張逸龍ZHANG Yi-long
(黑龍江科技大學(xué)研究生學(xué)院,哈爾濱150022)
龍煤集團(tuán)鶴崗興安煤礦礦老井深、地質(zhì)條件復(fù)雜,水、火、瓦斯等各種災(zāi)害并存,尤其在進(jìn)入四水平深部開采后,沖擊地壓顯現(xiàn)日趨嚴(yán)重,并成為了威脅礦井安全生產(chǎn)、制約安全高效礦井建設(shè)的重大難題。
近年來(lái),興安煤礦按照龍煤集團(tuán)鶴崗分公司的要求,大力推進(jìn)技術(shù)革新,不斷改進(jìn)支護(hù)技術(shù)。特別是在2013年9月份,隨煤礦技術(shù)人員不斷學(xué)習(xí)和考察后,明確地牢固樹立了“抽漏就是事故”理念,在開拓和回掘系統(tǒng)中也堅(jiān)持“先做減法、再做加法”的主導(dǎo)思想,將原來(lái)的4個(gè)開拓區(qū)縮編為3個(gè)開拓區(qū),而被撤銷開拓區(qū)的生產(chǎn)連隊(duì)人員全部被充實(shí)到其他3個(gè)開拓區(qū),提高了各隊(duì)適應(yīng)艱苦復(fù)雜條件的能力。合區(qū)并隊(duì)的當(dāng)月,全礦開拓進(jìn)尺不但沒有減少,還比上個(gè)月多掘進(jìn)了110m。收到了良好的成效。
在不斷加大準(zhǔn)備工作力度的基礎(chǔ)上,興安煤礦針對(duì)礦井賦存的特點(diǎn),圍繞加快安全高效礦井建設(shè)的總體目標(biāo),從上大設(shè)備、實(shí)現(xiàn)大生產(chǎn)和預(yù)防沖擊地壓的角度出發(fā),經(jīng)過(guò)科學(xué)研究和認(rèn)真分析,從2013年10月份開始,將四水平北11層一三區(qū)二段底板層巷道斷面增加到22m2,并在施工時(shí)采用“一梁三索”錨網(wǎng)索噴支護(hù)技術(shù),并收到了良好效果。大斷面月進(jìn)尺可達(dá)到150m,比施工本區(qū)域一段的月平均進(jìn)尺提高了近一倍;最高進(jìn)尺達(dá)到了63m,錨網(wǎng)索噴支護(hù)斷面利用率達(dá)到了100%。增強(qiáng)了礦井安全把握程度。
該區(qū)段為四水平北11層一三區(qū)二段底板層。西部為四水平11層一段工作面,現(xiàn)已采完,軌道與一段機(jī)道留設(shè)5m保護(hù)煤柱。工作面走向長(zhǎng)為480m,傾斜長(zhǎng)為140m,煤層平均厚度8.0m,可采儲(chǔ)量達(dá)到了70萬(wàn)噸。該區(qū)上段已采,下段未采。根據(jù)一段回采可見,該區(qū)段煤層賦存比較穩(wěn)定,煤層由背斜逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛐辟x存狀態(tài)。傾角在19°~35°之間,平均傾角為25°,煤層厚度為7.42m~8.52m,一般厚度為8.0m,煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,煤質(zhì)較軟,塊狀,破碎,底板為6m灰色堅(jiān)硬細(xì)砂巖。如圖1所示。
圖1 煤層柱狀圖
2.1 機(jī)道設(shè)計(jì) 興安煤礦機(jī)道施工采用巷道寬為5.5m,中高4.0m,拱高為2.2m,墻高為1.8m,斷面面積為:22m2。
錨索長(zhǎng)度為8.3m,直徑為17.9mm的鋼絞線,間距為1.5m,排距0.8m,采用1支快速凝錨固劑和2支中速凝錨固劑,錨固長(zhǎng)度為1900mm,錨固力≥250kN。在“一梁三索”結(jié)構(gòu)中,巷道中間采用3.5m長(zhǎng)的“U”型鋼支護(hù),兩邊采用0.5m工字鋼或“U”型鋼托梁。錨桿采用無(wú)縱筋預(yù)應(yīng)力螺紋鋼,直徑為22mm,長(zhǎng)度2400mm,間排距都為0.8m。假如頂板有淋水時(shí),可加大速凝劑摻,且必須在噴漿機(jī)內(nèi)均勻?yàn)⑷搿?/p>
2.2 切眼和開幫設(shè)計(jì) 切眼施工采用放炮掘進(jìn)施工,巷道寬度為3.5m,中高為2.7m,斷面面積為10m2。
錨索選用長(zhǎng)8.3m,直徑為17.9mm的鋼絞線,間距長(zhǎng)度為1.25m,排距為0.8m,每排3根。錨索托梁為3.5米長(zhǎng)鉆眼工字鋼的“一梁三索”結(jié)構(gòu),與機(jī)道支護(hù)相似,均采用“U”型鋼支架和工字鋼支護(hù)。切眼開幫時(shí)寬度4.5m,中高2.7m,斷面:13m2。開幫切眼開幫前先設(shè)計(jì)一個(gè)半圓拱型的巷道,達(dá)到寬度后,再設(shè)計(jì)一個(gè)長(zhǎng)度相同的班員工型的巷道斷面。如圖2和3所示。
圖2 切眼支護(hù)斷面圖
圖3 切眼開幫支護(hù)斷面圖
2.3 施工工藝設(shè)計(jì) 具體施工順序是:打前探錨桿—掘進(jìn)機(jī)切割上半部——臨時(shí)支護(hù)——打錨桿眼,安裝錨桿——鋪鋼筋網(wǎng)——擰緊螺母——打錨索眼,上錨索——上“U”型鋼梁,緊固——掘進(jìn)機(jī)切割下半部——打兩幫錨桿——鋪鋼筋網(wǎng)——擰緊螺母——噴漿。
①打錨桿:打錨桿眼位眼位誤差不得超過(guò)30mm,錨桿眼深度與錨桿長(zhǎng)度相等。
②鋪設(shè)鋼筋網(wǎng):鋪網(wǎng)時(shí),應(yīng)待上好頂板中間錨桿,將頂網(wǎng)吊好,再依次按照上方頂板兩側(cè)打錨桿,掛網(wǎng)上托盤,擰緊螺母,而后再由上往下打錨桿掛網(wǎng)。鋪網(wǎng)時(shí)必須將掛網(wǎng)拉緊,緊貼煤巖面,使掛網(wǎng)具有一定的預(yù)緊力。
③錨索:底板層頂煤打錨索時(shí),煤要經(jīng)過(guò)水體沖刷,造成孔徑增大,孔平整度差,樹脂錨固劑很難送到眼底,造成藥卷“穿糖葫蘆”問題,達(dá)不到支護(hù)效果。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐,用塑料卷進(jìn)行連接,并已管解決了送藥卷難的難題。但還需注意一下幾點(diǎn):
1)打錨索眼時(shí),錨索眼位置要準(zhǔn)確,眼位誤差不得超過(guò)30mm。
2)將樹脂藥卷用塑料管連接,在藥卷下部插一根相同的塑料管。
3)將錨索線插入塑料管將藥卷緩緩送入孔底。
4)使用錨索機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)錨索線,待藥卷凝固后,撤下錨索機(jī)。用錨索將3.5m長(zhǎng)、排拒為0.8m的“U”型鋼梁及時(shí)支護(hù),確保巷道的支護(hù)強(qiáng)度和施工安全。如圖4所示。
圖4 錨索施工圖
針對(duì)施工中出現(xiàn)的由于頂煤松軟、破碎,打錨索時(shí)水流沖刷,造成錨索孔增大,容易卡住藥卷或?qū)⑺幘怼按┨呛J”的問題。將兩卷樹脂藥卷用塑料管連接,在藥卷下部插一根塑料管,再將錨索線插入塑料相限管,緩緩把藥卷送入孔底,加以解決;針對(duì)由于頂煤松軟、破碎,頂板易出現(xiàn)網(wǎng)兜、抽漏造成錨桿、錨索支護(hù)失效等問題。使用3.5m長(zhǎng)“U”型梁“一梁三索”,使頂板支護(hù)成為一個(gè)整體,通過(guò)增加支護(hù)穩(wěn)定性,加以解決。
圖5 巷道施工斷面圖
5)采取的措施。為確保施工的效果應(yīng)該注意一下幾點(diǎn):一是要求加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)指揮,跟班到位。施工中進(jìn)行多頭同時(shí)平行作業(yè)。二是提高施工質(zhì)量。錨桿、錨索藥卷安裝合理,保證錨索錨固到堅(jiān)硬頂板巖石堅(jiān)固。三是加強(qiáng)頂板監(jiān)測(cè)。頂板下沉或失效錨桿及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)打錨桿、錨索。在頂板壓力大或鼓幫時(shí),錨桿、錨索間、排距加密。實(shí)踐證明,厚煤層底板巷大斷面“一梁三索”錨網(wǎng)索噴支護(hù)技術(shù)是一種技術(shù)先進(jìn),經(jīng)濟(jì)合理,安全可靠的支護(hù)方式。
①無(wú)論施工頂、底板層巷道,能使用掘進(jìn)機(jī)的,一定要堅(jiān)定不移的使用。能使用錨網(wǎng)索支護(hù)的,絕不架棚。在有充分技術(shù)保障的前提下,應(yīng)盡量擴(kuò)大巷道斷面,以滿足機(jī)械化大生產(chǎn)和防沖、防突及其他災(zāi)害防治的需要。
②機(jī)道掘進(jìn)運(yùn)輸使用與采煤型號(hào)一致的設(shè)備,完工時(shí)直接交付采煤使用,避免二次回撤安裝。
③掘進(jìn)期間應(yīng)提前做好探放水、過(guò)舊巷的準(zhǔn)備工作,為正?;夭纱蚝没A(chǔ),不留尾工。
④對(duì)于厚煤層底板層巷道施工,要防止頂板抽漏。
⑤對(duì)于厚煤層底板層巷道施工,必須每循環(huán)打好前探錨桿,掘進(jìn)機(jī)割完煤后,及時(shí)打錨桿、錨索,避免出現(xiàn)空頂現(xiàn)象。
⑥對(duì)錨網(wǎng)索支護(hù)工藝流程進(jìn)行進(jìn)一步研究和改善,盡量縮短支護(hù)時(shí)間,提高掘進(jìn)速度。
興安煤礦在厚煤層底板巷大斷面軟巖支護(hù)技術(shù)上進(jìn)行了一些嘗試,采用了“一梁三索”錨網(wǎng)索噴支護(hù)技術(shù)取得了良好的效果,選擇合格的技術(shù)和支護(hù)參數(shù),沿煤送底板巷可行,有效地阻止了巷道圍巖的變形,控制了巷道的破壞,達(dá)到一次成巷,為該煤礦大斷面施工支護(hù)提供了有效的途徑。
[1]孫志文,宋文杰.大斷面軟巖巷道支護(hù)技術(shù)[J].煤炭技術(shù),2007,26(1):120-122.
[2]侯長(zhǎng)海等.易發(fā)火厚煤層底板層巷道支護(hù)技術(shù)[J].煤炭技術(shù),2009.
[3]寇德瑞等.大斷面煤層巷道錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2010.
[4]錢鳴高,石平五.礦山壓力與巖層控制[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2009.
[5]張連續(xù)等.錨網(wǎng)索噴支護(hù)技術(shù)在厚煤層底板巷的應(yīng)用[J].陜西煤炭,2013.
[6]張連續(xù)等.破碎圍巖復(fù)合頂板巷道支護(hù)技術(shù)[J].陜西煤炭,2013.