锚杆支护在煤矿井下大断面复合顶板的应用

科学之友　Ｆｒｉｅｎｄ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ａｍａｔｅｕｒｓ　２００７￣１２，ＥＪ国　锚杆支护在煤矿井下大断面复合顶板的应用　毛万发　（汾西矿业集团公司，山西介休０３２０００）　摘要：以贺西煤矿三采区４　回风巷掘进工作面为例，介绍了软岩复合顶板半煤巷锚杆　支护在特殊务件下的应用，并针对现场施工采取的施工措施以及巷道支护的效果和经济　效益进行了论述。　关键词：软岩复合顶板；锚杆支护；煤矿井下　中图分类号：ＴＤ３５３＋．６文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—８１３６（２００７）１２—００２３—０２　贺西矿是一个年产ｌ８Ｏ万ｔ的大型矿井，主采３　、４　煤层，煤　层结构简单，厚度平均为２　ｍ，煤层倾角平均为５Ｏ，老顶岩层为浅　灰色砂岩，厚度２．６　ｍ，直接顶为砂岩，厚度１．４　ｍ。伪顶为页岩，厚　度为０．４ｍ，较软，易垮落、破碎，该区域内煤层赋存稳定，局部伪　顶与直接顶ｒｆ｜问含有一层０～０．２　ｍ厚的煤层。该层伪顶在有压　力或风化时，易垮落破碎，给工作面顶板支护带来很大困难。　贺西矿自１９９８年以来，全面推广煤巷锚网喷浆联合支护巷　道，实践表明，煤巷锚杆支护具有控制围岩变形效果好、机械化程　度高、综掘机施工速度快、生产安全可靠、经济合理等优点，但在　大断面拱形巷道综掘机施工在贺西矿还是第一次，为使煤巷锚杆　支护工艺，在大断面拱形巷道施工／顷利应用，我们在三采区　回风巷工作面进行了试验研究，实现了安全生产，并创造了良好　的经济效益。　卷。帮锚每孔使用１支Ｋ３５３７，锚索然孔使用１支Ｋ２３５５、２支　Ｚ２　３５５锚固剂，同时铺钢筋网。　１．４混凝土喷浆　混凝土，，标号Ｃ２０，水灰比为０．４～０．５，配比体积为水泥：砂　子：石子：ｌ：２：２，砂浆标号Ｃ１０，配比休积为水泥：砂子：ｌ：３。水　泥：Ｐ０３２．５普通硅酸盐水泥，砂子：中粗砂含水量控制在４％～　６％为宜，含泥量不超过３％，速凝剂：红星一号，参量为水泥重量　的２．５％　４％。　１．５加强支护　４　回风巷断面大，顶板锚固之外的煤休易风化、膨胀和离层，　导致锚杆失效，顶板垮落。因此，需要加强支护，在顶帮锚支护后，　喷浆紧随工作面喷浆，距工作面不大于３０　ｍ，及时提供高强度支　护阻力，强化顶板岩层下沉位移。　１　支护参数的确定　１．１巷道断面的确定　根据矿井配风量，三采区４　回风巷断面设计为半圆拱形巷　道，净断面ｌ８．３１７ｍ　２净宽度５｜ｎ＇净高度４＿１　ｍ，墙高１．７ｍ。　１．２锚杆支护方式　锚杆布置形式：顶板两帮支护锚杆布置呈矩形，每排ｌ４根，　其巾两帮拱基线下为２根帮锚，锚杆问距８００　ｍｍ，排距８００　ｍｍ，　锚索２　７００ｍｍ。见图１。　２施工保障技术措施　施工顺序：综掘机截割、巷道拱基上部一出煤一临时支护一　打顶锚锚杆—铺会属网—上托盘一拧紧螺母至规定扭矩（扭矩力　顶板为１００　Ｎ．ｍ，帮锚扭矩力６　Ｎ．ｍ，锚同力在５　ｔ以上）一割拱基　线下墙高度一出煤一打帮锚一喷浆。具体措施：　（１）严格控制综掘机截割巷道成形，尽量避免超挖、欠挖造成　巷道成形瀑差较大，给喷浆带来不便。　（２）工作而最大空顶距２　ｍ，顶锚杆紧跟工作而迎头，减少顶　板暴露时间，帮锚可滞后顶锚ｌ一２排，锚索够一排打一排，充分　发挥同岩的自稳力。　（３）严格按程序打眼，安装锚杆、铺网，打眼至设计深度，并且　眼要直，不出现台阶，安装固剂，顺序不能颠倒，搅拌（１５　ｓ一２０　ｓ）　和等待（２０　ｓ～３０　ｓ）时间要充分。　（４）煤体较松软地段综掘截割时要缩小宽度，用风镐扩帮，并　且缩小锚杆间排距。　（５）顶锚杆均应使用高强度螺纹钢锚杆，严禁使用普通金属　锚杆。　图１　３　煤轨道巷断面图（比例为：１：５０单位ｍｍ）　１．３顶板锚杆　顶板锚杆为ｌ０根高强度　２２　ｍｍ　ｘ　２　０００ｍｍ左旋无纵筋　螺纹钢锚杆杆体，锚固长度１　３００ｍｍ～１　５００ｍｍ，帮锚杆使用１６ｍｍ　ｘ　１　６００　ｍｍ，圆钢锚杆，端锚长度２７０　ｍｍ，托板、直径１３０　ｍｍ圆　形铁托板，钢筋网：长ｘ宽＝ｌ　６００　ｍｍ　Ｘ　１　Ｏ００　ｍｍ，网格２００　ｍｍ　Ｘ　２００　ｍｍ，０）６　ｍｍ钢筋制作，顶铺锚固剂使用Ｋ２３５５、Ｚ２３５５各１　（６）由于铺杆支护隐蔽性大，施工班组验收必须严格检查工　程质量，班组必须配齐力矩扳手，加强现场监督，保证初锚力符合　设计要求，对不合格的锚杆必须及时补打。　（７）做好巷道向斜处的探放水工作，减少水对巷道质量影响，　随时做好排水准备。　３监测　一２３—　维普资讯 http://www.cqvip.com 毛万发：锚杆支护在煤矿井下大断面复合顶板的应用　为了检测锚杆施工质量，验证锚杆的支护效果，科学评价支　护参数的合理性，反映锚杆在围岩的受力状况或围岩的变化信　息，建立了锚杆支护巷道检查系统。　３．１测定巷移近量　作面每隔２５０　ｍ布置一个离层指示仪观察点。在掘进过程中，根　据每ｌ０天监测结果来看，巷道顶板总离层量在１００　ｍｉｌｌ以下，距　迎头超过１２０　ｍ后，基本趋于稳定。　巷道内每２５０　ｍ布置两个观测断面，相距５　ｍ采用十字布点　测定巷道顶底，２帮的移近量。　回风巷的移近量曲线见图２。　４００　４经济效益和社会效益　拱形巷道锚杆支护与砌碹比较，降低了生产成本，降低了劳　动强度，砌碹１　ｍ支护成本约１　１１７元，锚网喷浆联合支护巷道　１　ｍ支护成本约１　０００元，考虑运输、加工、回收、损失等因素，综　合成本节约还要多。　减轻了工人劳动强度，减少了材料运输。采用锚杆支护，不　需要运输大量的料石及其他材料，从根本上降低了工人的劳动　３５０　３０ｏ　２５０　２００　ｌ５０　ｌ０ｏ　５Ｏ　０　强度，提高了施工工效。　５结论　圈２　４一回风巷移近置图　掘进过程，两帮累计最大移近量为３５０　ｍｍ，顶、底板最大累　计移近量为２００　ｍｍ，顶板累计移近量不大于２０　ｍｍ，巷道顶板较　稳定，而底板为泥岩遇水易底鼓。在后期施工时，喷浆必须紧跟　工作而。　３　２离层指示仪观察　采用顶板离层指示仪对顶板的离层进行检测，４　回风巷＿丁　使用ＥＢＨ一１２０型综掘机施工，大断面巷道采用树脂药卷加　长锚固，锚网喷浆联合支护软岩复合顶板的应用是成功的，采用　的支护参数合理、可行。高强度的铺网喷浆联合支护系统提高了　巷道围岩承载能力，有效地控制了拱形巷道嗣岩变形，改善了工　作环境，可在类似条件下推广应用。　作者简介：毛万发，男，１９５４年出生，山西介休人，高级工程师。　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｎｃｈｏｒ　Ｂｅａｒｉｎｇ　ｉｎ　Ｌａｒｇｅ　Ｓｅｃｔｉｏｎ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｃｏｍｐｏｕｎｄ　Ｒｏｏｆ　ｉｎ　Ｍｉｎｅ　Ｍａｏ　Ｗａｎｆａ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ　ｄｉｇｇｉｎｇ　ｓｉｄｅ　ｉｎ　ｒｅｔｕｒｎｉｎｇ　ｌａｎｅ　ｉｎ　ｔｈｉｒｄ　ｄｉｓｔｒｉｃｔ　．　ｉｎ　Ｈｅｘｉ　Ｍｉｎｅ　ａｓ　ｅｘａｍｐｌｅ。ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｎｃｈｏｒ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｉｎ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｉｎ　ｈａｌｆ　ｌａｎｅ　ｏｆ　ｓｏｆｔ　ｒｏｃｋ　ｃｏｍｐｍｍｄ　ｒｏｏｆ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｅｆｆｅｃｔ　ａｎｄ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｌａｎｅ　ｂｅａｒ－　ｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｔａｋｅｎ　ｆｏｒ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｐｏｔ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｏｆｔ　ｒｏｃｋ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　ｒｏｏｆ，ａｎｃｈｏｒ　ｂｅａｒｉｎｇ，ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｍｉｎｅ　（上接第２２页）　通电时间的长短和早晚来调整喷油量与喷油正时。ＶＯＬＶＯ工程　机械用柴油发动机的执行器主要是有电磁阀的单体泵。结构和　驱动方式见图ｌ、图２。　其工作原理为：发动机凸轮作用于单体泵挺杆，ＥＣＵ将收集　的传感器信号分析处理后发出指令。使高速电磁铁控制阀闭合、　开启，在单体泵内形成高压，通过喷油器定时、定量将最佳雾化　的燃油喷人燃烧室，保证柴油机在各工况点达到最佳燃烧状态，　降低柴油机的燃油消耗率、提高燃烧效率，减少污染物的排放。　其工作过程为：当某缸需要喷油时，ＥＣＵ向电磁阀提供３　７　ｖ　的电压（注：当起动时电压可达９０　Ｖ左右普通万用表无法测量），　使电磁阀移动将进油道堵死使内部形成密闭空间，此时柱塞在　凸轮轴的推动下向上移动，建立油压直至达到２２０　ｋｇ将喷油器　打开向汽缸内喷射经雾化的燃油，工作完成。　另外，ＶＯＬＶＯ工程机械用电控柴油机还包括对废气再循环　阀、预热塞等执行机构进行控制，使柴油机运行状态达到最佳。　作者简介：李晓东，男，１９７９年出生，河南扶沟人，武汉理工大学　车辆工程专业在职研究生，助教。　圈１单体泵　圈２喷油泵驱动方式　Ｄｉｅｓｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｖｏｌｖｏ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｌｉ　Ｘｉａｏｄｏｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ—ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｄｉｅｓｅｌ　ｅｎｇｉｎｅ　ｏｆ　Ｖｏｌｖｏ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　ａｓ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｅｘｐｏｕｎｄｓ　ｉｔｓ　ｕｎｉｑｕｅ　ｗｏｒｋ—　ｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＥＦＩ　ｄｉｅｓｅｌ　ｅｎｇｉｎｅ；ｃｏｎｔｍｌ　ｍｏｄｕｌｅ；ｍｏｎｏｍｅｒ　ｐｕｍｐ　一２４—