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锚喷网支护在石门厚煤层施工中的应用
2012-08-16 13:49:15
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开滦矿务局赵各庄矿是已开采近百年的老矿，井深巷远，地压较大，煤层赋存条件差，机械化水平较低，衔接较紧张。在深部开拓巷道施工中，寻求安全、有效、快速的支护方法已势在必行。为此，先后在十一、十二、十三水平利用锚喷网支护技术，成功地通过了地压较大的岩巷、煤岩巷以及岩石破碎地段。与料石砌碹支护相比，提高了单进水平，取得了一定的效果。在此基础上，通过分析论证，又在十二水平西翼五石门第12号煤层成功地采用了锚喷网支护。现在，该石门已进入了回采阶段，石门采用锚喷网支护的第12号煤层段，除有少许塑性变形外，并无其它损坏。
1 工程及地质概况
赵各庄矿十二水平西翼五石门位于7～12暗井井口以西1 860m处，石门开口标高为-995。5m，距地表深度为1 049。84m。石门设计为直墙半圆拱形，施工断面净宽4m，净高3m。基础深度200mm，巷道坡度为6%。石门岩石区段施工时采用的是锚杆喷浆支护。石门施工到回风道以南115m处，探孔见12号煤层，探孔深2m。石门由北向南施工，由煤层底板揭露煤层。该煤层垂厚10。58m，煤层倾角32°；底板为细砂岩，灰色泥质胶结，含植物根化石。12号煤 层为赵各庄主要可采煤层之一，石门工作面巷顶见煤点至工作面巷底没煤点水平距离24。7m，采用锚喷网支护工作面从垂直距离2m见煤处开始至没煤2m，总长
2 施工机具及支护材料
2。1 施工机具
用YTP-26型气腿式凿岩机打锚杆眼和煤层顶底板岩石炮眼，配一字形φ42mm钻头，煤层掘进用风镐，使用缝管锚杆推进器。
2。2 支护材料
用φ6。5mm钢筋在井上制作钢筋网片（长1。6m，宽1。2m，网孔为150mm×
mm），网孔节点全部焊接，锚喷网施工时网边搭接部位采用14号铁丝绑扎；锚杆为长2m缝管式锚杆，外径φ43mm，缝宽14mm，托板由5mm厚钢板制作，为“凸”形托板。
采用425号普通硅酸盐水泥、渣沫（石粉）作为喷浆材料，添加水泥速凝剂。
3 支护参数的确定
3。1 理论依据
锚喷网联合支护的主要理论依据是锚杆的挤压组合拱理论。锚喷网联合支护可以把围岩松动圈以内的岩体通过挤压而组合成拱，在围岩应力的作用下产生整体塑性变形，释放一部分原始应力，最后形成稳定的挤压组合拱，把被动支护变为主动支护。
3。2 锚杆间排距
按组合拱理论，锚杆的长度和间排距与组合拱厚度之间的关系符合下式，即b=（Ltgα-a）/tgα式中：b为组合拱厚度，m；L为锚杆有效长度，m；α为锚杆在松散岩体中的控制角，（°）；a为锚杆的间排距，m。
锚杆的控制角一般按45°计算，这样对松散体比较安全，因此，上式可简化为b=L-a；通过对煤层松动圈测试，确定12号煤层组合拱厚度不小于1。2m比较安全，则a=L-b=2-1。2=0。8m，取a=0。6m。
4 支护要求及分步施工
4。1 支护要求
4。1。1 超前支护
从工作面巷顶距煤层垂距2m起，每次向前掘进之前，都要首先进行超前支护。超前支护在工作面巷顶以25～30°仰角打1排缝管锚杆，锚杆间距350～400mm，超前控制顶板不少于1。3m，超前支护锚杆不少于5根，正顶1根，左右各不少于2根
4。2 分步施工
4。2。1 见煤前2m岩石段施工
为防止煤层暴露时由于应力集中而冒顶，采用浅打眼、放小炮方法以减少震动破坏。打眼掘进深度不超过1。2m，掏槽眼设在工作面下部。首先对巷道下部进行爆破，之后对两帮打锚杆进行控制，接着对上半部浅打眼爆破，这样可保持巷顶围岩的完整性。离煤不够500mm左右的岩石采用风镐刷下。顶煤掘出后及时打临时支护锚杆，然后进行锚网喷浆永久支护。掘进一炮支护一炮。
4。2。2 煤层段施工
从工作面见煤后开始，向前施工时，为了及时控制巷道顶板，保证施工安全，采用上、下分层的施工方法，先施工上分层，从工作面上半部中间开始掘进，掘深不超过1。2m，边掘边打临时支护锚杆。巷顶荒断面弧线长1。6m左右时，及时挂网打锚杆，由中间向两侧交替进行。上分层挂网打锚杆完毕后，及时喷浆，然后再向前施工上层。上层施工超过下半部两茬时再施工下分层。见煤初期工作面下半部岩石部分可打眼放炮掘进。下层掘进时先掘一侧，掘1。2m左右时打锚杆挂网，再掘另一侧。两侧掘进够1。2m时，进行一次喷浆，完成一次永久支护。上、下层始终保持有1m左右宽的正台阶，以便于施工人员施工。
4。2。3 见顶板后施工
见12号煤层顶板后，不再打超前支护的缝管锚杆。由于煤层顶板岩层较稳定，岩石部分采用放炮方法施工，工作面下半部的煤层部分仍采用风镐掘进。上部爆破后打好临时支护锚杆，然后掘下部，掘1。2m时，及时进行锚网喷浆永久支护。
5 施工中应注意的几个问题
（1）上述施工方法适用于整体性能良好的稳定煤层。破碎及粉碎性煤层采用这种方法施工时，不易控制冒顶。
（2）打锚杆眼的钎子头直径不宜过大，一般宜用磨损过的旧钎子头，直径小于或等于40mm，以保证锚杆的初锚力。
（3）安装锚杆采用专用推进器。推进器一头卡在凿岩机卡套上，另一头插在锚杆尾部，利用凿岩机的冲击力冲击锚杆尾部，使其锚入煤体。操作要平稳，直顺有力。不能使用大锤打锚杆，以免把锚杆打弯。
（4）网与岩壁、煤壁间隙不应过大。锚杆间的网与煤壁的间隙不应大于100mm，喷浆时要把缝隙喷实，锚网必须成拱形，才能达到整体支护效果。
（5）施工后一个月内要对巷道支护进行喷水养护，每天1次。施工后的巷道由于地压作用有少许变形且有裂浆、掉小块浆片现象，要及时补喷，一般补喷2～3次后可稳定。
6 施工速度及支护材料成本分析
与料石砌碹巷道相比，施工速度快。十二西五石门采用锚喷网支护通过12煤层时，三班作业只用25d时间；而以往其他石门过12煤层采用料石砌碹支护一般需40d左右。锚喷网支护由于使用了钢筋网，加之缝管锚杆使用较多，其支护材料成本高于砌碹巷道，但与金属拱型支架支护相比，成本较低。
7 结 语
十二西五石门12号煤层于1996年10月进行锚喷网支护施工，至今已近2a，采区已进入回采阶段后期。锚喷网支护的12号煤层通过3次小范围的补喷后，只有少许塑性变形，支护效果良好。巷道两墙最大收缩变形量110mm，但整体并未破坏。石门厚煤层锚喷网支护在开滦矿区还是首例，将来它的前景会更广阔。 |
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