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U 36型鋼可縮性支架支護在建興煤礦的技術實踐
發表時間:2018-06-04     閱讀次數:     字體:【

U 36可縮性支架支護在建興煤礦的技術實踐

總工程師----高 宏

(古藺縣建興煤業有限公司)

摘要:建興煤礦根據首采工作面位于向斜軸部附近,從軟巖的特性、三軟煤層巷道圍巖的破壞機理入手,結合建興煤礦的實際情況,闡述了采用u型鋼支架支護,使用錨桿、錨索支護方法、松幫鉆孔卸壓方法和剛柔復合支護方法對巷道進行支護,并取得了成功。并簡要論述了這種方法的支護工藝。通過優化改進,支護效果較為理想,對類似條件巷道掘進有一定借鑒作用。

關鍵詞:u型鋼支架的優點;u型鋼支護方法,復合支護方法

一、礦井概述

  古藺縣建興煤礦位于古藺縣城117o方向,行政區劃隸屬古藺縣水口鎮所轄。屬高瓦斯礦井,設計能力15萬噸/年。該礦井田面積0.644平方公里,可采儲量407.5萬噸。

  二、使用U 36可縮性支架支護技術的必要性

建興煤礦可采C25C24C23C20C17C15C14C13共八層煤層,煤層賦存較穩定。主采C25煤層平均厚度為1.69mC23煤層平均厚度為1.56mC17煤層平均厚度為1.63mC14煤層平均厚度為1.65m共四層煤層;各煤層的頂板多以泥巖或粉砂巖為主,底板多以粉砂質泥巖或炭質泥巖為主,頂底板屬不穩定類型,巷道及硐室支護的難度和破壞程度不斷增加。底鼓是煤礦巷道中經常發生的動力現象, 巷道底鼓使斷面縮小,阻礙運輸、通風和人員行走,工程地質條件較差,施工條件趨于復雜化,管理較難。因底鼓而造成巷道翻修、報廢的現象時有發生,對開采技術是一個非常大的挑戰。

三、使用u型鋼可縮性支架的優點

1、抗壓性強、一次成巷好

U 36型鋼型可縮性支架采用三根u型套袖搭接組合,用鐵卡緊固連接,使支架結構嚴謹、支架所受壓力分散不集中。原因是拱形弧與巷道應力自然拱形受力分布形狀相似,支架受力較為均勻,比礦工鋼梯形支護的抗壓能力強得多。

因為U 36型鋼型拱棚不易變形,抗壓耐用;不象工字鋼棚那樣梁彎、崩親口接卡而腿倒,延長了支護時間,減少了巷道恢復翻挑維修,增長服務年限。

2、安全系數大、降低事故率

U 36型鋼型拱棚每側用兩道鐵卡緊固連接,使支架結構嚴謹,梁腿緊密結合成為一體,整體結合力強,腿子不易被撞掉,支架不易大幅度下沉,而倒掉造成冒頂。

3、安全暢通、行走方便

同樣的中寬,拱棚的采高比礦工鋼梯形棚都高,相對斷面積比它們都大,對通風和行人都有好處。而使用抗壓可縮性u型鋼支護壓力大、巷道受礦壓影響變形嚴重時,可采取拉底辦法仍能恢復原有斷面,并且支架結構不易變動,原有支護強度幾乎不變。

自從使用U 36型鋼型拱棚以來,巷道變形量小,巷道翻修率降低。可見對保證安全通風、安全行人是大有好處的,是值得推廣使用的。

4、支架變形小,質量標準化易保持

由于U 36型鋼棚抗壓強度高,支架保護性能好,變形程度小,掘進施工甚至回采時基本上保持原有狀態,為安全生產提供了質量保證。

四、三軟煤層巷道使用u型鋼可縮性支架支護的實踐

  我礦采用U 36鋼可縮性支架對棚支護與松幫卸壓相結合以及復合鉸接U 36的聯合支護方法,效果顯著。

  1U型鋼支護斷面選擇及支護要求

 (1) 斷面選擇

  由于我礦煤層地質情況非常復雜,巷道支護不單純受煤巖層的重力作用,有時周圍都受到很大的膨脹壓力,有時巷道的側壓力比頂壓大幾倍。我礦最常用的斷面形狀為梯形和拱形。由于這兩種形狀施工方便,斷面有效利用率較高,在一般地質條件下均常采用。對于松軟煤巖層巷道來說合理的選擇斷面形狀有著重要作用。選擇巷道斷面形狀要根據地壓的大小和方向來選擇。若地壓較小,應選用直墻半圓拱形;若巷道周圍均受到很大壓力,則應選擇半圓拱形巷道斷面為宜。

2)具體支護方式    

①支護參數設計    

U36型鋼可縮性架棚支護設計

我礦C25C23C19C14煤層巷道掘進均采用U36型鋼可縮性架棚支護設計。U36型鋼可縮性架棚由1節棚梁2節棚腿組成,斷面形狀為近似直墻半圓拱形,頂部U型鋼經過特殊的加工,使其呈一定的拱形,U型鋼棚間距 0.8m

架棚與煤體之間鋪有兩層塑編網,長 1200mm,寬800 mm,網格規格為30mm×30mm ,網與網搭接長度不小 于100 mm,每隔150 mm 用塑編網帶連接牢固,每三孔連一個死結,聯結間距為100mm,嚴禁串連。    

背板厚度不小于50mm,兩端要穿過U型鋼中心,頂板背板間距中見中100mm,幫部中見中300mm,誤差不大于30mm;背板要垂直于支架杠被,且不得松動(松幫卸壓不受此限);兩邊巖層段可以不用背板背幫,但煤層松散時必須背到底。    

錨桿采用直徑16mm、長1800mm的左旋無縱筋螺紋鋼等強錨桿, 托盤規格為200×200mm 。錨桿間排距為800×800mm)全斷面布置。

采用小斷面,快速掘進的方式進行支護,這樣即可有效控制頂板,又降低了巷道返修率。

   ?支護要求

在煤巖巷道掘進后必須盡快地噴射薄層混凝土封閉圍巖,防止吸水、潮解風化,進一步保護圍巖。然后打錨桿或加金屬網、復噴、架U型鋼支架等,及時構成有足夠支護抗力又有足夠的柔性及可縮性的一次支護。

1、巷道凈高為:2.4m,允許偏差-50mm+80mm,凈寬(下)為3.5mm,允許偏差50mm+80mm,嚴格按巷道中線掘進。

  2、水平巷道支架應垂直巷道頂(底)板,前傾、后仰不得超過±1°;傾斜巷道迎山角按坡度每6°~8°迎1°,誤差不得超過+0.5°。

  3、全斷面鋪設塑料網,網與網之間扣扣相連,雙邊搭接,搭接長度不小于100mm

4、每棚背板18塊(頂、兩幫各6塊),背板間距0.5m。幫頂必須杠被嚴實。

5、支架柱窩深度:設計200 mm,柱窩要挖到實底。

  6、支架間距:0.8m,允許誤差:±100mm, 支柱扎角:15°。

7、木撐桿規格:L=400Φ80mm,安設在頂部梁端2根,兩幫柱腿各2根,梁上距梁端200mm,柱腿上距梁下200mm和底板以上300mm各一根;為防止梁與腿搭接處鐵對鐵打滑,必須加設木墊板。

2U 36型鋼對棚支護施工方法

按所送掘進中線掘進,采用風鎬、手鎬落煤。首先用手鎬刷出梁道,前移前探梁,用前探梁托住新梁,然后把塑料網在新鋼梁上鋪好,護好頂,在確保安全的情況下,迅速掏出柱窩,安設柱腿,上好卡箍,背緊幫頂。然后按棚距800mm逐棚架設。

3、超前支護措施

使用兩根箱型梁,配合四個專用卡子作為臨時支護。卡子位置:前面一個吊掛在迎頭向外第二棚的棚梁上,另一個吊掛在超前支護末端向里第二棚的棚梁上。先對巷道斷面的正頂刷頂,最大空頂距不超過0.6m,待頂刷好后將所架工字鋼棚棚梁及網擔在臨時支護的箱型梁前端,前移臨時支護,使箱型梁一端抵住煤墻,調好中線及坡度把臨時支護背緊背牢,聯好網、背好頂,然后再栽柱腿。背牢幫頂進行永久支護,超前支護與每棚接觸要背緊背牢。

4、松幫鉆孔卸壓技術

我礦C25煤層掘進工作面通過采取松幫卸壓,應用效果顯著。安全可靠程度明顯提高。

1)開孔卸壓實施技術

鉆孔直徑7589mm,鉆孔深度58m,鉆孔間距500mm,鉆孔排距500mm,巷道兩幫各布置3個鉆孔,鉆孔開孔位置距巷道頂梁下方500m處,孔間距500mm

2)松幫卸壓鉆孔滯后迎頭5m作業。

3)為便于對松幫卸壓鉆孔變形情況的觀察,區隊嚴禁將塑料瓶等任何物件塞入卸壓孔中。

4)后巷松幫泄壓孔被壓實后,應及時補孔;初次補孔時間滯后于初次打孔時間約1015天,距掘進頭越近,補孔時間約近。200m的煤層巷道,回采期間需補孔23次,且運輸巷補孔次數多于回風巷12次。采用鉆孔卸壓的方法,則可泄掉大部分側向壓力。

五、剛柔復合支護方法

1)剛柔復合支護中的柔性支護釋放高應力,剛性支護限制其有害變形。通過在頂角布置錨桿,底腳布置錨桿,加強對頂底角“關鍵部位”的支護,使整體耦合,增加巷道整體的穩定性。  

2)通過錨桿或者錨索使關鍵部位支護耦合而使其變形協調,從而限制圍巖產生有害的變形損傷,實現支護一體化、荷載均勻化,達到巷道穩定的目的。通過提高錨桿初錨力、布置底角錨桿及頂角錨索,有效地控制了圍巖變形特別是強烈的底鼓。

3)剛柔復合支護初期讓壓的特點,即圍巖初期變形量較大,充分利用了圍巖自身強度;后期巷道圍巖與剛性支護接觸,變形量減少。因此采用剛柔復合支護以及頂底角疊加支護控制了三軟煤層巷道圍巖變形、保持巷道圍巖穩定,改善了巷道維護狀況。

 六、結論

采用U型鋼對棚支護與松幫卸壓鉆孔相結合及復合鉸接U型鋼的聯合支護方法,能有效的控制了巷道圍巖的有害變形,提高了支護效果,減少了二次支護及巷道的多次修復,降低了巷道維護成本,減輕了工人勞動強度。 因此作為煤礦技術管理人員必須認真學習和研究軟巖施工和支護方面的新理論、新技術和新方法,將科學理論和現場實踐緊密結合,確保煤礦安全高效生產。


 
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