【摘要】本文介紹了礦井首采3101工作面長度為180m,3101輔運(yùn)巷、皮帶巷、回風(fēng)巷長度各為1700米,斷面為梯形,支護(hù)為12#工字鋼支護(hù),棚間距700mm,頂部掛網(wǎng),兩幫采用4-6-4盤幫構(gòu)頂。工作面在推進(jìn)過程中,3101輔運(yùn)巷受采動壓力的影響,巷道底鼓、支架變形造成巷道無法使用。后經(jīng)過對3101輔運(yùn)巷采用錨桿+錨索組合支護(hù)方案進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)后,頂板移近量為0-1.3厘米,基本沒有大的變化,巷道再未發(fā)生巷道底鼓、支架變形的情況。
一、概況
山西蒲縣華勝煤業(yè)有限公司是2009年經(jīng)山西省煤礦兼并重組資源整合礦井。井田面積8.9611km2,生產(chǎn)規(guī)模為0.90Mt/a,主要可采煤層為山西組2、3號和太原組9、10、11號煤層;2號煤層在整合前已大面積開采(大都為巷柱式、刀柱式或房柱式開采),3號煤層小范圍已開采;現(xiàn)開采3號煤層、平均厚度2.2m,煤層結(jié)構(gòu)為0.5(0.6)1.1。采煤方法為走向長壁后退式,3#煤層頂板:多為粉砂巖、泥巖。巖性灰黑色、性脆,膠結(jié)較好。單項(xiàng)抗壓強(qiáng)度36.7-51.4MPa;單項(xiàng)抗拉強(qiáng)度1.34-1.98MPa;抗剪強(qiáng)度3.85-6.15MPa。據(jù)小窯調(diào)查,頂板為中等穩(wěn)定,較好管理,隔水性能好。
3#煤層底板:多為粉砂巖、泥巖。巖性灰黑色,塊狀、性脆。單項(xiàng)抗拉強(qiáng)度1.34-1.98MPa;抗剪強(qiáng)度3.85-6.15MPa。遇水易泥化,在一定條件下(頂面來壓)易發(fā)生底鼓現(xiàn)象,但隔水性能好,屬不穩(wěn)定底板。
井田內(nèi)現(xiàn)開采3#煤層,充水水源主要為頂板砂巖裂隙水和2#煤層采空區(qū)積水,于地層總體向東南傾斜,西南部埋藏較淺,并在井田邊界外出現(xiàn)2#煤層露頭,這樣頂板砂巖裂隙水與基巖風(fēng)化帶裂隙水發(fā)生水力聯(lián)系,頂板裂隙水相對較大,由于施工區(qū)域2#煤層已大面積開采,都以形成采空區(qū),并在采空區(qū)內(nèi)已有積水,2#煤層和3#煤層層間距在2-8米之間,所以應(yīng)對防治水和頂板管理為重點(diǎn)。
二、施工概況
3101輔運(yùn)巷長度為1700米,斷面為梯形,支護(hù)為12#工字鋼支護(hù),棚間距700mm,頂部掛網(wǎng),兩幫采用4-6-4盤幫構(gòu)頂。3101輔運(yùn)巷施工完工6個(gè)月后,3101工作面開始回采,回采工藝為綜合機(jī)械化采煤、一次采全高、全部垮落法頂板管理。回采工作在推進(jìn)150米左右時(shí)3101輔運(yùn)巷受采動壓力的影響礦壓顯現(xiàn)開始明顯,出現(xiàn)巷道底鼓、支架變形造成巷道無法使用。在這種情況下我們在超前回采推進(jìn)工作100米,開始對3101輔運(yùn)巷采用錨桿+錨索組合支護(hù)方案進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。
三、施工方案選擇
根據(jù)施工實(shí)際情況,經(jīng)過反復(fù)論證,在3101輔運(yùn)巷支護(hù)為12#工字鋼支護(hù),棚間距700mm,頂部掛網(wǎng),兩幫采用4-6-4盤幫構(gòu)頂?shù)幕A(chǔ)上,采用錨桿+錨索組合支護(hù)方案。超前回采推進(jìn)工作100米開始補(bǔ)強(qiáng)支護(hù),雖然施工成本增加了一些,但施工安全和質(zhì)量有保證,綜合現(xiàn)場實(shí)際考慮,采納了本方案。
四、方案實(shí)施
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1、錨桿
錨桿形式和規(guī)格:桿體為20#左旋無縱筋螺紋鋼筋,鋼材為335#錨桿專用鋼,長度2200mm,桿尾螺紋為M22。
錨固方式:樹脂加長錨固,采用兩支樹脂錨固劑,規(guī)格為MSK2335。鉆孔直徑為28mm,錨固長度為1300mm,設(shè)計(jì)錨固力105kN。
錨桿配件:采用拱型高強(qiáng)度托板,鋼號不低于Q235,配合球形墊和減阻尼龍墊圈,托板高度要求不低于36mm,托板厚度不低于8mm,承載能力不低于154kN。
錨桿布置:5-3-5布置,錨桿間距800mm,錨桿排距700mm。
錨桿角度:中間錨桿垂直90°巖面打設(shè),兩邊錨桿打設(shè)角度為75°。
2、錨索
層間距大于6.5m時(shí):
錨索形式和規(guī)格:錨索材料為17.8mm、1x7股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線,長度6300mm,鉆孔直徑28mm,采用一支MSK2335和兩支MSZ2360樹脂錨固劑錨固,錨固長度為1755mm;錨索托板:采用300mm×300×12mm高強(qiáng)度可調(diào)心托板及配套鎖具,托板厚度不低于12mm,托板高度要求達(dá)到60mm,承載能力不低于350kN;錨索布置:間距1600mm,排距1400mm;錨索角度:錨索全部垂直巖面打設(shè);錨索預(yù)緊力:錨索要求超張拉至200kN,損失后預(yù)緊力不低于180kN。
層間距>3.5m,<6.5m時(shí):
錨索形式和規(guī)格:錨索材料為17.8mm、1x7股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線,長度3500mm,鉆孔直徑28mm,采用一支MSK2335和兩支MSZ2360樹脂錨固劑錨固,錨固長度為1755mm;錨索托板:采用300mm×300×12mm高強(qiáng)度可調(diào)心托板及配套鎖具,托板厚度不低于12mm,托板高度要求達(dá)到60mm,承載能力不低于350kN;錨索布置:間距1600mm,排距1400mm;錨索角度:錨索全部垂直巖面打設(shè);錨索預(yù)緊力:錨索要求超張拉至200kN,損失后預(yù)緊力不低于180kN;層間距小于3.5m時(shí):采用錨桿支護(hù)。
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對于頂板破碎、斷層帶、向背斜周部等構(gòu)造地段,無法采用錨桿+錨索組合支護(hù),而采用單體液壓支柱進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。
五、取得效果
在3101輔運(yùn)巷支護(hù)為12#工字鋼支護(hù),棚間距700mm,頂部掛網(wǎng),兩幫采用4-6-4盤幫構(gòu)頂?shù)幕A(chǔ)上,采用錨桿+錨索組合支護(hù)方案進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)后,通過礦壓觀察驗(yàn)證,頂板移近量為0-1.3厘米,基本沒有大的變化,巷道再未發(fā)生巷道底鼓、支架變形的情況。
六、存在問題
煤礦井下巷道,尤其是整合礦井施工中,經(jīng)常會遇到上覆采空的巷道支護(hù),頂板松散破碎等強(qiáng)度不足以維持自身穩(wěn)定的情況下,錨桿支護(hù)無法采用,只能采用單體液壓支柱的支護(hù)形式,其作用是維持巷道圍巖穩(wěn)定,防止冒頂事故發(fā)生,保證施工安全。但是采用單體液壓支柱的支護(hù)形式效果不是太理想,有待進(jìn)一步改進(jìn)。
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