復(fù)合頂板煤層巷道錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)研究

錨網(wǎng)支護(hù)近年來已推廣應(yīng)用于煤礦采掘巷道的控頂,大斷面、高地應(yīng)力、復(fù)合頂板地質(zhì)條件下的煤巷錨網(wǎng)支護(hù)成為錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的一項(xiàng)重點(diǎn)與難點(diǎn)研究項(xiàng)目。結(jié)合羊泉煤業(yè)3107回風(fēng)順槽煤巷大斷面、復(fù)合頂板錨桿支護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究,實(shí)踐證明錨網(wǎng)支護(hù)在大斷面、高地應(yīng)力、復(fù)合項(xiàng)板地質(zhì)條件下應(yīng)用成功。

基于王家?guī)X煤礦大斷面復(fù)合頂板回采巷道地質(zhì)條件,采用數(shù)值模擬方法錨網(wǎng)索支護(hù)方案的圍巖控制效果。巷道頂板離層觀測(cè)和巷道表面位移監(jiān)測(cè)驗(yàn)證了,方案及參數(shù)的合理性,可為類似條件提供借鑒。

為了解決顧北礦1312(1)綜采面厚層復(fù)合富水頂板條件下巷道錨桿支護(hù)難題,根據(jù)煤巷錨桿支護(hù)圍巖控制機(jī)理,錨桿支護(hù)巷道的圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論,高預(yù)應(yīng)力、高強(qiáng)及超高強(qiáng)錨桿與錨索支護(hù)技術(shù),提出了厚層復(fù)合富水巷道錨桿支護(hù)方案。工程實(shí)踐表明,頂板和兩幫采用2.5m長高預(yù)應(yīng)力、高強(qiáng)錨桿,頂板采用6.2m錨索配合槽鋼組成錨索梁結(jié)構(gòu)支護(hù),充分調(diào)動(dòng)深部圍巖承載能力,主動(dòng)控制巷道圍巖并形成穩(wěn)定的承載結(jié)構(gòu),縮小了圍巖塑性流動(dòng)區(qū)的范圍,達(dá)到了預(yù)期的支護(hù)效果。

論文介紹了平煤集團(tuán)大莊礦部分采面軟厚煤層復(fù)合頂板的分布情況、力學(xué)特征、對(duì)掘進(jìn)與采煤的影響、采取的技術(shù)措施和施工工藝,并對(duì)其實(shí)際效果進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)。

分析了錨網(wǎng)錨索支護(hù)技術(shù)在復(fù)雜條件下快速、安全掘擴(kuò)切眼的可行性,總結(jié)了在高地應(yīng)力、三軟煤層復(fù)合頂板條件下施工綜采工作面大跨度切眼的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

通過分析貴州省青龍煤礦復(fù)合頂板松軟煤層巷道原支護(hù)失敗原因,并結(jié)合巷道的控制原理,提出巷道的控制技術(shù):采用噴漿封閉圍巖防止復(fù)合頂板風(fēng)化破碎;用高預(yù)緊力、高強(qiáng)錨桿控制復(fù)合頂板的早期離層和提高圍巖自身的承載能力;在允許兩幫合理變形的同時(shí),用高強(qiáng)錨桿提高兩幫煤體強(qiáng)度;最后對(duì)幫角加固,防止幫角剪破壞。

根據(jù)顧橋礦南區(qū)1211(3)首采工作面煤層賦存條件,通過對(duì)地質(zhì)條件的力學(xué)評(píng)估,針對(duì)巷道不同巖性采用不同支護(hù)參數(shù),建立3種力學(xué)模型,通過模型的應(yīng)力分析、位移分析和塑性區(qū)分析,結(jié)果表明巷道變形均較小,未出現(xiàn)破壞情況,總體支護(hù)效果良好,為厚煤層復(fù)合頂板煤層巷道支護(hù)提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

謝橋煤礦在c13-1煤層回采巷道中積極推進(jìn)支護(hù)改革,在總結(jié)1221(3)等工作面錨索網(wǎng)支護(hù)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì),成功解決了三軟煤層復(fù)合頂板沿空送巷的錨、索、網(wǎng)支護(hù)難題,為類似情況的巷道支護(hù)提供了重要的參考依據(jù)。

東坡煤礦在復(fù)合頂板大斷面切眼掘進(jìn)中改變?cè)瓉淼哪九锾菪沃ёo(hù)方式,成功應(yīng)用錨索網(wǎng)支護(hù),證明錨索網(wǎng)支護(hù)是能夠?qū)崿F(xiàn)安全、快速和經(jīng)濟(jì)的一種支護(hù)形式,為今后復(fù)合頂板大斷面采用錨索網(wǎng)支護(hù)提供依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。

針對(duì)大斷面軟弱復(fù)合頂板巷道支護(hù)難度大、服務(wù)期間變形劇烈以及垮冒突發(fā)性強(qiáng)的問題,提出采用桁架錨索與錨桿(索)聯(lián)合控制方法。建立桁架錨索支護(hù)頂板結(jié)構(gòu)力學(xué)模型,分析了桁架錨索對(duì)頂板的主動(dòng)控制作用;結(jié)合數(shù)值模擬方法對(duì)組合支護(hù)方案和參數(shù)確定,并在現(xiàn)場(chǎng)2-1101切眼進(jìn)行實(shí)踐,支護(hù)效果良好,具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

成山礦東一采區(qū)是城山礦主要采區(qū),3#層屬于優(yōu)質(zhì)煤層,低灰分、低硫。煤層高度4.0-4.5米。頂板為復(fù)合頂板,采用錨桿、錨索、錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù),起到了良好的支護(hù)效果。

鶴崗礦業(yè)集團(tuán)新興煤礦已有70多年的開采歷史,建礦初期設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為30萬噸/年,經(jīng)過幾次技術(shù)改造達(dá)到140萬噸。為改變?cè)新浜蟮奶菪喂ぷ咒撆镏ёo(hù)局面,該礦通過選取合適的支護(hù)參數(shù)和支護(hù)形式,在二水平一石門-

通過對(duì)復(fù)合頂板的巖性特征、變形破壞機(jī)理及冒頂事故特點(diǎn)分析，提出了復(fù)合頂板下巷道圍巖的監(jiān)測(cè)與控制方法，采用了錨梁網(wǎng)索的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，有效的既改善了巷道圍巖的支護(hù)狀況。

介紹了平煤集團(tuán)大莊礦部分采面軟煤層復(fù)合頂板的分布情況、力學(xué)特性、對(duì)掘進(jìn)、采煤的影響,采取的技術(shù)措施和施工工藝,對(duì)其實(shí)際效果進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)。

介紹了平煤集團(tuán)大莊礦部分采面軟厚煤層復(fù)合頂板的分布情況、力學(xué)特征、對(duì)掘進(jìn)、采煤的影響,采取的技術(shù)措施和施工工藝,對(duì)其實(shí)際效果進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)。

隨著煤礦采深加大與延伸,普通錨網(wǎng)(索)噴支護(hù)較難維持厚層復(fù)合頂板大斷面煤巷圍巖穩(wěn)定性。通過對(duì)大量復(fù)合頂板事故調(diào)查及其產(chǎn)生過程分析,獲得了復(fù)合頂板事故失穩(wěn)機(jī)制及控制方案,并在許廠煤礦4312皮帶順槽進(jìn)行了支護(hù)技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐,取得了較好的支護(hù)效果。研究結(jié)果表明:為有效控制復(fù)合頂板巖層離層與豎向拉伸裂隙產(chǎn)生,可施加錨索來實(shí)現(xiàn)減跨作用,采取高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨固頂板下位復(fù)合巖層來提高巖梁的整體抗彎剛度,以減小頂板巖梁產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力;高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索、鋼帶和鋼筋梯組成的"四位一體"的組合支護(hù)技術(shù)可較好地解決厚層復(fù)合頂板大斷面沿空煤巷圍巖穩(wěn)定難題。

復(fù)合頂板巷道支護(hù)問題是困擾興安煤礦巷道支護(hù)的一個(gè)難題,隨著開采深度的不斷加大,這一問題日益突出,嚴(yán)重制約了該礦的安全生產(chǎn),采用錨桿錨索鋼筋網(wǎng)架棚噴碹加強(qiáng)型聯(lián)合支護(hù),解決了深部復(fù)合頂板巷道支護(hù)的難題,并取得了良好的效果。

為解決復(fù)合頂板大斷面開切眼支護(hù)難題,根據(jù)王家?guī)X煤礦20106工作面大斷面開切眼的地質(zhì)條件,通過物理模擬試驗(yàn)分析了復(fù)合頂板大斷面開切眼圍巖變形破壞特征,結(jié)果表明:大斷面復(fù)合頂板開切眼頂?shù)捉羌绊敯逡鬃冃纹茐?開切眼擴(kuò)幫期間圍巖變形破壞明顯超過掘巷期間圍巖變形,提出了具有針對(duì)性的圍巖控制對(duì)策,確定工作面開切眼采用"二次成巷+錨網(wǎng)索+單體液壓支柱"聯(lián)合支護(hù)方式,現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐結(jié)果顯示,開切眼最大離層量為9mm,最大斷面收縮率為6.6%,支護(hù)方案較好地控制了大斷面開切眼的圍巖變形。

本文以兩渡煤礦21015運(yùn)輸巷掘進(jìn)為背景,通過分析斷層對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的影響及礦井掘進(jìn)過程中過斷層所采取的技術(shù)措施,詳細(xì)介紹了21015運(yùn)輸巷通過斷層采取的方法、施工參數(shù)及相應(yīng)的支護(hù)參數(shù),為具有類似條件的工作面的掘進(jìn)提供了技術(shù)借鑒。

針對(duì)某礦深部采區(qū)區(qū)段煤柱寬度及巷道支護(hù)方案的設(shè)計(jì)難題,首先對(duì)區(qū)段煤柱的影響因素進(jìn)行分析,運(yùn)用深井厚煤層綜放工作面窄煤柱沿空掘巷技術(shù),對(duì)該礦1303軌道順槽與上區(qū)段采空區(qū)之間留設(shè)的窄煤柱寬度進(jìn)行計(jì)算,進(jìn)而設(shè)計(jì)出1303軌道順槽的永久支護(hù)方案,并進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用及圍巖變形量觀測(cè),保障了沿空巷道圍巖的有效控制,實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

將沿空掘巷煤柱寬度按照沿采場(chǎng)邊緣的塑性區(qū)、煤柱側(cè)幫錨桿支護(hù)作用區(qū)和安全余量三部分之和作出了初步確定,采用極限平衡理論計(jì)算了采場(chǎng)邊緣的塑性區(qū)寬度,利用自穩(wěn)隱形拱理論確定了幫錨桿支護(hù)作用區(qū),并通過midas數(shù)值模擬獲得了最佳煤柱寬度。根據(jù)自穩(wěn)隱形拱理論對(duì)沿空掘巷順槽進(jìn)行了支護(hù)設(shè)計(jì),為復(fù)合頂板中厚煤層下沿空掘巷支護(hù)提供了理論依據(jù)。

通過研究和實(shí)踐,分析巷道變形原因,應(yīng)用新型成套支護(hù)技術(shù),解決支護(hù)軟弱特厚復(fù)合頂板支護(hù)問題,提高了支護(hù)的可靠性,改變了傳統(tǒng)的支護(hù)方式,取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。