三軟煤層巷道錨網支護技術的應用

崔東

(開灤(集團)蔚州礦業有限責任公司鄭溝灣礦,河北蔚縣 075700)

三軟煤層巷道錨網支護技術的應用

崔東

(開灤(集團)蔚州礦業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。本文闡述了錨網支護理論,討論了三軟煤層巷道錨網支護技術,并簡單介紹了錨網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定,形成一種惡性循環。傳統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,很難保持一個穩固的狀態,極易變形,需頻繁套修。現巷道支護采用錨網支護,屬主動支護,錨網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,將頂板離層穩定控制。三軟煤層巷道錨網支護技術有效提升了巷道的穩定狀況,在煤礦開采過程中是一種安全、穩定、持久的支護方式。

1 三軟煤層支護的基本原理

1.1 錨網支護加固巷道強度

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底板均為軟弱巖層,三軟煤層通常為裂隙發育,內部構造復雜,通過錨網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,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值強度、峰后的強度以及殘余的強度系數,都可能得到提升與鞏固。錨網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,優化巷道的防護狀況。

1.2 錨網支護技術保持圍巖穩固

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定性會產生較大的負面影響,尤其是當煤幫運動、破壞,造成區域較大的破裂區,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 錨網支護高阻力防止圍巖變形

高強錨網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 巷道錨網支護技術

2.1 巷道頂板錨網支護技術

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。當桿體對于圍巖產生了較大的力時,可以有效阻止巖層發生離層,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,實現提高巷道頂板整體安全性的目的。

2.2 巷道兩幫錨網支護

三軟煤層的巷道最突出的表現即為兩幫相對移動,在挖掘期間,由于動壓的作用,可能會產生面積較大的塑性區以及破裂區,在挖掘后期很難保持一個穩定的狀態。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生裂痕,并以數值較小的強度來鞏固圍巖的穩定性。注漿的方式通常為注入高水凝材料來填補發生破碎的圍巖縫隙,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支護技術在三軟煤層的整體防護中都十分關鍵。錨網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,實現了三軟煤層巷道圍巖牢固性、穩定性。

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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月畢業于中國礦業大學,函授采礦工程,從事生產技術管理工作。