:①在锚索断裂处重新补打锚索,并缩小锚索排距至2000mm。②在顶板下沉段,以1000mm棚距架设11#矿用工字钢铁棚,并将铁棚全部联锁,加强顶板控制。巷道掘进后期,由于采取了锚索群支护方式,锚索不再出现断裂现象,且顶板长期处于稳定状态,支护效果得到了明显的改善。

2成本管控:21105材料巷开口施工期间,采用原支护设计施工100余米,由于顶板压力大,已施工的巷道局部有漏顶危险,随即采取了架棚、补打锚索等维修措施,其中补打锚索38根,架设铁棚93架,共计产生维修费用28万元。更改设计采用锚索群支护后,巷道顶板得到有效控制,虽然增加了锚索数量,但减少了巷道后期的维修工程,节省了不必要的费用支出。

3)掘进效率:21105材料巷施工期间,采用原支护设计方案并采取架棚维修措施施工时,掘进效率为4m/日(小班平均进尺2m,架棚2架,三·八制作业方式);采用锚索群支护方式后,掘进效率8m/日(小班平均进尺4m),掘进效率明显提高。

4、锚索群应用后的效果

21105材料巷施工在掘进期间,受向斜构造及断层影响,顶板破碎严重,顶板控制难度较大,使用锚索群支护后,顶板安全得到有效控制,为巷道的顺利掘进提供了安全保障,同时减少了不必要的巷道维修工程,节省了费用支出。

5、总结
     
通过本次锚索群对顶板的有效控制,今后在施工过程中如遇到有地质构造造成顶板破碎无法正常掘进时,可利用此办法对顶板进行有效控制,在确保安全的前提下提高工作效率、降低生产成本,确保矿井正常衔接安排。




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