大跨度切眼刷大施工方式的优化与应用

大跨度切眼刷大施工方式的优化与应用摘要:本文以蒋庄煤矿掘进工作面为例,探讨综掘掘进拐弯调向施工技术优化与应用,重点探讨大跨度切眼施工方式的优化:一是３下外切开门处剥犄角仅考虑超前侧施工,减少顶板跨度;二是超前侧施工到位后,后退掘进机在距开门点处斜向刷大施工至设计位置;三是后段刷大侧施工到位后,利用贯通点空间大进行调头,二运转载机在巷道内进行拆解,调头后重新组装;四是掘进机反向开至刷大侧煤垛处,掘进机、二运转载机和滑靴合茬,反向缩滑靴施工ꎮ关键词:大跨度切眼;刷大;综掘掘进拐弯调向;施工优化掘进拐弯调向施工一直是影响掘进施工效率提升的难点,尤其是大跨度切眼的施工,综掘巷道拐弯通常采用剥犄角方式,但存在以下问题:一是切眼跨度较大,最大跨度在以上,顶板管控难度大;二是先施工一侧断面,再退后施工另一断面,需回撤胶带机,并将掘进机、二运转载机、滑靴退至原开门点处,工程量较大;三是刷大施工需剥两次犄角,对施工进度影响较大。为此,我们在３下外切刷大施工过程中对施工方式进行了优化[１]。采用机掘作业方式施工,后跟胶带机出煤(矸)。采用斜切抹角方式,逐排截割至设计宽度。此次开拓性切眼刷大施工,节省了大量施工时间、人力,为综掘快速、高效生产提供了新思路。做法如下:施工顺序:掘进机后退至点前处,向右刷大施工点前~区域,共计;刷大至指定位置后,保持转载机及滑靴位置不动,调转掘进机及二运转载机方向,刷大剩余至全部工程结束。图１、①顶板临时支护ａ顶板采用掘进机机载临时支护装置作为临时支护。ｂ机载临时支护装置安装在掘进机机身上部,主ｃ临时支护工序流程:敲帮问顶→操作掘进机机载临时支护装置→支撑架伸出→连接架抬起→延伸架伸长→挂网时,顶板网放在托架上→托架升起,将顶板网托至顶板并顶住顶板,进行临时支护。第一,当顶板完整坚硬时,循环进尺为。截割前,永久支护(顶板锚杆)至迎头距离不大于;截割后,永久支护(顶板锚杆)至迎头距离不大于;临时支护(前探梁)至迎头岩壁,托实顶板。第二,当顶板破碎时,循环进尺为。截割前,永久支护(顶板锚杆)至迎头距离不大于;截割后,永久支护(顶板锚杆)至迎头距离不大于;临时支护(前探梁)至迎头煤(岩)壁,托实顶板。②帮部及端头临时支护ａ帮部松软易折帮时,挂菱形铁丝网,迎头采用不锈钢绳防坠网作为临时支护,严禁空顶作业。ｂ两帮临时支护与顶板临时支护同步进行。进行临时支护时,首先使用双股铁丝作为两帮永久支护的矿用菱形铁丝网材料,以间隔绑扎在机载临时支护上,并与顶板临时支护同步进行,在顶板临时支护掩护下,使用生根楔将帮部菱形铁丝网下部固定牢。ｃ两帮临时支护必须坚持“由外向里”逐排支护,严禁进入空顶、空帮区域作业。ｄ迎头截割后,端头使用不锈钢绳防坠网进行防护,网孔尺寸不大于×,抗拉强度不小于,即使用规格不小于×的不锈钢绳防坠网进行防护。防护网与顶板网使用钢制风袋吊挂钩进行连接,下部使用２根生根楔固定。生根楔布置在底板上方１.处,距离两帮~范围内,向迎头方向打实、打牢。当不锈钢绳防坠网损坏时,可用菱形铁丝网代替。图1斜切施工示意图①图2斜切施工示意图②根据断面计算如下:按悬吊理论计算锚杆参数:①锚杆直径选择:23(1)式中,L1—锚杆外露长度,一般取0.15m;L2—有效锚固长度;L3—锚杆锚固长度,一般取0.3~0.4m;B—巷道跨度,取4.5m;K1—安全系数,一般取3~5;q—岩梁均布荷载,按8倍巷高覆岩重量计算;ξ—随岩层数目变化的惯性矩折减系数;σt—岩层抗拉强度。根据采区地应力测试报告,水平应力为14.68~荷q按照8倍巷高上覆岩层重量估算,岩体平均容重取2;代入数据,得:L2则锚杆长度为:结合蒋庄煤矿材料巷地质条件和锚杆杆体材料结论:施工中,顶板锚杆设计长度取1500mm可满足支护需要。②顶板锚杆杆体直径:选用左旋无纵肋螺纹钢锚杆,MG500材质。计算:Q≥KL′a1a2γ(3)式中,Q—设计最小锚固力,kN;K—安全系数,一2—锚杆间排距,m,暂按间距3;L′—锚杆悬吊的岩(煤)层厚度,L′=L-L1-L3=1.5m-0.15m-计算得设计最小锚固力为:根据杆体承载能力与锚固力等强度原则确定,即:t2·σt式中,d—锚杆杆体直径,mm;σt—杆体材料屈服根据材料巷,结合锚杆支护“三径”配套,顶板锚③锚杆锚固长度:依据锚杆、锚固剂规格,MSCK2350低黏度树脂药EQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(２),０)-REQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up1(２),１)(6)式中,l—锚杆锚固长度,m;l0—锚固剂长度,取0—锚固剂半径,取.;—锚杆半径,取。代入数据,得:经验算,顶板施工Φ×的左旋预应力锚固长度为,符合要求。④顶板锚杆间排距:式中,Ｑ—锚杆锚固力,由拉拔试验确定,,依据上述选定锚杆直径Φ、锚杆材质及灰岩强度,暂按.取值,后期根据拉拔试验后调整;Ｋ—锚杆容重,取./;′—锚杆悬吊的岩层厚度,′＝....。代入数值得:根据材料巷地质条件和巷道断面尺寸,为保证安全,顶板锚杆间距暂定为,锚杆排距暂定⑤锚杆密度校核:原则:保证支护系统有足够承载能力以承受顶板按静载荷对锚杆密度校核:单位面积锚固层的静载荷Ｗ为:(煤)围岩容重,按砂质泥岩容重计算,取./。代入数值得:./２锚杆提供的单位面积支护强度Ｐ为:力,由拉拔试验确定,,按照锚杆直径Φ、锚杆材质及灰岩强度,按.取值,实际大小由拉拔试验确定后调整;Ｂ—巷道宽度,取４.;ａ—锚杆排距,代入数值得:./２支护安全系数校核:ＰＷ设计采用的锚杆密度符合设计要求,材料巷采用以上支护方式,符合要求。⑥锚杆预紧扭矩计算:根据《煤矿支护手册》提供的计算公式可知:()式中:Ｍ—锚杆预紧扭矩,Ｎ●ｍ;Ｐ—锚杆预紧力不小屈服力~,取.;Ｄ—螺纹公称直径,。结合实际情况,锚杆预紧扭矩设计值取●ｍ,符合要求。①３下外切开门处,剥犄角仅考虑超前侧施工,减少顶板跨度;②超前侧施工到位后,后退掘进机在距开门点处斜向刷大施工至设计位置;③后段刷大侧施工到位后,利用贯通点空间大进行调头,二运转载机在巷道内进行拆解,调头后重新组装;④掘进机反向开至刷大侧煤垛处,掘进机、二运转载机和滑靴合茬,反向缩滑靴施工。①此次开拓性切眼刷大施工,节省了退综掘机、二运转载机、滑靴和回撤胶带机等大量施工时间。②节省了退综掘机、二运转载机、滑靴和回撤胶带机等大量工作量,大量释放人力。③节省了多