2023年《安全技术》之锚网钢带联合支护在动压区巷道的应用.docx

锚网钢带联合支护在动压区巷道的应用 135采煤队是杏花煤矿主力采煤队之一，年生产能力50万t，2023年9月15日，135队进入西采区中部层30#层可三采面，该工作面可采储量9.8万t，可采期2.5个月，原定接续工作面为28#层右五工作面剩余工程量还有1 860m。在现有的条件下，只能按排一个连续化掘进队和两个矿车运输掘进队施工，平均单进250m/月，无法保证。所以矿决定135队采完30#层右三后接30#层右四，而接续工作面的上巷即30#层右三付巷需在采动压力区内施工。 1 工程概况 30#层右三付巷，其上部为2022年11月之前回采的28#煤层采空区（见图1），28#层煤厚度1.0m，与30#煤层之间的岩柱厚度为5.6m，30#煤层厚度3.2m，其间夹数层页岩。施工巷道选择在30#煤层上部，煤层顶板为巷道顶板，施工巷道底板标高－410m～－423m，地面标高＋240m，垂直压力16MPa。 　　 图1 工程平面示意图 2 压力影响 2.1上部采动压力影响 根据28#煤层回采经验，周期压力显现明显，周期来压步距12m。虽然经过10个月的采后稳定，采空区顶板已形成铰接梁式平衡。但由于受30#煤层采动影响，顶板平衡被破坏，压力重新分布。尤其是28#层右四开切眼附近30m区域内，当巷道掘送到此区域，顶板压力增大了3～8MPa。 2.2采煤工作面超前压力及采空区压力的影响 受采动影响煤层上方的岩层在回采工作面前方30～40m处就开始断裂变形，从而出现块状咬合结构，这就导致工作面前方压力急剧增回。当巷道掘至距采煤工作面50m时，顶板压力开始增大。当掘至距采煤工作面20～0m时，压力增大了12～25MPa。 采空区在经历减压后，随着采空区面积的增大，顶板岩层也重新移动，到达新的平衡，同时增加围岩应力。30#层采空区压力影响范围40m左右，巷道压力增大7MPa。 2.3采动侧向压力影响 作为同一煤层上、下片盘接续，侧向压力是影响较为严重的一个因素。由于工作面回采后，采空区压力转移到侧向煤柱，造成煤柱支撑负荷增加，影响范围一般在20m左右，严重区域在10～20m。因此选择在与30#层右三巷间留5m煤柱掘送30#右三付巷。当采煤工作面的超前压力及采空区压力过后，右三付巷比右三巷的顶板压力增大了12MPa左右。 3 支护参数设计 选用Φ16mm圆钢杆体。顶板锚杆杆体长度1 800mm，RS水泥药卷端头锚固，锚固长度600mm。帮锚杆杆体长度1 600mm,锚固长度300mm。两边斜锚杆安装角度45°，顶板锚杆排间距为700mm×700,帮锚杆排间距800mm×700mm。锚杆初锚力不小于35kN，初撑力不小于30kN，锚固力不小于64kN。金属网采用10#镀锌铁丝编制而成，网孔40mm×40mm，规格2600mm×900mm。钢带采用Φ12mm钢筋焊制而成，规格3 000mm×100mm（见图2）。 　　 　　图2 巷道断面图 4 锚网钢带支护原理 顶板采用锚杆加钢带支护，在锚杆初锚力及钢带的作用下，顶板岩石形成了一个既具有自稳能力又具有支撑能力的“钢性〞承载体，即组合梁，两帮形成支承点。顶板压力通过组合梁，传递到巷道两侧纵深处。两帮采用锚杆加金属网支护，金属网可兜住锚杆之间的煤体，同时将所有的帮锚杆连成整体，增强了巷壁抗侧压能力。 为了减小巷道顶底板移近量，加强煤壁的支撑能力，靠巷道上帮打一排间距为1.0m的Φ20mm以上的大径坑木。同时，为了减轻采煤工作面超前压力对右三副巷与右三巷间煤柱的影响，采煤工作面下巷的超前支护，由原来的20m，加长至50m，初撑力由原来的50kN，增大至60kN，间距由原来的1.2m,减小到0.8m。 5 施工工艺 该巷道作为采煤上巷，按通风、运输及行人等要求，使用断面不小于4.22。考虑到受各种压力较大，施工后围岩会有较大的位移量，所以确定巷道净断面6.252。 为了保证顶板岩层及两帮煤体的完整性，最大限度地减小对它的震动破坏，周边眼间距控制在300mm以下，装药量不超过75g。支护必须及时到位，最大空顶距不超过700mm，最大空帮距不超过2 000mm。同时锚杆的初锚力必须到达35kN，初撑力必须到达30kN，上帮木柱不滞后耙装机。 6 效益 在动压区施工巷道410m，完成了采煤队的正常接续，防止了135采煤队停产3个月，多生产原煤12万t，增加经济效益420万元。同时为以后在高应力区内掘送巷道提供了经验。从施工及现在的使用情况看，巷道顶底板最大移近量达600mm，主要表现在底鼓。两帮最大移近量为300mm，其中：上帮最大移近量240mm，下帮最大移近量60mm，在采煤工作面推过30d后逐渐稳定。由于该巷道是留底煤施工，底鼓后，拉煤底比较容易，施工中随时可以处理，不会影响通风、运输、行人及正常生产。 所以，无论在何种地质条件下掘送巷道，只在选择合理的支护参数，采取可靠的施工工艺，都能有效地控制巷道围岩，满足平安生产的需要。