不同類形“鋼帶”在錨網(wǎng)支護(hù)巷道中的應(yīng)用

周煜博

(中國礦業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院,江蘇省徐州市,221116)

不同類形“鋼帶”在錨網(wǎng)支護(hù)巷道中的應(yīng)用

周煜博

(中國礦業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院,江蘇省徐州市,221116)

在王莊煤礦井下現(xiàn)場對雙筋雙梁鋼帶、單筋單梁鋼帶和W鋼帶進(jìn)行了應(yīng)用試驗。經(jīng)對比分析,認(rèn)為雙筋雙梁鋼帶制作節(jié)省鋼材,且支護(hù)退讓性較小,可以減少后期的維護(hù),能夠有效控制巷道變形,適合在特殊地質(zhì)條件下應(yīng)用。

巷道支護(hù) 錨網(wǎng)支護(hù) 單筋單梁鋼帶 雙筋雙梁鋼帶 W鋼帶 應(yīng)用試驗

山西潞安集團(tuán)公司王莊煤礦核定生產(chǎn)能力為710萬t。從1998年開始,掘進(jìn)巷道從工鋼棚支護(hù)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殄^網(wǎng)支護(hù)。隨著礦井的不斷延伸,巷道受回采和地質(zhì)構(gòu)造等特殊條件的影響,承受的壓力也越來越大,為了保證井下巷道的支護(hù)效果,技術(shù)人員在王莊煤礦全錨支護(hù)巷道中對單筋單梁鋼帶、雙筋雙梁鋼帶和W鋼帶進(jìn)行了試驗。

1 現(xiàn)場試驗

1.1 現(xiàn)場地質(zhì)概況

王莊煤礦5204工作面所采煤層為沁水煤田3#煤層,賦存于二疊系山西組中下部地層中,屬陸相湖泊型沉積,煤層厚度穩(wěn)定,平均厚度6.75 m,容重1.35 t/m3。5204通風(fēng)巷沿煤層底板掘進(jìn),巷道斷面為4.0 m×3.2 m的矩形斷面,采用全錨網(wǎng)支護(hù),且前進(jìn)方向左幫與掘進(jìn)中的5204瓦斯巷(沿煤層頂板布置巷道)相距16.5 m寬的凈煤柱,前進(jìn)方向右?guī)团c5206已采工作面相距5 m寬的凈煤柱。該巷道煤體松軟,節(jié)理發(fā)育充分,受5206工作面回采影響及5204瓦斯巷掘進(jìn)影響,在掘進(jìn)過程中礦壓顯現(xiàn)明顯,巷道幫頂變形大。

1.2 現(xiàn)場試驗

為保證5204通風(fēng)巷的安全掘進(jìn)和支護(hù)效果,對該巷道分別進(jìn)行了雙筋雙梁鋼帶、單筋單梁鋼帶和W鋼帶的支護(hù)試驗,圖1為三種試驗“鋼帶”結(jié)構(gòu)示意圖。

三種“鋼帶”的試驗區(qū)段長為250 m,在5204風(fēng)巷的支護(hù)布置如圖2、圖3和圖4所示,錨網(wǎng)支護(hù)巷道的支護(hù)參數(shù)見表1。施工過程中嚴(yán)格按要求安設(shè)各種礦壓監(jiān)測儀器(頂板離層儀、表面位移測站、測力錨桿及液壓枕),并且每班指派專人對試驗區(qū)段內(nèi)的所有礦壓監(jiān)測儀器進(jìn)行觀測記錄。

表1 5204通風(fēng)巷試驗區(qū)段錨網(wǎng)支護(hù)設(shè)計參數(shù)表

圖1 三種試驗“鋼帶”結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 試驗結(jié)果

通過對各試驗區(qū)段礦壓監(jiān)測儀器的觀測,各區(qū)段巷道頂板離層、壓力、兩幫及頂?shù)装逦灰谱冃瘟拷y(tǒng)計結(jié)果見表2。

表2 5204風(fēng)巷試驗區(qū)段礦壓監(jiān)測統(tǒng)計表

2 試驗結(jié)果分析

2.1 全錨網(wǎng)+單筋單梁鋼帶段測試結(jié)果

(1)工人勞動強度小,單筋單梁支護(hù)退讓性大,在圍巖變形時,能保證錨桿支護(hù)性能不受破壞。如錨桿損壞后,補打錨桿可以達(dá)到原支護(hù)效果。

(2)梯子梁強度不夠,容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象,后期維護(hù)工作量大;巷道變形值較大,巷道整體感觀不好;錨桿(索)打設(shè)數(shù)量多,工作效率低。

(3)在巷道礦壓顯現(xiàn)不明顯、層節(jié)理發(fā)育不充分的情況下使用最為合適。

2.2 全錨網(wǎng)+W鋼帶段測試結(jié)果

(1)W鋼帶質(zhì)量大,工人勞動強度大;W鋼帶支護(hù)退讓性小,在巷道圍巖變形時,鋼帶、錨桿受力大;出現(xiàn)寬幫高頂時,W鋼帶不易貼面;打錨桿時,托盤面積大,應(yīng)力多集中在錨桿上,造成鋼帶撕裂、錨桿斷裂現(xiàn)象嚴(yán)重,巷道后期維護(hù)工作量較大。錨桿、鋼帶損壞后補打錨桿不能達(dá)到原支護(hù)效果。

(2)在煤體破碎、打設(shè)錨桿難以在圍巖中形成拱形梁作用時,W鋼帶可以有效提高巖石整合性,因此,該種支護(hù)適用于煤體破碎、壓力不大的掘進(jìn)巷道中。

2.3 全錨網(wǎng)+雙筋雙梁鋼帶段測試結(jié)果

(1)工人容易操作;錨桿和梯子梁斷裂現(xiàn)象少,后期維護(hù)工作量小。

(2)巷道有一定的變形,但變形值相對小。

(3)支護(hù)形式靈活,在圍巖變化時雙筋雙梁鋼帶的支護(hù)退讓性、維護(hù)強度均能達(dá)到一定程度,錨桿、鋼帶破壞時補打錨桿可以達(dá)到原支護(hù)效果。在巷道煤巖層理、節(jié)理發(fā)育、礦壓較大時可以通過增加錨桿(索)數(shù)量來加強支護(hù)。

3 結(jié)論

(1)雙筋雙梁鋼帶采用?14圓鋼焊制而成,與W型鋼帶相比,可節(jié)約鋼材60%～70%。

(2)雙筋雙梁鋼帶與單筋單梁鋼帶相比增加了梯子梁強度,減小了斷裂現(xiàn)象發(fā)生;且梯子梁變形范圍較小,支護(hù)退讓性較小,能有效控制巷道變形。

(3)雙筋雙梁鋼帶與W型鋼帶相比,支護(hù)退讓性較大,起到了一定釋放圍巖壓力的作用,減少了巷道的后期維護(hù)支出。

(4)雙筋雙梁鋼帶制作相對簡單,長度及限位孔間距不受巷道寬度、高度及 錨桿間距等環(huán)境條件的影響。

(5)采用雙筋雙梁鋼帶施工,能保證錨桿支護(hù)性能不受破壞,并可將補打錨桿聯(lián)結(jié)起來繼續(xù)組成一個整體承載結(jié)構(gòu)。

雙筋雙梁鋼帶的研發(fā)及使用,不僅保證了井下巷道的支護(hù)效果,而且能夠滿足礦井特殊地質(zhì)條件下支護(hù)的需要,提高了煤礦掘進(jìn)支護(hù)裝備的技術(shù)水平,在煤巷掘進(jìn)方面,具有更加廣闊的推廣應(yīng)用前景。

"Steel bands"of variable types and their application in bolt-mesh supported entries

Zhou Yubo

(School of Applied Technologies,China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu province 221116,China)

Application experiments are carried out in Wangzhuang underground coal mine on the application of dual-rib dual-beam steel band,single-rib single-beam steel band and W cross-section steel band.Out of a comparative analysis,it is taken for granted that the application of dual-rib dual-beam steel band is more economical in the consumption of steel and it offers better yield when used in actual support.The use of dual-rib dual-beam steel band also needs minor maintenance costs and it can better control entry deformation.It is concluded that this type of steel band is more applicable for use under special geological conditions.

entry support,bolt-mesh support,single-rib single-beam steel band,dualrib dual-beam steel band,W cross section steel band,application experiment

TD353.6

B

周煜博(1989-),男,中國礦業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院07級采礦工程2班本科在讀。

(責(zé)任編輯 張毅玲)