复合层顶板巷道新型锚杆支护技术分析.pdf
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1、第 卷第 期煤炭科技 年月 收稿日期:;:作者简介:裴俊(),男,山西平遥人,工程师,年毕业于太原理工大学采矿工程专业,现从事煤矿工程建设工作。引用格式:裴俊,杨阳 复合层顶板巷道新型锚杆支护技术分析 煤炭科技,():,():,文章编号:()复合层顶板巷道新型锚杆支护技术分析裴俊,杨阳(中煤第三建设(集团)有限责任公司二十九工程处,安徽 宿州 )摘要:复合层顶板巷道由于围岩内层理、节理等不连续面非常发育,围岩呈软破碎状。这是一种支护难度高、巷道修复成本高、顶板层间粘结系数小、同层易造成大面积冒顶事故的高难度巷道,严重影响巷道掘进安全。因此,复杂地质条件下组合顶板锚杆支护已成为锚杆支护技术的重点
2、和难点研究课题。结合某矿 工作面物料巷道复合顶板情况,优化掘进方法和锚杆支护技术参数,有效控制巷道变形,为同类复合顶板支护设计提供参考。关键词:复合层顶板;新型锚杆;支护技术中图分类号:文献标志码:,(,):,:;:掘进巷道常遇到复合顶板。复合顶板由多层岩层和煤线组成,层与层之间的粘结力较弱,暴露时容易分层,在支护较差的情况下还可能发生大面积塌方事故。为了解决这一施工难题,在目前的技术条件下,组合顶板有许多特殊的支护方法,而锚杆支护以其良好的优势处于所有支护方案的前列。然而,大量实践证明,选择单一、不变的支护设计方案无法满足复合层支护的复杂性和可变性要求。只有根据现场复合层的情况,才可以采用差
3、异尺度锚杆支护设计方案。工程概况 地质概况某矿 工作面走向为南北走向,倾向为东西倾向。整个 工作面布置在一个中部高、南北低的背斜构造下。工作面 号煤层倾角 ,平均倾角 ,材料巷全长设计 。工作面掘进中可能会遇到落差为 ,走向为 、倾向为 、倾角为 的正断层。年第 期裴俊,等:复合层顶板巷道新型锚杆支护技术分析第 卷 巷道断面特征 工作面设计为一次性全高综采工作面,由运输巷、料巷、尾巷、切割巷、硐室等构成完整的生产系统。依据巷道的围岩性质、服务的年限、巷道的用途和采用的支护方式等因素,材料巷及横贯断面采用全锚杆、钢筋托梁及锚索支护,巷道断面设计为矩形。材料巷巷道断面特征见表 。表 巷道断面特征
4、项目材料巷横贯水仓绞车硐室断面积 掘 净 宽 掘 净 高 掘 净 沿底板掘进 净周长 材料巷复合层顶板现锚杆支护设计方案 支护形式及材料规格()支护形式。顶板采用锚杆、金属网、钢筋托梁和锚索联合支护的方式 。采用左旋螺纹钢锚杆、金属菱形网、钢筋托梁、锚索进行联合支护顶板 ;采用左旋螺纹钢锚杆、钢筋托梁和金属菱形网联合支护两帮。()支护参数。锚杆:顶、帮锚杆均使用 的左旋螺纹钢锚杆。锚固剂:顶锚杆 一支(上)、一支(下)。帮 锚 杆 一 支、一 支。锚 索 一支(上)、两支(下)。钢筋托梁:圆钢。顶板锚杆:间排距 ,每排布置根,呈矩形布置。两帮锚杆:间排距 ,每排布置根,呈矩形布置。锚固力:顶锚
5、杆 ,帮锚杆 。锚杆角度:角锚杆与铅垂线夹角 ,第 排帮锚杆与水平线夹角 (仰角),第 排帮锚与水平线夹角 (俯角),其他锚杆垂直巷道顶帮轮廓线。铺网:顶板 的菱形金属网,两帮 的金属网,网与网之搭接宽度不小于 ,联网丝长 的小段(号铅丝),环距不大于 。锚索:锚索 的钢绞线制作,长 ,锚索外露长度不大于 。锚索张拉预紧力不小于 ,锚索锚固力不低于 。锚索间排距 ,呈“三花”布置。锚杆托盘:拱型高强度托盘。锚索托板:厚的钢板制作,规格为 。顶锚杆预紧扭距力不小于 ,帮锚杆预紧扭距力不小于 。材料巷具体断面特征及支护形式如图 所示。图 材料巷支护断面 现有锚杆支护存在的问题通过对诸多由于锚杆质量
6、问题引发的事故进行分析发现,大都存在锚杆支护质量及现场工艺管理上的缺陷,即由于开挖巷道不平整造成的锚杆初锚力较小,进而造成锚杆的锚固力下降 。而这种因素至今没有得到很好地解决和消除。材料巷复合层顶板新型锚杆支护设计方案 设计原则及思路鉴于已有支护技术存在的不足,本设计的目的 年第 期煤炭科技第 卷是提供一种有效控制高应力破碎复合顶板巷道变形破坏的方法。本次设计的复合层顶板差异尺度锚杆联合支护方法,考虑顶板地质层分布形式,依据“强补弱,弱附强”优势互补的设计理念,采用能够加强初锚力的自制锚杆,根据顶板层状分布厚度不同及岩性的差异,以建立的复合顶板三维地质模型为指导,合理布置多尺寸长短锚杆组合支护
7、形式,等强锚杆全长锚固满足复合顶板地层锚固体的扩容变形和扩容应力,在复合顶板中形成一条强度大、结构稳定的承载体,有效控制围岩变形,节省大量成本,同时对部分薄弱区域起到了较好的控制。设计的复合层顶板差异尺度锚杆联合支护方法,最适用于预防和治理应力高、夹层薄的复合顶板,配合使用锚索等其他支护方式,合理选择锚杆的组合方式,可有效控制顶板变形,减少锚杆数量,节约大量支护材料和维修费用,提高单产、单进,确保安全生产。复合层顶板差异尺度锚杆联合支护方法()先通过弹性波超前探测技术及物理试验获得结构层厚度及物理力学参数,构建三维地质模型,如图 所示。图 复合层顶板结构层 ()采用长度为 、的 种锚杆进行支护
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