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锚网索支护在工作面巷道中的应用研究

热度0票  浏览1次 时间:2020年9月09日 15:02
李占胜 / 新疆沙湾县恒源煤炭有限责任公司
摘 要:结合某矿煤矿工程案例,对玻璃钢锚杆在其 1403 回风巷道中的应用效果进行具体研究。主要研究内容包括玻璃钢锚杆支护形式及失效形式,经过观测和分析计算,该工程支护可靠度可以达到 0.9614,顶板离层最大位移量为 80mm,证明玻璃钢锚杆可以满足回采巷道支护技术要求。
关键词:玻璃钢锚杆;支护设计方案;可靠度
一、工程支护方案设计
1.1 玻璃钢锚杆支护方式
某矿 1403 工作面回风巷道断面形式为梯形,低帮 3.5m,高帮 4.5m,顶板角 12.53°,巷道宽度为 4.5m。采用玻璃钢锚杆与树脂塑料网作为煤帮的联合支护,在低帮处设计 4根锚杆,在高帮主设计 5 根锚杆,按照排间距 1m×1m 进行布置。顶板采用刚锚杆、刚锚索、钢带和金属网的联合支护形式,在顶板处设计 6 根锚杆和 3 根锚索,锚杆按照排间距1m×0.8m 布置锚杆,锚索按照排间距 3m×1.2m 布置锚索。
工程采用的所有玻璃钢锚杆均能够通过煤矿设备安检中心检测,材料规格参数如表 1 所示。在设备选用方面,主要采用钻头直径为 28mm 的气泵式锚杆钻机,可以满足锚固长度40cm 的施工需求,确保玻璃钢锚杆孔径差符合要求。此外,也可以让锚杆安装施工时的树脂锚固剂得到充分搅拌,从而提高施工质量。
表 1 工程锚杆规格参数
1.2 玻璃钢锚杆支护效果
在该工程中,玻璃钢锚杆支护可靠度的设计值为 0.95。
在玻璃钢锚杆支护方案施工过程中,支护范围为工作面开始到距离工作面 265m 处,经过现场施工和验收后,对其支护效果进行周期为 40d 的观测,统计玻璃钢锚杆的失效形式及破坏数量。按照上述低帮 4 根锚杆、高帮 5 根锚杆的设计方案,在支护范围内共打入 2385 根锚杆。发生各种形式破坏的锚杆数量为 92 根,破坏比例为 3.86%,由此可以计算得出玻璃钢锚杆支护可靠度为 β=1-3.86%=96.14%,大于设计值 95%,符合玻璃钢锚杆支护施工要求。对玻璃钢锚杆具体失效形式及破坏数量的统计结果如表 2 所示。
表 2 玻璃钢锚杆失效统计结果
二、煤帮深部位移观测
为进一步掌握上述工程工作面开采过程中的煤帮、巷道矿压规律及分布情况,对玻璃钢锚杆支护技术的适用性进行判断,该工程还在 2018 年 3 月 27 日至 5 月 7 日之间,对工作面进行了现场实测。
2.1 现场实测
(1)目的
对工作面煤帮表面和深部位移情况进行现场观测,主要目的是掌握工作面推进过程中的煤帮变形情况,根据其变形特征,对煤帮表面和工作面稳定性进行判断,从而确保玻璃钢锚杆支护技术的合理应用
[1-3] 。
(2)内容
现场实测的具体内容是对巷道深部位移进行测量,在每个观测站布设 7 个深部观测点,从深度 7m 到深度 1m 处,按照间隔 1m 进行布点。在井下作业过程中,严格按照要求进行钻孔,在深部观测点处布置多点位移计。采用多点位移计的外端口圆筒将测量钢丝的外露部分套住,并盖上筒盖、做好标记线
[4] 。通过观察外露部分的刻度变化,计算测量读数之差,得出不同测量深度的离层位移量。
(3)方法
该工程共设置了 6 个观测站,两两一组分别布置在回风巷两侧,编号为 H1~H6。三组观测站具体设置在距离工作面10m、25m、45m 处。观测站的钻孔深度为 7m,需要采用接长钻杆进行施工,孔径为 32mm。
2.2 结果分析
在现场实测过程中,因安装方法不当,加上后期破坏问题,H2 和 H4 观测站失效,没有获得测量数据。从其他四个观测站获取的深部位移测量数据来看,基本符合煤帮变形规律,具有一定的工程参考价值。通过对观测站中的多点位移计测量数据进行整理,可以得到煤帮围岩深部基点的位移变化曲线和速度变化曲线,从现场实测结果统计:在工作面的持续推进下,各个深度的测点位移值均出现增加,测点位移变形速度则具有波浪型上升趋势。其中,深度为 1m 处的测点位移值最小,深度为 7m 出的测点位移值最大。随着测点深度的增加,其位移值上升较为平缓。其中,浅部区域的移动速率较大。
经过观测发现,H5 观测站的最大位移值为 120mm,其余三个观测站的最大位移值为 80mm。H5 观测站最大位移值偏高的原因是在测量过程中,地质钻机队在观测站下方进行钻孔抽采瓦斯作业。从位移值变化情况来看,浅部 3m 以内的测点变化较大,深度 4m 以上的测点变化较为平稳。这主要是因为多点位移计筒盖固定在煤帮表面,在煤帮移近过程中固定器会随之移动,所以浅部测点移动速率相对较大,深部测点则相反。
三、结论
(1)从现场统计情况来看,玻璃钢锚杆支护容易出现的失效形式主要包括托盘破裂、托盘碎裂和煤壁松散,玻璃钢锚杆自身出现破断和劈裂等的情况较少。发生破坏的锚杆数量为 92 根,支护可靠度可以达到 0.9614。
(2)从现场实测情况来看,煤帮浅部的测点位移值较大,深部的测点位移值较小,排除其他施工影响因素,最大深部位移值为 80mm。玻璃钢锚杆在煤矿回采巷道中的应用可以满足支护设计要求,为煤帮安全性提供保障。
参考文献:
[1] 李二则 . 玻璃钢锚杆在回采巷道的应用 [J]. 江西煤炭科技 ,2017(03):134-136.
作者简介:李占胜(1968-),男,甘肃秦安人,助理工程师,现任新疆沙湾县恒源煤炭有限责任公司副矿长。



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