山西汾西礦業(yè)集團(tuán)大斷面綜采切眼支護(hù)技術(shù).doc

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山西汾西礦業(yè)集團(tuán)大斷面綜采切眼支護(hù)技術(shù) 汾西礦業(yè)集團(tuán)公司的煤系地層巖石多為泥巖、泥質(zhì)頁巖、砂巖、高嶺土泥巖，層理、節(jié)理較發(fā)育，有的受水理作用大，陷落柱及小型斷層為井田主要構(gòu)造形式。近距離煤層開采受采動(dòng)影響大，新建礦井多為復(fù)合頂板，屬典型的軟巖礦區(qū)。經(jīng)過不斷探索，汾西礦業(yè)集團(tuán)公司在軟巖礦區(qū)由煤巷小斷面錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展到綜采切眼大斷面錨桿支護(hù)技術(shù)。2003年煤巷錨桿支護(hù)巷道占總進(jìn)尺的52.46%，綜采切眼錨支率達(dá)到100%。 1傳統(tǒng)的綜采切眼掘進(jìn)支護(hù)方法 傳統(tǒng)的綜采切眼采用梯形斷面，支護(hù)方式為木棚支護(hù)，棚梁中部加打兩根金屬支柱加強(qiáng)支護(hù)，棚距一般為0.6～0.8m，該支護(hù)方式掘進(jìn)速度慢，材料消耗大，配置人員多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，人工費(fèi)用高。架設(shè)大抬棚的笨重作業(yè)，具有一定的危險(xiǎn)性。且傳統(tǒng)的切眼支護(hù)方式制約安裝工作，作業(yè)人員有效利用空間小，作業(yè)安全性不高，在切眼內(nèi)進(jìn)行“替柱、回柱”和回“大梁、柱腿”等支架設(shè)備安裝時(shí)，存在較大的安全隱患。這種支護(hù)方式不能對頂板及周圍的煤體進(jìn)行早期管理，不能有效抑制頂板離層和冒頂現(xiàn)象的發(fā)生。 2綜采切眼錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法 針對圍巖具有復(fù)雜、多樣的特點(diǎn)，與科研院所合作，采用了現(xiàn)場調(diào)查和地質(zhì)力學(xué)評估、初始設(shè)計(jì)、井下監(jiān)測和信息反饋、修正設(shè)計(jì)和日常監(jiān)測的動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)方法。 現(xiàn)場調(diào)查內(nèi)容包括圍巖強(qiáng)度、圍巖結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力及錨固性能測試等。在現(xiàn)場調(diào)查內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行地質(zhì)力學(xué)評估和圍巖分類，為初始設(shè)計(jì)提供可靠的參數(shù)。初始設(shè)計(jì)采用數(shù)值計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行，根據(jù)圍巖參數(shù)和已有實(shí)測數(shù)據(jù)確定出比較合理的初始設(shè)計(jì)。將初始設(shè)計(jì)實(shí)施于井下，并進(jìn)行詳細(xì)的圍巖位移和錨桿受力監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果驗(yàn)證或修正初始設(shè)計(jì)。正常施工后還要進(jìn)行日常監(jiān)測，以保證巷道安全。 3雙柳礦208綜采工作面切眼錨桿支護(hù)實(shí)例 3.1工作面切眼的基本情況 開采山西組3#、4#合并煤層，厚度3.41m，煤層傾角2～4，直接頂為泥巖，厚度為1.26m，極易破碎，其上為1.03m的粉砂巖，節(jié)理發(fā)育，之上為1.91m的泥巖，較破碎，再上為0.28m的一層煤線，再上為2.38m的泥頁巖，非常破碎，之上是10.04m的砂巖；老底為K3砂巖，厚度為9.0m。208工作面主體構(gòu)造為一單斜構(gòu)造，次生小向、背斜，構(gòu)造極為簡單，工作面地層走向N0，傾向約N270，傾角3～4。最大水平主應(yīng)力為6.31MPa，最小水平主應(yīng)力為3.76MPa；最大水平主應(yīng)力方向北偏西48.7。巷道垂直主應(yīng)力9.06MPa。巷道斷面呈矩形，寬6m，高2.8m，掘進(jìn)斷面積為16.82m２。采用綜掘機(jī)掘進(jìn)一次成巷。 3.2巷道支護(hù) 巷道采用樹脂端錨錨固錨桿組合支護(hù)系統(tǒng)，并進(jìn)行錨索補(bǔ)強(qiáng)和單體液壓支柱加強(qiáng)支護(hù)。 (1)頂板支護(hù)。永久支護(hù)形式：端錨錨桿規(guī)格號為16mm1800mm，間排距800mm，矩形布置；錨索規(guī)格15.24mm6400mm,配套使用一支K2355、一支Z2355型樹脂錨固劑及4m長槽鋼托梁，排內(nèi)每兩根錨索配合槽鋼托梁結(jié)合成一個(gè)支護(hù)整體。槽鋼橫向布置，在巷道中心線兩側(cè)左右對稱支護(hù)，托梁間距為2.4m，錨索間距為2.4m。頂錨桿為每排8根。錨索滯后工作面距離不大于2.4m。 (2)加強(qiáng)支護(hù)。采用π型鋼棚加強(qiáng)支護(hù)，梁長3.6m，棚腿采用DZ-35型單體液壓支柱，棚距1.6m，π型鋼棚垂直巷中心線左右對稱布置，π型鋼棚下單體支柱距巷中心線為左右各1.5m。架π型鋼棚滯后工作面不超過10m。 (3)巷幫支護(hù)。右?guī)筒捎缅^桿一網(wǎng)一木托板進(jìn)行支護(hù)，幫錨桿規(guī)格為16mm1600mm，間距900mm，排距800mm，矩形布置。左幫采用貼幫戴帽點(diǎn)柱進(jìn)行支護(hù)，支柱采用DZ-35單體液壓支柱，柱帽采用木托板，戴帽點(diǎn)柱間距1m，并用構(gòu)木盤幫。3.3支護(hù)效果 綜合監(jiān)測結(jié)果見表1。 表1綜合監(jiān)測結(jié)果(略) 從綜合監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，采用錨桿支護(hù)后再進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，切眼內(nèi)礦山壓力無明顯顯現(xiàn)，圍巖變形量不大，頂板變形量最大不超過3mm。在頂板支護(hù)后基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，兩幫由于有錨網(wǎng)支護(hù)，且配有支柱及構(gòu)木盤幫，也不存在片幫現(xiàn)象，支護(hù)很成功，較傳統(tǒng)支護(hù)在頂板控制方面具有很大的優(yōu)越性。 4綜采切眼錨桿支護(hù)的優(yōu)越性 4.1安全方面 (1)綜采切眼的有效空間增大，減少了棚式支護(hù)對安裝作業(yè)的制約，安裝作業(yè)空間增大，作業(yè)的安全性大為提高。 (2)切眼內(nèi)支架設(shè)備安裝過程沒有了“替柱、回柱”及回“大梁、柱腿”等環(huán)節(jié)。不安全隱患減少，安裝速度加快。 (3)錨桿支護(hù)下的整個(gè)空間比被動(dòng)支護(hù)下的空間安全，采用錨桿支護(hù)，能及時(shí)對圍巖進(jìn)行控制，并充分利用頂板的自承能力，抑制頂板離層，防止冒頂事故的發(fā)生。 (4)錨桿安裝工藝與架設(shè)木棚相比，具有小巧靈的特點(diǎn)，避免了架設(shè)笨重大抬棚及其作業(yè)的危險(xiǎn)性。 4.2技術(shù)方面 (1)綜采切眼內(nèi)采用錨桿支護(hù)，簡化了設(shè)備安裝工藝和準(zhǔn)備工作，縮短了工作面的安裝時(shí)間，為高產(chǎn)高效奠定了基礎(chǔ)。 (2)在相同的條件下，錨桿支護(hù)斷面比木棚支護(hù)需用斷面小，對綜采切眼的通風(fēng)、運(yùn)輸和安裝、掘進(jìn)設(shè)計(jì)相應(yīng)縮小參數(shù)，使設(shè)計(jì)本身更趨合理。切眼跨度、高度的縮小，減小了工作量和資金的投入，且安全系數(shù)增加。 4.3經(jīng)濟(jì)方面 按150m長度一個(gè)綜采切眼計(jì)算。材料投入：錨桿支護(hù)比木棚支護(hù)少投入材料費(fèi)387元/m；用工投入：錨桿支護(hù)比木棚支護(hù)少用工6.31個(gè)/m,每個(gè)工按25元計(jì)，合計(jì)節(jié)省用工費(fèi)157.75元/m；掘進(jìn)速度：一般情況下，錨桿支護(hù)與架棚支護(hù)掘進(jìn)快3～5天的時(shí)間，平均4天。安裝速度：以切割巷150m為例，共需安裝支架100架，在錨桿支護(hù)條件下，需17天，而在抬棚支護(hù)下需25天，兩者比較因切眼支護(hù)形式的改變，綜采支架安裝工期縮短8天。 汾礦集團(tuán)公司現(xiàn)有6個(gè)綜采隊(duì)，按年安裝15個(gè)綜采面計(jì)算(切眼長度按150m)與采用抬棚支護(hù)相比，綜采切眼錨桿支護(hù)的經(jīng)濟(jì)效益為：支護(hù)材料及用工節(jié)約122.6萬元，節(jié)約工時(shí)180天；以日產(chǎn)2500t煤計(jì)，可生產(chǎn)原煤45萬t，實(shí)現(xiàn)利潤4880.25萬元，年總經(jīng)濟(jì)效益達(dá)5002.85萬元。 綜上所述，大斷面綜采切眼用錨桿支護(hù)替代木抬棚支護(hù)優(yōu)越性明顯。技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，施工速度加快，采面的準(zhǔn)備時(shí)間縮短，便于設(shè)備安裝，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大減輕。巷道施工安全可靠，成本降低，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。 第 5 頁 共 5 頁