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厚硬顶板巷道的支护方案及施工要点*

更新时间:2009-03-28

1 工程概况与地质条件

1.1 工程概况与地质条件

凤凰山矿为晋城煤业集团下属主力生产矿井之一,1965年建矿,扩建后生产能力4 Mt/a。矿井相对瓦斯涌出量为5.24 m3/t,属低瓦斯矿井。井田内主要含煤地层为山西组和太原组,总厚141.48 m,煤层总厚14.25 m,煤层倾角3°~10°。井田内煤层均属高变质的无烟煤。

1952年,原山东省文教厅副厅长王统照按照古音乐12律阴律之“六吕”中的“吕”字,谐“驴”、“捋”、“侣”等音,定名为吕剧。

凤凰山煤矿154307工作面埋深在200 m左右,工作面走向长度783.4 m,倾斜宽度176.4 m;开采15号煤层,煤层厚度1.7~3.1 m,平均2.13 m,煤层倾角0°~10°,平均5°,工作面的布置见图1。煤层结构简单,含一层0.28 m厚较稳定夹矸;15号煤层整体性和稳定性好,强度高,平均强度约为22.25 MPa。煤层普氏硬度2~4,夹矸普氏硬度1~2,煤体容重1.5 t/m3。工作面瓦斯绝对涌出量为2.3 m3/min。工作面二氧化碳绝对涌出量为1 m3/min。煤尘无爆炸性,为自燃煤层。

芒沙是个民风很古朴的传统村寨,村民们都朴实善良,热情好客,且依托得天独厚的自然资源发展了自己的特色经济,村民的生活水平和总体的经济实力都较高,农业灌溉体系较完善,也有相关的防洪防涝的措施,自来水管道修通以后,更给这个寨子的村民提供了用水方便,但由于村里丰富的水资源和不受约束的用水习惯,造成了水资源一定的浪费,所以提出上面几条改进建议,仅供参考。以上就是根据此次调研观察出的芒沙村的基本情况以及个人的一些感悟,希望芒沙能够充分利用自己的热区气候和水资源优势,更好的发展自己的经济与文化。

工作面内有一向斜和一背斜,其中背斜轴向N7°E,倾伏SE,两翼倾角0°~6°,平均4°;向斜轴向N12°W,倾伏NW,两翼倾角0°~25°,平均8°,对回采有一定影响。回风巷内距停采线向里438.5~425.5 m范围内为一构造影响区,对回采影响较大。

  

图1 154307工作面布置

煤层直接顶板为石灰岩,其平均厚度为9.94 m,平均抗压强度为116.43 MPa,属大厚度坚硬且不易垮落的顶板;煤层底板为软质泥岩,平均抗压强度仅为11.4 MPa,其膨胀率约为0.63%,遇水易膨胀强度下降明显。154307工作面水文地质条件较为简单,地下水主要来自上覆厚硬石灰岩层间裂隙水。

(1)构造判断矩阵。其基本思路是根据每一层指标的权重系数,以第一层指标权重为基准来决定第二层、第三层…第n层指标的权重系数,最后由专家决定下层指标i与j哪一层指标最重要,通过对不同指标权重系数赋值来得到判断矩阵。由于每层具有n个指标,经过两两比较后可以得到判断矩阵为C=(Cij)n×n。Cij表示因素i与j相比,对于上层指标的重要程度值,在层次分析法中,通常采用1~9标度法来构造判断矩阵。

红琴稍作停歇,咽了一口唾沫,润了润嗓子,她又咄咄逼人,冲着他歇斯底里地吼,要知道你是从来不下山去的,这次无缘无故地下了山,直奔家里,肯定是有原因的,你压根儿就没安什么好心!你不信任我?你侮辱我!你将我红琴当成什么人了?我告诉你,你别以为我红琴是好欺负的,我可是个天不怕地不怕的人,你要是真的将我惹毛了,我可什么事都做得出来!你要是想去死,我也会陪你一起去死!你不得好死的!你亏了心了,亏大了!你把我当野鸡呀,我今天正式告诉你,我也是人呀!风影,我严重警告你,你别老抓住我过去的事不放,你也有辫子可抓的!谁知道你在寺庙里当和尚时,有没有半夜三更地摸进尼姑房里去……

2 轨道顺槽维护特点及支护参数

2.1 轨道顺槽维护特点

根据目前已掌握的工程地质资料及现场调研分析,轨道顺槽的维护主要特点如下:

(1)154307工作面走向长度783.4 m,轨道顺槽为回采服务时间较长,并且本工作面回采后将留巷作为下一工作面的运输顺槽继续使用,巷道将承受两次强烈的采动影响,因此对巷道变形量及稳定性要求高。

(2)巷道局部具有断层、陷落柱等地质构造,构造位置不明,支护方案需根据迎头情况及时调整。

c、回采帮支护

(4)根据对相邻的154305工作面调研情况,巷道顶板局部有淋水,水源主要为上覆K2石灰岩层间裂隙水及上部小窑采空区积水下渗,巷道大量积水给现场施工及巷道维护带来困难。

2.2 轨道顺槽支护参数

针对154307工作面的地质条件,轨道顺槽掘进期间采用锚带网索组合支护技术[1-3]对围岩进行有效控制,以控制巷道的变形量保证巷道的整体稳定。

(1)石灰岩顶板段

(4)算法1的第7和11行中参数c的确定.根据文献[23]的推论5和推论6,对式(10)中的损失函数(eu,i)=(eu,i)2求二阶导数,可得

巷道顶板采用高强度螺纹钢锚杆配合钢制托盘支护,支护方式见图2(a)、(b),支护参数见表1。

a、顶板支护

b、非回采帮支护

采用高强度螺纹钢锚杆配合M3钢带支护,支护方式见图2(c),支护参数如表1所示。M3钢带设置4个圆孔,孔距为800 mm,M3钢带的加工尺寸见图2(e)。巷道肩角和底角处的锚杆分别向上下倾斜20°安装。

c、回采帮支护

(2)断层带及软岩顶板段

(2)巷道掘进的循环进尺与锚杆排距相同;在施工顶部锚杆的同时安设帮部锚杆,不得延后。

  

图2 石灰岩顶板巷段的支护

高校产出具有公共品的特征,从表面上看,是培养的学生、取得的科研成果以及为社会提供的服务,实质上则是蕴含在人才和成果中的专门知识的发明和创造。由于功能具有二重属性,客观功能可以用一定的数值来表示大小,而主观功能取决于人的主观感受,缺乏可度量性,需要采用定性方法来表示。因此,在进行指标选择时,一方面要尽量选取能够量化和可以采集的指标,另一方面也要将一些概念化的指标转变为可操作化的指标。例如,在挖掘定性指标内涵的基础上,尽量选取信息重叠度高的定量指标来替代,以保证绩效价值评估方法的可操作性。

a、顶板支护

林语堂先生曾潇洒地将“真正的读书艺术”视为“随手拿起一本书,想读时,便读一下”,“一个人尽可以一手拿《离骚》,一手挽着爱人,同到河边去读”。

巷道顶板采用高强度螺纹钢锚杆配合钢制托盘及钢筋托梁压网+锚索支护,支护方式见图3(b),支护参数见表1。钢筋托梁规格为SB-14-4500-4型,采用Ф16 mm圆钢焊接而成,托梁宽度为80 mm,长度为4500 mm,在与锚杆位置相应的位置设置两段纵筋,以方便设置锚杆。

顶板每两排锚杆中间施工两套单体锚索,锚索规格为Ф7.8 mm×5300 mm,配合400 mm×400 mm×10 mm托盘支护;锚索间排距分别为2000 mm、1500 mm。锚索垂直顶板打孔,孔深度为5000 mm,所有锚索均采用Z2335和Z2360型树脂药卷锚固;要求锚索锚固力不低于200 kN。

b、非回采帮支护

支护方式与石灰岩巷段非回采帮支护相同,其支护方式见图2(c)。

本研究通过分析影响种植体植入早期稳定性的相关因素,获得颌骨HU值与种植体稳定性相关的可靠依据,进而探寻利用术前CBCT影像预测种植体稳定性的可行性。

(3)煤层顶板为坚硬的石灰岩,其强度为116 MPa,现场锚杆施工困难。

支护方式与石灰岩巷段回采帮支护相同,其支护方式见2(d)

  

图3 断层区及软岩顶板巷段的支护

 

表1 轨道顺槽不同巷段支护参数对比

  

巷道段 顶/帮 锚网带型号 锚杆间排距 锚固剂 预紧扭矩及锚固力顶板3根高强螺纹钢锚杆 , M24-Φ22 mm ×2200mm;200 mm ×200 mm×10 mm钢制托盘间距2000mm排距1500mm Z2335型1卷Z2360型1卷≮300 N·m≮150 kN石灰岩顶板巷段非回采帮4根高强螺纹钢锚杆 , M24-Φ22 mm×2200mm;2600mm的M3钢带支护;8#铁丝菱形金属网,丝距为50 mm。间距800mm排距1500mm Z2335型1卷Z2360型1卷≮300 N·m≮150 kN回采帮3根高强度螺纹钢锚 杆 ,M20-Φ18 mm ×1800mm,200 mm ×200 mm×10mm钢制托盘间距1000mm排距1500mm Z2360型1卷≮200 N·m≮120 kN断层区及软岩顶板巷段顶板4根高强螺纹钢锚杆 ,M24-Φ22 ×2200mm,200mm ×200mm×10mm钢制托盘及托梁压网,8#铁丝菱形金属网,丝距为50mm。间距1400 mm排距1500 mm z2335型1卷Z2360型1卷≮300 N·m≮150 kN非回采帮 与石灰岩巷段非回采帮支护参数相同回采帮 与石灰岩巷段回采帮支护参数相同

3 轨道顺槽施工要点及支护效果

3.1 施工要点

依据前述的支护方案,锚杆及锚索的锚固力是锚固支护最为重要的技术参数,只有维持较高的锚固力才能有效限制围岩的变形维持巷道结构的整体稳定性。因此,在巷道的开挖过程中必须维持其锚固力不小于80 kN。其施工要点如下:

(1)使用综掘机开挖巷道,最后人工找平。

采用高强度螺纹钢锚杆配合钢制托盘支护,支护方式见图2(d),支护参数见表1。

(3)菱形金属网从顶板中部开始向两边摊铺,其两边要越过巷道肩部,帮部的金属网要延伸至巷道底角。

(4)安装锚杆时,采用气扳机对锚杆二次加扭,最终帮部及顶部的锚杆扭矩不应小于300 N·m。

(5)锚杆钻孔的中心线要保持为一条直线,钻孔的深度要准确,要求误差不能超过20 mm。

(6)锚杆钻孔完成后,应采用清水反复冲洗孔壁直至孔内流出清水。

(7)根据顶板赋存和淋水情况,尽可能施工导水孔,集中排水。

1.2 调查方法 采用问卷调查法,在符合知情同意的原则下,由调查者统一发放问卷并进行指导语讲解问卷内容和填写方法,之后由受访者自行填写,完成后统一回收,回收问卷时,检查问卷的完整性和有效性,若发现有空缺或遗漏,当场补全。本次调查发放问卷200份,回收200份,回收率100%。

3.2 支护效果

巷道表面位移是矿压显现的直接标志。154307工作面巷道从开挖至围岩变形稳定,两帮最大移近量及顶板最大下沉量分别为48 mm和41 mm,变形量都比较小,巷道围岩稳定后断面收缩率小,在允许范围内。

根据矿压观测结果可知:154307工作面巷道的支护设计合理,采用锚杆及锚索支护,借助较高的锚固力充分发挥出了围岩的自稳能力,使巷道顶板形成了较为稳定的承载梁结构,有效地控制了巷道围岩的变形,并将其限制在允许范围之内,这为工作面的后续开采带来了便利。

4 结语

针对凤凰山煤矿154307工作面巷道顶板厚度大强度高的特点,在巷道掘进期间采用锚带网索组合支护技术对围岩进行支护控制。矿压监测结果表明,锚带网索组合技术借助较高的锚固力充分发挥了围岩的自稳能力,使巷道顶板形成了较为稳定的承载梁结构,有效地控制了巷道围岩的变形,并将其限制在允许范围之内,这为工作面的后续开采带来了便利。

“有抗节不屈、临危致命”作“前明诸臣”的定语,这句可译为有为保全志节而宁死不屈、临危献身的以前明朝的臣子。

参考文献:

〔1〕马 骥,邓 磊.基于矿压显现监测的深部高应力煤巷支护参数优化[J].煤矿安全,2016,47(7):204-207.

〔2〕王转平.锚杆支护设计方法研究[J].山东煤炭科技,2017(1):77-78.

〔3〕杨 科,陆 伟,潘桂如,等.复杂条件大倾角大采高旋转综采矿压显现规律及其控制[J].采矿与安全工程学报,2015,32(2):199-205.

 
张绪涛
《江西煤炭科技》 2018年第01期
《江西煤炭科技》2018年第01期文献

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