锚网、锚索联合支护技术的应用
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锚网索支护技术在软泥岩巷道支护中的应用摘要:深井大倾角泥岩巷是地压大围岩变形剧烈的一类极难维护的巷道。
分析该类巷道围岩的层状赋存特点及软弱破碎条件, 提出锚杆锚索联合支护以提高巷道围岩的自承能力,减小围岩的变形的支护原理, 并研究了合理的锚杆支护技术和帮顶锚固方式, 包括顶板锚联网索支护、两帮全螺纹等强锚杆支护与临时支护技术。
关键词:深井;软岩巷道;锚杆锚索;原理;工艺深井大倾角泥岩巷围岩为非均质层状赋存, 在高地应力作用下表现为强烈的两帮移近和片帮, 同时在高压情况下,顶板管理难度加大,易掉顶,两帮与顶板较一般软岩巷道破坏更加严重, 同时层状顶板易发生离层冒落, 因此该类巷道不仅在采掘影响期间围岩急剧变形, 而且在应力分布趋向稳定后仍保持快速流变, 围岩累计变形量常以米计, 巷道维护十分困难。
1深井大倾角泥岩支护的方式分析非封闭式支架对顶板冒落的安全防范性能较好, 为目前的主要支护形式, 但由于支护阻力普遍较低, 且常常不能及时起作用, 不仅巷道支护成本高, 而且维护周期短、效果差。
单一的端部锚固锚杆支护, 在松软围岩中锚固力低, 锚固质量不可靠, 锚杆支护阻力不够, 不仅支护效果不好, 而且可能发生顶板垮落, 给安全生产带来隐患,因此极少采用。
锚杆、网、锚索的联合支护是把锚杆、锚索支护材料埋入岩层内,使锚杆、锚索与围岩紧密结合在一起,提高巷道围岩的自承能力,减小围岩的变形,从而达到巷道稳定的目的,特别适合软岩巷道。
2深井大倾角泥岩巷支护原理2.1锚杆支护的作用机理有悬吊作用、组合梁作用、加固拱作用、围岩补强作用和减小跨度作用等。
(1)悬吊作用在层状岩层中,锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上部稳固的岩层上。
锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量。
(2)组合梁作用在没有稳固岩层的薄层状岩层中,通过锚杆的预拉应力,将视为组合梁的各薄岩层挤紧,提高其自承能力。
决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的预拉应力及杆体强度和岩层性质。
锚网钢带联合支护在动压区巷道的应用随着我国现代化进程的不断推进,配套的基建建设也在不断深入,特别是城市化进程加速,城市地下空间的建设与利用已经成为必然趋势。
随着越来越多的工程在地下进行,巷道开挖工程在各种基建工程中越来越常见。
在巷道开挖过程中,动压区是存在的难点之一。
动压区是指巷道开挖时,由于地下水、地压力等力的作用,导致该区域内地质体发生变形,对巷道支护形成影响的地带。
巷道在运行时长期受动压区的作用,因此,动压区巷道的稳定性支护尤其重要。
锚网钢带联合支护技术是一种应用广泛的巷道支护方法,它不仅能够承受巨大的水平和垂直荷载,而且能够有效地抵抗动压区地体变形。
本文主要介绍锚网钢带联合支护在动压区巷道中的应用。
一、锚网钢带联合支护技术锚网钢带联合支护技术是指在巷道开挖时,先固定锚网,然后再以钢带为单元,对巷道进行加固的支护方法。
锚网将破碎地层夯实,使其固结成一个整体,起到增强地层强度的作用。
钢带的应用可以将控制裂隙和提高地层整体强度。
支护体系为巷道提供了足够的稳定性,确保巷道在长期的运营过程中得到良好的支撑和保护,延长了巷道的寿命。
第一步:固定锚网固定锚网是锚网钢带联合支护技术的第一步。
首先,在巷道开挖前,需要对画出一个合适的固结范围。
测定固结点的深度和位置,并在固结位置钻孔,钻孔的深度需要超过地下水位。
然后将锚杆插入钻孔中,再在锚杆上涂抹胶粘剂,确保锚杆稳固地固定在地层中。
最后是将锚网进行铺设,要求将锚网完全挂在锚杆上,这种铺设方式能够有效防止掉落和滑动现象的发生。
第二步:加固钢带加固钢带是锚网钢带联合支护技术的第二步。
钢带的固结方式是采用预埋法,即在固结时预留好钢带的固结位置,然后再将钢带固定在预留的位置。
然而,钢带长时间的受力,可能会导致钢带受拉的现象,在这种情况下,钢带需要预先进行拉力处理,以保证其在应力作用下不发生变形。
二、锚网钢带联合支护在动压区巷道的应用1.锚网钢带联合支护技术的优点锚网钢带联合支护技术具有较强的适应性和稳定性。
复合顶板巷道锚网梁索联合支护取代架棚支护技术的应用摘要:采用锚网梁索联合支护,由被动支护变为主动支护。
采用锚网梁索联合支护,巷道空间大,顶板来压时,不再造成该巷道严重变形,不再进行扩修、浪费人力、物力,影响工作面安装和推采,关建一次性支护效果好,变形小,行人运输安全。
关键词:复合顶板巷道锚网梁索联合支护取代架棚支护技术应用1 原架棚支护1.1永久支护341采区煤层顶板属于复合顶板(煤层厚1.2m,煤层顶板是0.95~2.35m的砂质页岩或细砂岩,再往上是0.1~0.4m的煤线)。
根据该巷道围岩性质、用途及断面形状,以往顺槽按中线施工永久支护采用梯形棚支护方式,棚料采用11#工字钢加工制作,规格为棚头净里口2.0m,棚腿长2.4m,串帮背顶采用砼背板,其规格为长×宽×厚=1200×120×50mm,正常情况下棚距中─中为1.0m,串帮为每帮使用4条木背板,自棚梁以下200mm开始花串,背顶为棚梁之上均匀顺巷布置6条木背板,并且两端背板必须压肩,顶部超高部分用砼背板打”#”垛足顶,顺巷背板要对正重叠,横巷背板要对正棚头,两邦棚腿趄力一致,并支到实底上,无实底或在煤层中必须垫好砼垫块,棚头与棚腿接口要严密,无偏口错牙现象,上、下山棚子必须迎山有力,严禁前倾后仰。
1.2临时支护顶板正常情况下,正规棚子到迎头最大距离1.3m,最小距离0.3m,并在此范围内使好临时支护,严禁空顶作业。
临时支护采用3条11#工字钢抽筋对焊而成的前探挑杆,每条长度3.5m,挑杆要时时串到迎头跟。
采用专用足顶木料足顶并用木楔加牢。
现场需备齐木楔子30个,足顶板20条。
2锚网梁索联合支护2.1永久支护采用锚、网、梁、索联合支护作为巷道的永久支护。
巷道顶部采用锚杆、W 钢带、锚索进行支护,锚杆为Φ18mm、L2500mm金属螺纹锚杆,MSCK28/50型树脂药卷作锚固剂。
锚杆自巷中向两帮矩形布置,间排距900×900mm,每排布置3棵锚杆;上帮锚杆眼与巷道顶板夹角65°,中间锚杆眼应垂直于巷道顶板,下帮锚杆眼与巷道顶板夹角75°。
锚网锚索联合支护技术在山南煤矿的应用文章主要就锚网锚索联合支护技术在山南煤矿的应用进行详细论述。
标签:锚网锚索联合支护技术;山南煤矿;应用山南煤矿为江西花鼓山煤业有限公司主力矿井,矿井设计能力为30万吨/年;矿井开拓方式为斜井多水平;1990年1月建成投产,分南北两翼生产。
所采煤系为安源煤系,可采煤层为D4、D5、D9。
D9煤层为主采煤层。
D9煤层厚度为1.8-3.5米,结构复杂含夹矸,煤层倾角为30°-45°,直接顶厚度为0.8-1.0米,岩性为粉砂岩夹煤线,老顶为细砂岩,大于2米,直接底为粉砂岩,老底为细砂岩。
为了加快矿井的掘进速度,改变采掘接替紧张的局面,山南煤矿在2012年8月引进EBZ200型综掘机设备,在南翼三采区3901顺槽应用,因综掘机使用要求的需要,巷道断面要进行更改,巷道断面为宽4米,高3.5米的半圆供断面。
由于巷道断面变大,且巷道断面形状也由梯形改为半圆拱,给支护方式的选择带来了难题,以往的锚网支护及铁支架支护方式都很难满足本巷道的支护要求,所以我矿大胆尝试了锚网加锚索联合支护的形式对巷道进行支护。
1 提出问题1.1 為了配合综掘机的使用,巷道断面要扩大,工人上铁支架的担山难度加大,而且为了配合大断面,铁支架的重量也相应加大,使得工人的劳动强度大大增加,且巷道成本高。
1.2 巷道采用锚网支护,支护强度不能满足巷道的支护强度要求。
1.3 巷道掘进是沿煤层顶板掘进,而煤层顶板倾角较大,造成巷道断面为梯形断面时,采用架铁支架支护时,铁支无法紧贴顶板支护,铁支架担山和顶板之间会有空间,每架完几架棚子后,要用木垛将铁支架上方的空间结实。
这样现场的工作环节就增加,每班用在架铁支架上的时间将大大增加,影响了每班的进尺效率。
1.4 由于我矿D9煤层层位复杂,在掘进过程中遇到顶地板起伏,综掘机钻头割不动顶底板岩,就需要采用局部放炮来清除硬岩石,才能满足铁支架的支护条件,以至于这样就破坏的顶底板岩层的完整性,使得铁支架支护所受压力更大,而且放炮的冲击力,使得容易崩倒棚子。
锚网、锚索联合支护技术的应用
【关键词】锚网、锚索;应用
0.引言
苍村煤业公司今年5月前,五采区掘进巷道采用木腿棚支护,由于煤层直接顶板为灰色砂质泥岩,厚8.43m;煤层底板以深灰色泥岩为主,厚2.75m左右,掘进工作面常常出现底鼓、顶板破碎、切断下沉及棚腿断裂现象,职工劳动强度大,生产效益低,矿井安全生产管理困难;现掘进的500工作面煤层顶板5m以上为棕黄色砂质泥岩,若采用木棚支护,不能按时完成计划进尺,也会给安全管理带来重重困难,因此我公司根据实际情况,结合顶底板赋存条件,选择了锚网索联合支护,现使用正常,支护效果良好,可推广应用。
地质情况及工作面设计:
1.地质情况
500工作面煤层赋存稳定,顶板以黑色泥岩为主,局部为砂质泥岩或粉砂岩,厚度12-14m,一般13m左右。
直接顶下有一层伪顶为薄层粉砂岩或砂质泥岩,厚度最大0.2m,随掘随落,为破碎型顶板。
老顶以块状灰白色中细粒石英砂岩为主,称七里镇砂岩,为本井田k2标志层,有时相变为粉、细砂岩互层或粉砂岩,厚0.9-21.87m,一般2-3m,层位较稳定,坚硬,不易垮落。
底板为灰黑色泥岩及砂质泥岩为主的根土岩,该层遇水易膨胀,松软。
水文地质划分为以裂隙为主,属简单型。
2.500掘进工作面设计
500工作面沿煤层倾斜布置,南至f3正断层,北为1400采空区,东到煤层风氧化带,其中原苍斜二号井之1401工作面在风氧带附近回采116m,西临原苍村二号斜井1402、1403工作面采空区和平峒1303、1305工作面采空区。
500运输顺槽长650m,回风顺槽长630m,联络巷为40m。
3.工作面支护设计
3.1确定巷道支护形式
根据地质资料分析,煤层直接顶为中等稳定顶板,适合锚网支护。
为了将锚杆加固的组合梁悬吊于坚硬岩层或压力平衡拱内,需用锚索做辅助支护。
开拓巷道再采用喷浆封闭围岩,厚度不小于30mm。
根据六采区巷道的支护经验,巷道选用矩形断面,锚网、锚索联合支护。
3.2支护参数设计
3.2.1采用类比法选择支护参数:
根据地质资料和邻近巷道的支护经验,支护锚杆选用φ16×2000
圆钢锚杆,间距,开拓巷道为650-750,回采巷道为700-800;排拒均为1000。
帮锚选用φ16×1000圆钢锚杆和φ18×1000玻璃钢锚杆,间距为700-800,排拒为1000。
锚索均选用φ15.24×6000、1860级低松弛钢绞线,沿巷中部布置两排,间距1600,开拓巷道排距为2000-3000;回采巷运顺沿巷中部布置两排,间距3000,回顺沿巷中部三花布置,排距3000,间距1200。
锚杆锚固力不小于50kn,扭力矩不小于100n.m;帮锚杆锚固力不
小于30kn,扭力矩不小于60n.m;锚索预紧力不小于120kn,锚固力不小于230kn。
3.2.2计算法校核支护参数:
(1)锚杆长度校核:
顶锚杆通过悬吊作用,帮锚杆通过加固帮体作用,达到支护效果的条件,应满足:l≥l1+l2+l
式中l——锚杆总长m。
l1——锚杆外露长取50 。
l2——有效长度(顶锚杆免压拱高b,帮锚杆煤帮破碎深度c)m。
l3——锚固端深度(顶锚杆取500,帮锚杆取300)。
普氏免压拱高:
b=[b/2+htan(45o-ω帮/2)]/f顶
式中b、h巷道掘进宽和高(按最宽巷道效验)b=5500h=2400;
f顶——顶板岩石普氏系数取3煤取2
ω帮——两帮围岩的内摩擦角取45o
b=[5500/2+2400×tan(45o-45o/2)]/3=1250
c=2400×tan(45o-45o/2)]/2=497
依据上述计算顶锚杆长度l顶≥50+500+1250=1800
帮锚杆长度l帮≥50+300+497=847
所选锚杆长度满足要求。
(2)锚杆锚固力效验:
锚固力就是锚固剂与锚杆的粘剂力、锚固剂与锚孔的粘结力及锚杆
的抗拉力的最小值确定的,再考虑一定的安全系数来计算。
顶锚杆锚固长度500,锚杆直径φ16,锚固段岩锚孔直径40。
帮锚杆锚固长度300 锚杆直径φ16,锚固段与煤锚孔直径40。
锚固力p=(p1,2)/k
锚固剂与锚杆的粘结力p1,2=φ1,2×π×l3×t1,2
式中 p1——锚固剂与锚杆的粘剂力kn,p2——锚固剂与锚孔的粘结力kn,
φ1 ——锚杆直径φ2——锚固段锚孔直径,l3——锚固段长顶锚杆为500帮锚杆为300,τ1——锚固剂与锚杆的粘结强度n/2,取5,τ2——锚固剂与锚孔的粘结强度n/2,煤孔取1.2,岩孔取1.8,k——安全系数取顶1.5-2帮取1-1.3
顶锚杆锚固力验算:
锚固剂与锚杆的粘结力
p1=16×π×500×5=125600n=125.6kn
锚固剂与锚孔的粘结力
p2=40×π×500×1.8=113040n=113kn
则p=(p1,2)/k=113/2=56.5kn大于50kn
帮锚杆锚固力验算:
锚固剂与锚杆的粘结力
p1=16×π×300×5=75360n=75kn
锚固剂与锚孔的粘结力
p2=40×π×300×1.2=45216n=45kn
则p=(p1,2)/k=45/1.3=35kn大于30kn
(3)锚杆抗拉力:
p3=π/4×φ2×σt
p3——锚杆破断力kn,σt——锚杆抗拉强度n/2取375(金属锚杆),φ——锚杆直径取16
则p3=π/4×162×375=75360n=75kn大于50kn满足要求。
φ18的玻璃钢锚杆,强度优于同等规格的金属锚杆,所以更能满足要求。
4.结论
(1)我矿五采区通过支护方式的改进,锚网索联合支护的应用,改变了巷道支护技术面貌,提高巷道安全生产管理水平和煤矿企业经济效益。
(2)我矿五采区原来每班掘进2茬,即3.7m;现在每班掘进3茬,即5.3m,掘进进尺方面加快进度,提高了人工工效,节约了材料成本,降低了职工的劳动强度。
(3)我矿五采区顶板赋存中等稳定,锚网索联合支护是根据中等稳定顶板设计的,所以锚网索联合支护的应用为我矿五采区后续掘进中等稳定顶板的巷道奠定了基础。
[科]。