超前管棚支护在断层区巷道掘进中应用.pdf
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1、2023年第10期西部探矿工程*收稿日期:2022-10-08作者简介:牛伟旗(1994-),男(汉族),山西天镇人,助理工程师,现从事煤矿安全生产管理工作。超前管棚支护在断层区巷道掘进中应用牛伟旗*(长春兴煤业有限公司,山西 大同 037101)摘要:基于长春兴煤矿105运输顺槽掘进过F3断层期间,巷道顶板破碎严重,导致顶板锚杆(索)支护难度大、支护效果差,局部出现冒漏现象,严重制约着巷道安全快速掘进;长春兴煤矿通过技术研究,决定对断层区巷道顶板采取超前管棚支护,通过实际应用效果来看,超前管棚支护可在破碎围岩中形成超前支护梁结构,实现了对围岩超前支护作用,取得了显著应用成效。关键词:巷道;断
2、层;超前管棚支护;应用分析中图分类号:TU74 文献标识码:B 文章编号:1004-5716(2023)10-0146-031概述长春兴煤业有限公司105运输顺位于井田北盘区东翼,工作面东西走向布置,西部为北盘区大巷,东部、北部为北盘区井田边界,南部为103工作面采空区。105运输顺槽设计长度为1700m,主要担负着105工作面煤炭运输任务,巷道开口前20mm范围内主要用于稳装带式输送机,断面规格为宽高=5.5m4.5m,2001700m 段断面规格为宽高=4.5m3.5m,巷道沿22#煤层底板进行掘进,掘进煤层厚度为9.5m,巷道掘进期间预留顶煤厚度为6.0m;105运输顺槽采用机械化掘进工
3、艺,截止2020年3月17日巷道已掘进450m。105运输顺槽围岩主要采用锚杆、锚索、金属网、W型钢带进行联合支护,顶板每排布置一根长度为4.5m,宽度为0.25m“W”型钢带以及5根长度为2.5m,直径为22mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆,锚杆与钢带配套使用,锚杆布置间排距为 1.0m;顶板每排布置 3 根长度为5.3m,直径为 17.8mm 锚索,锚索间距为 2.0m,排距为3.0m;巷帮每排布置3根长度为2.0m,直径为20mm螺纹钢锚杆,间排距为1.0m;顶板及帮采用8#铅丝编制的棱形金属网,顶板网长度为5.0m,宽度为1.3m,帮网长度为4.0m,宽度为2.0m。2巷道掘进现状及支护技术难
4、题2.1巷道掘进现状105运输顺槽在前440m掘进过程中围岩稳定性相对较好,采用传统锚杆索支护时能够有效控制围岩变形现象,掘进过程中未出现顶板破碎、冒漏以及片帮现象;当巷道掘进至442m处时巷道左帮揭露一条F3正断层,断层落差为1.5m,倾角为52,断层从左帮向右帮逐渐延伸,当巷道掘进至446m处时在巷道右帮完全揭露断层。105运输顺槽揭露F3断层时巷道左帮先出现片帮现象,随着巷道掘进延伸,当断层延伸至巷道迎头时顶板出现破碎现象,巷道掘进机割煤后在施工永久支护前,顶板出现大面积破碎垮落,当巷道掘进至445m处时顶板最大空顶距达2.2m,采用机载超前以及丝杠式超前支护时支护效果差,永久支护无法及
5、时对围岩控制,巷道掘进速度降低至2.2m/d,严重威胁着巷道施工安全。2.2原支护主要存在的问题巷道在掘进过程中受断层应力影响工作面前方510m范围内初选超前破坏现象,通过对工作面前方顶板施工窥视孔观察发现,围岩破碎严重,出现严重断裂现象,当巷道掘进后在支护永久支护前,应力沿围岩裂隙向巷道掘进空间释放卸压,在卸压过程中迎头煤体手剪应力作用出现破碎、垮落现象,从而增加了空顶距,加剧顶板破碎力度。原顶板采取锚杆索支护时只能对巷道开挖空间顶板进行支护,无法对巷道顶板超前支护,当巷道迎头煤岩体出现断裂、破碎后导致支撑强度降低,巷道顶板出现折断现象,且顶板出现围岩松动圈,而锚杆(索)支护主要利用锚固剂将
6、杆体端头粘接在顶板上,并安装承载件施加预应力,达到支护作用,当顶板出现松动圈后锚杆(索)锚固强度降低,降低了锚杆(索)支护效果。1462023年第10期西部探矿工程3超前管棚支护应用为了弥补传统锚杆(索)支护不足,实现对断层区围岩超前支护作用,决定对巷道顶板采取超前管棚支护,如图1所示。图1105运输顺槽超前管棚支护示意图(单位:mm)3.1超前管棚支护原理通过对巷道迎头顶板施工一排垂直煤壁的超前支护钻孔,对钻孔内安装一排超前支护体,当巷道迎头煤岩体在应力作用出现断裂、破碎时,超前管棚支护体形成梁效益结构,对围岩实现超前支护作用,降低围岩超前破碎现象。3.2超前管棚支护结构105运输顺槽断层区
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