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锚杆支护技术在潘二煤矿煤巷中的应用
作者：张志军
来源：《中小企业管理与科技·上旬》2010年第02期
摘要:介绍淮南矿业集团潘二煤矿近年来锚杆支护技术在煤巷掘进中的研究、推广及应用。锚杆支护技术的应用,降低了职工劳动强度及成本消耗;合理的锚杆支护参数设计能够十分有效的控制巷道顶、帮压力,保证矿井安全高效生产。锚杆支护率在煤巷掘进中在逐年增加,锚杆支护技术必将代替棚式支护,成为煤巷安掘进技术的发展趋势。 关键词:煤巷 锚杆支护 安全 应用 0 引言
淮南矿业集团潘二煤矿受地应力作用,井田内大中型断层和折曲发育,地质构造极其复杂、煤层赋存情况不稳定,顶底板岩性以砂质泥岩、泥岩为主。过去的掘进支护工艺以棚式支护为主,劳动情况大、支护难度大、成本高;近年来,锚杆支护技术在煤巷掘进中的研究、推广和应用给矿井的安全、高效生产带来了很大益处,锚杆支护技术降低了职工劳动强度、成本较低,锚杆支护率在煤巷掘进中已达到85%以上,锚杆支护技术必将代替棚式支护,也将是安全、快速、高效掘进技术的发展趋势 1 煤巷锚杆支护技术的应用
1.1 近年来,淮南矿业集团潘二煤矿锚杆支护技术主要推广应用于煤巷中,矿先后在普采、综采工作面上下顺槽、工作面及综采工作面收作等条件下试验和推广应用锚杆支护技术。现应用煤层主要有5、6、7、8、11煤层,并进一步向1、3、4、13难采煤层推广应用,锚杆支护率在逐年增加,棚式支护逐年下降,全矿煤巷锚杆支护进尺已占煤巷总进尺的85%以上,取得显著的经济效益。
1.2 锚杆支护结构形式,根据煤层赋存状况及煤层顶底板岩性、厚度,块段地质条件、巷道设计断面等条件,分别采用单体锚杆、锚索配合金属网支护,锚杆、锚索(梁:锚索梁可以根据需要采用槽钢等材料加工长度、数量)、带(根据地质条件采用轻型钢带,178mm宽、280mm宽M钢带或皮带机皮子:长度可以根据断面设计进行确定)配合金属网联合支护等支护方式。 1.3 锚杆一般采用φ18×1200mm、φ18×1800mm、φ20×2000mm、φ20×2200mm、φ22×2600mm高性能预拉力锚杆;锚索一般采用φ15.24×5600mm、φ17.8×6500mm、
φ17.8×8000mm、φ21×6500mm、φ21×8000mm;树脂锚固剂主要采用Z2355型中速树脂药卷;锚杆杆体抗拉轻度不小于490MPa。一般根据煤层赋存状况、顶板岩性等条件采用不同的支护参数。
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2 影响锚杆支护形式和参数选择的因素
2.1 巷道所处标高深度 巷道所处标高的深度影响锚杆支护参数主要为锚杆的间排距、锚杆(索)直径及杆体长度。随着所处深度的增加,通常锚杆的间排距要缩小、锚杆(索)的直径及杆体长度要增加。
2.2 煤层厚度 随着煤层厚度的增加,顶部锚杆密度和杆体长度应增加,帮部锚杆的长度也应增加。
2.3 直接顶厚度及岩性 直接顶厚度及岩性,影响锚杆(索)的间排距和锚杆(索)的杆体长度。如果直接顶厚度较大,可以适当增加锚杆(索)间排距;同时必须确保锚杆杆体锚固长度可以深入堅硬岩体不小于1100mm,锚索杆体锚固长度可以深入坚硬岩体不小于2200mm;如果直接顶厚度较小,必须确保锚杆杆体锚固长度深入坚硬的老顶岩体不小于1100mm,锚索杆体锚固长度深入坚硬的老顶岩体不小于2200mm。
2.4 节理裂隙间距分层厚度 节理裂隙间距和分层厚度是影响锚杆支护的重要因素。随着节理裂隙和分层厚度的减小,顶板稳定性降低,锚杆(索)数量要增加,间排距要减小。特别是节理裂隙间距和分层厚度较小时,决定着是否采用锚索梁支护。
2.5 地质构造情况 在施工迎头遇地质构造时,必须根据现场的情况,及时采取锚杆(索)缩小间排距、增加锚杆(索)密度、加设锚索梁等针对性措施。
2.6 煤柱厚度 煤柱厚度也是决定锚杆支护形式和支护参数的一个重要因素。当煤柱宽度大于20米时,应力较小,影响不明显。随着煤柱宽度的减小,相应顶板锚杆(索)密度及杆体长度要增加,间排距要缩小,帮部的锚杆长度也应增加。 3 锚杆支护参数设计方法
我矿主要采用工程类比法设计锚杆支护参数。
根据已施工的同煤层巷道支护情况、支护效果,结合要施工巷道的地质概况、周围采动影响情况、围岩维护特点、设计断面等条件,综合分析安全、技术、经济等各方面因素,设计最适合该巷道的支护参数;同时要在施工过程根据施工状况、现场遇构造带时等情况下,及时提出合理的支护参数变更设计,使支护效果达到最合理、最有效、最经济。 4 我矿锚杆支护参数介绍及支护情况
4.1 潘二煤矿位于淮南市潘集背斜东部隆起转折端,轴线延展方向为NWW～SEE,倾伏方向为SE,倾角5°左右;背斜北翼地层走向为N60°W,倾角10～45°。
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因受南北方向的地应力作用,井田内大中型断层和折曲发育,其中逆冲断层规模较大,为典型的逆冲迭瓦型构造,井田大致可分为东部倾伏区、西部倾伏区、北翼和西部逆冲断层带共四个构造区。
区内断层数量多、规模大、断裂带区内次生断层,地质构造相当复杂。给正常的采掘工作面布置及煤炭资源回收造成一定影响。
我矿现在的采煤煤层有5、6、7、8煤层,在工作面的上、下顺槽及工作面掘进中,主要采用锚杆支护,支护率达到85%以上;在今后的开采过程中,矿井要逐步向1、3、4、11、13煤层开采,锚杆支护技术这几槽煤层中的研究、推广和应用是相当必要,也是十分重要的。 4.2 我矿所采煤层的赋存情况及顶底板岩性为:
4.2.1 13-1煤层 煤层厚度1.49～7.13m,井田平均厚3.66m,属较稳定煤层。煤层结构简单～较复杂,常有1～3层夹矸。下距11-2煤层约67m。
伪顶以炭质泥岩为主,厚度较小,赋存极不稳定,分布零星。直接顶板主要为泥岩或砂质泥岩。底板岩性多为砂质泥岩和泥岩。
4.2.2 11-2煤层 煤层厚度0.26～4.60m,井田平均厚度1.86m。煤厚变化不大,结构简单,一般不含夹矸,属稳定煤层。下距8煤约87m。
顶板主要为砂质泥岩或互层。直接底板为砂质泥岩及泥岩。
4.2.3 8煤层 煤层厚度0～5.89m,井田平均厚度3.2m,属较稳定煤层。下距7-1煤层13m左右。
直接顶板为泥岩、砂质泥岩。底板为泥岩、砂质泥岩,局部为细砂岩或中粗砂岩。 4.2.4 7-1煤层 煤层厚度0～3.93m,井田平均厚2.6m,属较稳定煤层。下距6-1煤层15m左右。
直接顶岩性为泥岩、砂质泥岩,局部为粉砂岩。老顶多为粉细砂岩、中砂岩。直接底板为泥岩,砂质泥岩,局部为粉砂岩。
4.2.5 6-1煤层 煤层厚度0～5.85m,井田平均厚2.00m。煤层结构较复杂,煤层含有夹矸。下距5-1煤层21m。
直接顶岩性为泥岩、砂质泥岩,局部为粉砂岩。直接底岩性多为泥岩,砂质泥岩,或泥质砂岩。