關於大斷面區段平巷礦壓顯現規律及支護技術

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關於大斷面區段平巷礦壓顯現規律及支護技術

引言
  
  隨着綜採設備的普及,工作面採高出現逐漸增大的趨勢,區段平巷的斷面也隨之增大,使工作面兩端區段平巷的礦壓顯現及支護都呈現出新的特點[1]。
  內蒙古某礦通過引進大采高智能化綜採配套設備,實現了7#、8#煤合併開採,採高範圍爲4. 2~4. 5 m。另外,該礦10#煤採高一般爲3. 5~4. 2m,區段平巷斷面大小都在20 m2左右。隨着採高的增加,斷面的變大,原有的礦壓顯現規律以及經驗數據已經不能有效指導區段平巷的支護設計。爲重新確定較薄厚煤層礦壓數據並瞭解其規律,需對綜採工作面採場礦壓進一步研究,以便合理選擇順槽支護形式,保證綜採工作面正常生產。
  
  1 巷道原有支護工藝及材料和缺陷
  
  12211 工作面軌道順槽原始設計頂板採用錨杆+Φ14 mm 鋼筋托架+Φ17.8 mm 錨索+10#菱形金屬網的聯合支護方式,頂錨杆採用Φ20×2 400 mm 的螺紋鋼錨杆,間、排距1 050×900mm,每根頂錨杆用1 節K2355 和1 節Z2355 樹脂藥卷端頭錨固,經實測錨固長度爲1.2 m,頂錨杆的破斷力爲188.4 kN;同時頂板採用錨索補強,每三排兩根,間排距爲2100×2700 mm,錨索規格爲Φ17. 8×6300 mm,破斷力爲350 kN,使用2 節K2355 和1 節Z2355 樹脂藥卷錨固;兩幫採用Φ18×2400 mm的螺紋鋼錨杆,使用1 節K2355 樹脂藥卷錨固,間、排距1000×900mm,幫錨杆的破斷力爲101.7 kN。經計算原有支護強度爲:支護強度頂板爲0. 379MPa,兩幫爲0.145MPa。針對2007 年6 月份掘進中出現的問題,認爲在使用原有支護工藝及材料上存在以下缺點:
  1)端頭錨固的工藝錨固力不能滿足該順槽頂幫壓力;
  2)頂錨索間排距跨度較大,巷道角錨杆應改用角錨索;
  3)右幫採用Φ18×2400 mm的螺紋鋼錨杆不能滿足該順槽受12209 工作面採空區的擠壓。
  
  2 大斷面巷道支護技術的研究
  
  2.1 巷道採用強力錨杆、錨索支護工藝及材料
  1)強力錨杆、錨索支護材料。頂板採用樹脂全長錨固錨杆+鋼筋托架組合支護系統,每排再加三根錨索進行補強,角錨杆處使用Φ17. 8×8 000 mm 角錨索。
  右幫(緊臨12209 採空區)採用在Φ18×2 400mm 螺紋鋼錨杆基礎上順巷垂直煤幫打折線形幫錨索(Φ17. 8×6 300 mm)。煤柱採用Φ17. 8×6 300 mm、Φ17. 8×8 000mm、Φ17. 8×25 000mm 打折線形幫錨索。強力錨杆樹脂錨固劑型號分別爲: Z2360、Z2860、K2335、K2835。
  強力錨索樹脂錨固劑型號分別爲: Z2360、Z2860、K2335、K2835(M25 錨索錨固劑爲:XPM 固化劑)。
  2)強力錨杆、錨索支護工藝。
  a)頂板。錨杆形式和規格:杆體爲25#左旋無縱筋螺紋鋼,公稱直徑25 mm,長度2. 4 m,極限拉斷力420 kN,屈服力爲320 kN,延伸率18%。杆尾螺紋規格M27,採用滾壓加工工藝成型。錨固方式:樹脂全長錨固,採用3 支錨固劑, 1 支規格爲K2835, 2 支規格爲Z2860。
  鑽孔直徑爲34mm,錨固長度爲2 200 mm。託板:採用拱型高強度託板,託板規格爲150×150×12 mm。
  錨杆角度:靠近巷幫的頂板錨杆安設角度爲與垂線成15°。網片規格:採用金屬網護頂。
  錨杆佈置:錨杆間距1. 05 m,每排5 根錨杆,排距0. 9 m。錨索:錨索呈五花布置,錨固方式採用3 支錨固劑, 1 支K2355, 2 支Z2355。
  錨索托板:採用規格爲300×300×16 mm 的鋼板。
  b)兩幫支護。錨杆形式和規格:杆體爲18#左旋無縱筋螺紋鋼,長度2. 4 m,杆尾螺紋爲M20。
  錨固方式:樹脂全長錨固,採用兩支錨固劑, 1 支規格爲K2335,另1 支規格爲Z2360。
  鑽孔直徑爲28mm,錨固長度爲1200 mm。