锚网索喷支护.doc

锚网索喷支护在2薄煤层斜巷揭煤中的应用袁 淑 军（桑树坪矿 韩城矿务局 715407）摘 要 锚网索喷联合支护揭煤技术，改进了支护理念，缩短了巷道掘进工期，减少了支护费用，提高了巷道围岩体整体支护强度，解决了薄煤层2#煤层斜巷揭煤处用金支支护安全性差、施工进度慢的难题，为2#煤斜巷揭煤提供了一条安全、有效、快捷的途径。关键词 锚网索喷支护 2#煤层 斜巷揭煤 桑树坪煤矿是煤与瓦斯突出的双突矿井，随着矿井开采深度的增加，开采力度的加大，煤与瓦斯突出事故曾频繁发生，给矿井的安全生产带来严重威胁。2#煤瓦斯释放层的开采， 使3煤层瓦斯得到有效释放，为3煤实现高产高效创造条件，但在2#煤层斜巷揭煤施工时，往往受传统观念的影响与地质条件的限制，采用金属支架支护一直是斜巷揭煤时的主要支护形式，随着巷道掘进毛断面增大，开凿工程量随之增加，掘进支护时安全程度降低，冒顶事故时有发生，为解决这一难题，我们在施工2#煤层斜巷时，采用了锚网索喷联合支护方式进行施工。随着锚网索喷支护技术在矿井中越来越广范的应用，工人对锚杆、锚索安装工艺的熟练掌握，使锚网索喷支护技术在2煤层斜巷揭煤中得到了应用，实践证明，2#煤斜巷揭煤使用这种方式是成功的，从巷道支护效果、安全质量、施工进度等方面取得了良好的效果。1.工程概况4217上部回风斜巷是桑树坪矿北采区4217采面回风顺槽的回风联巷，半圆拱断面，掘进断面11.5m2，施工前依据实际地质情况进行了分析，工作面2煤层厚度平均在0.8m左右，平均甲烷含量0.63m3/t，无突出危险性，主要顶板为粉砂岩，直接底板以砂质泥岩及粉砂岩为主，经取样测试，抗压强度338kg/cm2,抗剪强度92kg/m2220kg/cm2,普氏系数f=4.05.5，粉砂岩性较好，适于锚杆、锚索支护。 2.锚网索喷联合支护机理自稳隐形拱理论认为受压体即使破坏，在挤压状态下仍具有承载能力。锚杆支护作为岩体内造成压缩带的手段，这个压力拱起载荷结构作用，其初期，仅“悬吊”巷道上部软弱岩体不致产生离层、裂隙、滑面冒落。在后期由于应力的作用，围岩被各个锚杆组成的隐形拱及围岩爆破的原生裂隙经喷浆后得以补强，这样，在锚杆群作用下形成足够厚的挤压加固拱，从而起到支护作用，这也是锚杆不一定要锚固到稳定坚固岩层之中的原因；2# 煤层主要顶板类型为粉砂岩，其岩石力学性质好，适于锚杆支护，便于半煤岩巷道施工 。由于2煤层相对较薄，在揭煤时通过锚杆与顶板（煤层）联合支护，依靠锚杆（索）挤压加固与悬吊原理，将岩体煤层岩体进行有效锚固，又通过钢筋梯、金属网、喷射砼使巷道形成了一个具有自承力的拱形压缩带，使煤层与岩体成为一个整体结构，使其能承受自重又能承受上部围岩的压力。同时使用金属网、钢筋梯、喷射混凝土可以防止顶帮掉矸、片帮现象，将围岩（煤体）与喷层构成共同承载的整体结构组合拱，加大了围岩体的整体支撑能力。见加固作用图13.锚杆支护主要技术参数根据2#煤层顶底板岩性特征及近年来我矿类似巷道支护经验，我们经多次对使用何种类型的锚杆进行了讨论、研究，最后经过试验选取了锚固力较大的等强螺纹钢树脂锚杆。先期按悬吊理论计算锚杆参数：3.1锚杆长度计算：L = KH + L1 + L2 式中 L锚杆长度，m；H自然平衡拱高度，m；K安全系数，一般K取2；L1锚杆锚入稳定岩层的深度，一般按经验取0.5m；L2锚杆在巷道中的外露长度，一般取0.1m；H = B/2f=4.2/24=0.52m 式中 B巷道开掘宽度，取最大4.2m； f岩石坚固性系数，取4。 则该巷道L=20.52+0.5+0.1=1.64m。3.2锚杆间、排距计算 锚杆间、排距计算，按间、排距相等布置，其取 = 式中 锚杆间排距，m；Q锚杆设计锚固力，70KN/根；H自然平衡拱高度，取0.51m； 被悬吊砂岩的容重，岩巷取25.48KN/m3 K安全系数，一般取K=2 =1.63m3.3加固拱理论分析计算锚杆长度加固拱理论认为，在锚杆锚固力作用下，各锚杆所形成的压缩区彼此联成一个一定厚度的加固拱（或均匀压缩带）。该拱（带）具有较大的承载能力和一定的可缩性，能够起到有效支护巷道的作用。根据所需加固拱的厚度计算锚杆参数。锚杆加固拱力学模型见图2研究表明，加固拱厚度、锚杆长度与锚杆间排距有以下近似关系： L=btana+/tana式中 L锚杆长度，m；b加固拱需要厚度，1.4m；a锚杆在围岩中的控制角，（取45 ）；锚杆间排距，取0.8m；则该巷道 L=+b=2.2m经以上计算可知：采用202200的锚杆，取间、排距800mm完全满足各项计算指标要求。4施工工艺4.1爆破采用钻眼爆破法，浅眼多循环，多打眼、少装药的原则。周边眼间距为350mm，周边眼装药量不得超过300g/眼。采用1、3、5号毫秒雷管由中间向四周分段排列装药爆破，这种爆破方式效果比较理想，减少了冲击波对巷道周边完整性的破坏。4.2工艺流程开工准备敲帮问顶验收标眼位打上部眼扒货打下部眼装药连线放炮净化通风敲帮问顶扒货临时支护永久支护（打锚杆、挂网、初喷）出矸喷浆成巷 文明生产。4.3支护工序根据2煤的底板岩性为粉砂岩、泥质页岩等特点，放炮后采用人工手镐或风镐将巷道括刷至设计尺寸后，及时挂网打锚杆，打锚杆前应支设护身玻璃钢单体作为临时支护，锚杆打设按先拱部后两帮顺序进行，打一个锚杆眼就安装一根锚杆。锚杆打好后及时喷射配合比为水泥：沙子：碎石=1：2：2，速凝剂为3%的混凝土30mm封闭围岩，以防止围岩片落。在掘进施工前，每班应先于顶板打设距2#煤层3m的探眼，当打探眼见2#煤时，应加长探孔长度，当探明煤层小于1.2m时，退后掌子头5m，配合17.86500mm的锚索进行补强支护，使锚索一端能穿破2#煤体并固定在受力情况稳定的粉砂岩顶板中，与岩体粘结在一起，提高岩体的整体强度，对较不稳定的煤岩层起悬吊作用，将原来以架棚为主要揭露煤层支护手段的被动支护，转变成使用锚网索喷的主动支护。随着斜巷前进，距揭煤0.5m时可一次将2#煤揭开,2#煤全部揭开后(按设计变为矩形断面)，在煤体部分及时挂网、打锚杆、喷浆，减少因水和风化作用造成围岩与煤体的剥落，加强岩石拱的自载支撑能力。见煤体揭露后支护图图3。5.锚网索喷支护与金支支护比较（1）锚网索喷支护放炮后可以及时打锚杆进行顶板支护，具有主动支护性。金支支护放炮后会蹦倒棚子，要返工处理棚子，浪费工时，且顶板空顶时间较长，顶板极易冒落。（2）锚网索喷巷道支护材料具有重量轻，体积小，便于运输，安设简单的优点，工人劳动强度小，体力消耗较少。金属支架重量大，运至工作面后，需人工掏腿窝，架棚需多人配合操作，工人劳动强度大，体力繁重，施工速度慢。（3）工艺先进，通过锚杆加固围岩，利用周壁岩体，共同支撑巷道安全可靠，且进度快，支护费用低，锚网索喷支护 元/m，金支支护 元/m。6.存在问题6.1此技术在2#煤层揭煤应用时，必须精确掌握地质变化情况，特别是煤层厚度及围岩结构情况。围岩结构和煤层（煤厚大于1.2m以上时）发生变化，支护形式和参数也相应调整，如巷道地质情况不太清楚时或揭煤点处于2#煤层构造带时，应谨慎使用。6.2施工中必须重视工程质量，减少围岩松动和片帮的发生，最大限度的发挥围岩自承能力。同时要有护帮和护顶同等重要的支护理念，围岩