崔東

(開灤(集團)蔚州礦業(yè)有限責任公司鄭溝灣礦,河北蔚縣 075700)

三軟煤層巷道錨網(wǎng)支護技術的應用

崔東

(開灤(集團)蔚州礦業(yè)有限責任公司鄭溝灣礦,河北蔚縣 075700)

由于三軟煤層巷道的特殊性質,致使周圍巖石的承受能力較弱,選用一種堅固有效的支護方式是開掘三軟煤層的關鍵。本文闡述了錨網(wǎng)支護理論,討論了三軟煤層巷道錨網(wǎng)支護技術,并簡單介紹了錨網(wǎng)支護以及注漿加固技術,提高了巷道支護強度。

三軟煤層 錨網(wǎng)支護 技術應用

三軟煤層的周圍巖石質地不均勻,極其容易導致整體下陷,內部結構的變形致使重心移位,使整個煤層結構更加不穩(wěn)定,形成一種惡性循環(huán)。傳統(tǒng)的巷道通常采用舊式的工字鋼支架,屬被動支護,支架在煤層開采后的較長的一段時間內,很難保持一個穩(wěn)固的狀態(tài),極易變形,需頻繁套修。現(xiàn)巷道支護采用錨網(wǎng)支護,屬主動支護,錨網(wǎng)支護技術能夠滿足三軟煤層的特殊性,具有較強的抗壓性,同時可以提高巖石周圍的力學參數(shù),將頂板離層穩(wěn)定控制。三軟煤層巷道錨網(wǎng)支護技術有效提升了巷道的穩(wěn)定狀況,在煤礦開采過程中是一種安全、穩(wěn)定、持久的支護方式。

1 三軟煤層支護的基本原理

1.1 錨網(wǎng)支護加固巷道強度

三軟煤層指的是在煤礦開采過程中遇到的比較軟的頂板巖層、軟的主采煤層以及軟的煤層底板巖層。一般情況下,具有三軟特征的煤礦煤層和頂?shù)装寰鶠檐浫鯉r層,三軟煤層通常為裂隙發(fā)育,內部構造復雜,通過錨網(wǎng)支護可以有效地提升錨固體的承受能力,其中,包括了錨固力整體被破壞前后的參數(shù),特別是對巖體內部的摩擦角度又明顯的提升,而內聚力的增大則比較小,錨固部分的內部巖體的數(shù)值強度、峰后的強度以及殘余的強度系數(shù),都可能得到提升與鞏固。錨網(wǎng)支護可以導致圍巖單一的或者對應的應力轉化為三個方向的作用力,進而來增強圍巖的承重,優(yōu)化巷道的防護狀況。

1.2 錨網(wǎng)支護技術保持圍巖穩(wěn)固

通常情況下,三軟煤層的巷道兩幫的強度往往低于頂板的巖層的硬度,作為巷道圍巖中最薄弱的部分,極其容易被破壞而失去基本防護能力。由此可見,巷道兩幫的變形對于頂部的穩(wěn)定性會產(chǎn)生較大的負面影響,尤其是當煤幫運動、破壞,造成區(qū)域較大的破裂區(qū),頂部失去了承重支撐力,頂板離層會被損害,頂部的巖層的承重能力明顯下降,嚴重會造成局部冒頂和片幫。因此,保證巷道兩幫的穩(wěn)固性是保證有效支撐的重要途徑,在煤層挖掘巷道后,將兩幫支護作為重要支護部位,提高兩幫的強度,煤體殘余的硬度和支撐強度。這樣可以有效控制兩幫的墻體破損,提高承重效果,是在三軟煤層中控制巷道圍巖的重要方式。

1.3 錨網(wǎng)支護高阻力防止圍巖變形

高強錨網(wǎng)支護可以有效提高圍巖的整體強度,但通過較大的支護阻力來控制支護體、提高三軟煤層的巷道支護強度,在特殊情況下也會發(fā)生不可避免的扭曲變形。除此之外,回采巷道的運行時間較短,這也就決定了對于巷道側面的尺寸要求不高,可以承受一定范圍的變形。因此,在三軟煤層巷道錨網(wǎng)支護技術應用中,通常需要較大的阻力以抵抗巷道變形,保證圍巖的變形力量能夠得到分散,防治支護在承受高壓下而被損害,圍巖變形或者坍塌。

2 巷道錨網(wǎng)支護技術

2.1 巷道頂板錨網(wǎng)支護技術

在實踐中,三軟煤層的巷道頂部頂板的牢固性與穩(wěn)定性都比較弱,采用樹脂全長錨固高強錨桿支護來鞏固頂板。高強錨桿全長錨在巖層的任意一點即可以固定,并且變形比較小。當桿體對于圍巖產(chǎn)生了較大的力時,可以有效阻止巖層發(fā)生離層,因此頂部巖層強度和硬度都會明顯上升,最大程度降低頂部的下沉。同時,巷道頂板兩角設與頂板75度角錨桿增加支護范圍,減少了兩幫所受壓力,避免了兩幫受到過于集中力量的損壞,實現(xiàn)提高巷道頂板整體安全性的目的。

2.2 巷道兩幫錨網(wǎng)支護

三軟煤層的巷道最突出的表現(xiàn)即為兩幫相對移動,在挖掘期間,由于動壓的作用,可能會產(chǎn)生面積較大的塑性區(qū)以及破裂區(qū),在挖掘后期很難保持一個穩(wěn)定的狀態(tài)。通過利用可以伸縮的錨桿來進行支護,達到高阻讓壓支護,兩幫上部錨桿(與幫夾角75度)與頂錨桿、角錨桿形成扇形支護,減小兩幫抗壓強度,在為巖體兩幫提供較大的支護阻力時,使用錨桿木托板:長×寬×高=350×200×50mm,在一定范圍內允許兩幫存在一定變形。通過采取樹脂加長錨固,可以擴大錨固與煤體的接觸的面積,提高兩幫錨桿的錨固力。由此可見,在三軟煤層可以利用的錨固長度通常為1500-2200mm,以匹配錨桿的極限拉力。

2.3 煤體注漿加固支護

注漿的方式可以有效地提高巷道圍巖的強度,三軟煤層在巷道挖掘過程中,在比較淺的地方,圍巖會因為巨大的壓力而產(chǎn)生裂痕,并以數(shù)值較小的強度來鞏固圍巖的穩(wěn)定性。注漿的方式通常為注入高水凝材料來填補發(fā)生破碎的圍巖縫隙,通過注漿材料的粘合效果,在實踐中的結果顯示可以提高凝固體的強度以及硬度,這樣彌補了圍巖發(fā)生破壞而導致的負面影響,圍巖通過物理以及化學作用,轉變成硬度較高的固體。高水凝材料在對于巷道兩幫的縫隙填補方面,都可以通過注漿來鞏固,加固的厚度可以達到2-3m,凝固體可承受的強度可以達到2-3Mpa,保障了巷道兩幫的穩(wěn)固性。同時,兩幫的煤體通過注漿的方式,不僅提高了受力強度,而且一定程度還增強了煤體與樹脂錨固劑之間的粘合力,加長了錨固長度。

3 結語

三軟煤層的巷道頂板以及兩幫通常會因為變形和相互影響,任何一方面失去了穩(wěn)定性,必然會導致整體巷道圍巖的危險,因此頂板以及兩幫的錨網(wǎng)支護技術在三軟煤層的整體防護中都十分關鍵。錨網(wǎng)支護技術不僅有效增強頂板的強度,而且控制住頂板的離層,保證頂板的穩(wěn)固性與安全性。同時,注漿加固的方式可以拉長錨桿支護的兩幫,提升了軟煤體的強度,實現(xiàn)了三軟煤層巷道圍巖牢固性、穩(wěn)定性。

[1]楊鵬.三軟煤層巷道錨固支護技術研究[D].西安科技大學,2010,04.

[2]王江生,黃漢富.三軟煤層巷道錨桿支護技術[J].礦山壓力與頂板管理,2010,10(03).

[3]柏建彪,侯朝炯,杜木民,馬東彩.復合頂板極軟煤層巷道錨桿支護技術研究[J].巖石力學與工程學報,2011,01(30).

[4]柏建彪,侯朝炯.三軟大跨度煤層巷道錨桿支護技術研究[J].錨桿支護,2010,08(15).

[5]張永進.孔莊煤礦“三軟”煤層巷道錨桿支護技術研究與應用[J].采礦技術,2010,02(15).

[6]張永進.孔莊礦“三軟”煤層巷道錨桿支護技術研究與應用[J].能源技術與管理,2011,2(8).

崔東(1985年01月10日—),男,籍貫:山西大同,采煤助理工程師,2012年1月畢業(yè)于中國礦業(yè)大學,函授采礦工程,從事生產(chǎn)技術管理工作。