特厚煤层综放开采巷道支护技术

特厚煤层综放开采巷道支护技术

1-400b4底板大巷支护情况淮南矿业集团谢一矿是斜井石门的开采方式。道路安排密集，开采强度高，道路维护周期长。-660mB4底板大巷水平标高-656m,位于B4煤层底板岩石中,与B4煤层底板垂距20m。巷道顶板为灰色中砂岩,底板为灰色细沙岩。-660mB4底板大巷为谢一矿主要水平运输巷道,巷道原支护为迈步“U”型棚支护外加喷浆。在无采掘动压影响下,这种支护能够起到有效作用,但是在采掘动压下,特别是在其上覆B9b煤层强采动压下,此种支护形式显得薄弱不堪,造成巷道喷浆脱离掉落,“U”型棚扭曲变形,巷道断面大幅缩小,严重影响矿井水平运输和行人安全。对深部大断面交叉点巷道,以前主要采用单一迈步“U”型棚支护或砌碹支护,支护效果差,有时刚维修结束巷道就来压变形损坏;同时维修时交叉点“牛鼻子”易片帮造成顶板事故,安全威胁大。为了延长巷道维修周期,保证巷道维修安全作业,我们对深部大断面交叉点巷道采取迈步“U”型棚、锚杆、砌碹、喷、注浆、锚索等综合支护技术,取得了良好的支护效果。2维修和加固方案2.1慢行钢加工用“u”型棚支护迈步“U”型棚支护技术就是对井下采用“U”型棚支护施工断面变化的巷道,按照具体变化的宽度和高度,以0.5m为基本单位,每0.5m棚子规格加宽0.15～0.2m,加高0.05～0.07m的一种“U”型棚支护方式。该交叉点全长10m,先采用U29型钢材加工制造的迈步“U”型棚进行支护。最小断面为净宽4.8m×净高3.5m,最大断面为净宽8.8m×净高5.1m,棚距0.5m,采用Φ8mm×1.0m×0.5m钢筋笆腰帮过顶,净宽按每0.5m增加0.2m控制,净高按每0.5m增加0.06m。迈步“U”型棚要求垂直顶板架设,棚梁和棚腿搭接400mm,柱窝200mm,棚与棚之间三道拉杆连接,“U”型棚卡扭矩不小于20kN·m。对该交叉点以南-660mB4底板大巷及以西-660m进风井车场则各采用2.0m“U”型棚进行支护,做为下一步交叉点“牛鼻子”砌碹生根支护。为了保证施工生根支护时的安全,先对交叉点“牛鼻子”进行锚杆护顶支护,采用Φ22mm×2.2m螺纹钢锚杆和Φ8mm×1.0m×0.5m钢筋笆作为支护材料,锚杆间排距均为0.7m,锚固力不低于100kN。2.2砌“烧山”通过“U”型棚支护将该交叉点支护后,锚杆护顶支护只能将交叉点“牛鼻子”临时维护住,其抵抗不了动压再次显现,必须进行砌碹“烧山”,即用瓦石对交叉点“牛鼻子”砌墙。砌碹采用300mm×300mm×150mm瓦石,425#水泥勾缝,碹后充填严实。砌碹严格按照从下至上的施工顺序进行,每次挖高不得超过0.5m。2.3喷浆混凝土材料使用迈步“U”型棚和砌碹支护后,因-660mB4底板大巷在进风井车场处巷道交叉点属应力集中区域,经常性显现动压,用仪器测得其松动圈在2.0m以上,所以必须进行喷、注浆加固支护,稳定周围岩石,否则该巷道不久又要进行返修。喷浆(混凝土)材料重量比为水泥∶黄沙∶瓜子片=1∶2∶2,喷厚0.1m。喷射前,必须洒水冲洗岩帮;喷射工作结束后,喷层每天均需洒水养护,连续养护时间不得少于7d。注浆采取单液注浆,水泥标号425#,水灰比0.8∶1～1∶1。注浆孔按3m×3m间排距布置,深、浅孔注浆管与巷道轮廓线夹角≥75°。注浆管采用约Φ20mm钢管制作,深孔注浆管长1500mm,浅孔注浆管长300mm,安设时,其外露长度为100mm。注浆按照先浅孔后深孔的顺序进行,注浆压力≤4MPa。2.4巷道稳定性差通过采用上述支护形式后,能基本稳定巷道状况,但是,该交叉点跨度较大,最大跨度达8.8m,巷道稳定性差。为延长巷道维修周期,经过充分研究,最终确定采用锚索补强支护。2.4.1锚索及预紧力钻孔Φ28mm;锚索Φ15.24mm;锚固力大于260kN;预紧力100～120kN;锚索长度7.0～9.0m;锚固长度1.8～2.0m;采用树脂锚固剂,每孔安装1根K2330型快速锚固剂,3根Z2355型中速锚固剂;锚索索体材料采用高强度低松弛钢绞线,规格为7.0～9.0m×Φ15.24mm,极限破断力260kN。按照锚索设计要求,锚索预紧力应不小于屈服载荷的60%,锚索预紧力设计为100～120kN;该巷道交叉点顶板破坏较为严重,两帮相对来讲较为完整,故只在顶部布置锚索,其间距为1.0m,排距2.0m,呈三角形布置。2.4.2锚索树脂药卷的制备钻孔采用组合钻杆配Φ27mm双翼钻头,用MQT-100型风动单体锚杆钻机湿式打眼,钻至设计孔深。安装树脂药卷时先装入1支K2330型快速树脂药卷,再装入3根Z2355型中速树脂药卷,然后用锚索将树脂药卷推至孔底。锚索下端接专用搅拌器与MQT-110型钻机相连,开机搅拌,先慢后快,待锚索插入孔底后,快速旋转搅拌30～45s。停止搅拌后,等待1～2min,移开锚杆机,卸下搅拌器,但不得出现索体下滑现象。锚索搅拌结束30min后,用张拉千斤顶张拉锚索,初次预紧力不大于5kN;全部锚索安装完毕后,再将锚索预紧力张拉到不少于100kN。3锚索锚索支护的自承性通过迈步“U”型棚和砌碹支护,能暂时维护巷道顶部和帮部,阻止其来压变形。交叉点“牛鼻子”采用锚杆支护护顶,保证了施工安全。喷浆使交叉点巷道在一定程度上连接成一整体,提高了支护效果;注浆使原先达2m以上的松动圈恢复原岩状态,从而稳定了岩层。锚索锚固端在冒落拱上方(即松动圈以外)的坚硬岩层中,把不稳定顶板表层的松动岩块悬吊在深部稳定岩体上,使变形松动的岩块再次和稳定岩体构成一整体,岩体变形受到抑制,充分发挥了岩体自承能力。该大断面巷道交叉点经过采取迈步“U”型棚、锚杆、砌碹、喷、注浆、锚索等综合支护维修后,加固效果良好,巷道顶板和两帮变形均被控制,保证了巷道的安全使用。4巷道围岩支护情况矿井采掘活动会造成动压现象,不同的地质条件动压显现的程度差别很大。对动压显现较为明显的矿井来讲,矿压治理是采矿工作的难点和重点。单纯的一种支护形式总有它的优点和缺点,通过采取多种支护方式联合使用,有效地提高了支护效能,使原先单一支护后容易变形的巷道能经得起动压的破坏。本次维修后的巷道经历了7个月使用时间后仍然基本保持完好,目前顶、底板移近量仅为15～30mm,两帮移近量为5～10mm,而本次维修前该巷道顶、