不同类形“钢带”在锚网支护巷道中的应用

周煜博

(中国矿业大学应用技术学院,江苏省徐州市,221116)

不同类形“钢带”在锚网支护巷道中的应用

周煜博

(中国矿业大学应用技术学院,江苏省徐州市,221116)

在王庄煤矿井下现场对双筋双梁钢带、单筋单梁钢带和W钢带进行了应用试验。经对比分析,认为双筋双梁钢带制作节省钢材,且支护退让性较小,可以减少后期的维护,能够有效控制巷道变形,适合在特殊地质条件下应用。

巷道支护 锚网支护 单筋单梁钢带 双筋双梁钢带 W钢带 应用试验

山西潞安集团公司王庄煤矿核定生产能力为710万t。从1998年开始,掘进巷道从工钢棚支护逐渐转变为锚网支护。随着矿井的不断延伸,巷道受回采和地质构造等特殊条件的影响,承受的压力也越来越大,为了保证井下巷道的支护效果,技术人员在王庄煤矿全锚支护巷道中对单筋单梁钢带、双筋双梁钢带和W钢带进行了试验。

1 现场试验

1.1 现场地质概况

王庄煤矿5204工作面所采煤层为沁水煤田3#煤层,赋存于二叠系山西组中下部地层中,属陆相湖泊型沉积,煤层厚度稳定,平均厚度6.75 m,容重1.35 t/m3。5204通风巷沿煤层底板掘进,巷道断面为4.0 m×3.2 m的矩形断面,采用全锚网支护,且前进方向左帮与掘进中的5204瓦斯巷(沿煤层顶板布置巷道)相距16.5 m宽的净煤柱,前进方向右帮与5206已采工作面相距5 m宽的净煤柱。该巷道煤体松软,节理发育充分,受5206工作面回采影响及5204瓦斯巷掘进影响,在掘进过程中矿压显现明显,巷道帮顶变形大。

1.2 现场试验

为保证5204通风巷的安全掘进和支护效果,对该巷道分别进行了双筋双梁钢带、单筋单梁钢带和W钢带的支护试验,图1为三种试验“钢带”结构示意图。

三种“钢带”的试验区段长为250 m,在5204风巷的支护布置如图2、图3和图4所示,锚网支护巷道的支护参数见表1。施工过程中严格按要求安设各种矿压监测仪器(顶板离层仪、表面位移测站、测力锚杆及液压枕),并且每班指派专人对试验区段内的所有矿压监测仪器进行观测记录。

表1 5204通风巷试验区段锚网支护设计参数表

图1 三种试验“钢带”结构示意图

1.3 试验结果

通过对各试验区段矿压监测仪器的观测,各区段巷道顶板离层、压力、两帮及顶底板位移变形量统计结果见表2。

表2 5204风巷试验区段矿压监测统计表

2 试验结果分析

2.1 全锚网+单筋单梁钢带段测试结果

(1)工人劳动强度小,单筋单梁支护退让性大,在围岩变形时,能保证锚杆支护性能不受破坏。如锚杆损坏后,补打锚杆可以达到原支护效果。

(2)梯子梁强度不够,容易出现断裂现象,后期维护工作量大;巷道变形值较大,巷道整体感观不好;锚杆(索)打设数量多,工作效率低。

(3)在巷道矿压显现不明显、层节理发育不充分的情况下使用最为合适。

2.2 全锚网+W钢带段测试结果

(1)W钢带质量大,工人劳动强度大;W钢带支护退让性小,在巷道围岩变形时,钢带、锚杆受力大;出现宽帮高顶时,W钢带不易贴面;打锚杆时,托盘面积大,应力多集中在锚杆上,造成钢带撕裂、锚杆断裂现象严重,巷道后期维护工作量较大。锚杆、钢带损坏后补打锚杆不能达到原支护效果。

(2)在煤体破碎、打设锚杆难以在围岩中形成拱形梁作用时,W钢带可以有效提高岩石整合性,因此,该种支护适用于煤体破碎、压力不大的掘进巷道中。

2.3 全锚网+双筋双梁钢带段测试结果

(1)工人容易操作;锚杆和梯子梁断裂现象少,后期维护工作量小。

(2)巷道有一定的变形,但变形值相对小。

(3)支护形式灵活,在围岩变化时双筋双梁钢带的支护退让性、维护强度均能达到一定程度,锚杆、钢带破坏时补打锚杆可以达到原支护效果。在巷道煤岩层理、节理发育、矿压较大时可以通过增加锚杆(索)数量来加强支护。

3 结论

(1)双筋双梁钢带采用ø14圆钢焊制而成,与W型钢带相比,可节约钢材60%～70%。

(2)双筋双梁钢带与单筋单梁钢带相比增加了梯子梁强度,减小了断裂现象发生;且梯子梁变形范围较小,支护退让性较小,能有效控制巷道变形。

(3)双筋双梁钢带与W型钢带相比,支护退让性较大,起到了一定释放围岩压力的作用,减少了巷道的后期维护支出。

(4)双筋双梁钢带制作相对简单,长度及限位孔间距不受巷道宽度、高度及 锚杆间距等环境条件的影响。

(5)采用双筋双梁钢带施工,能保证锚杆支护性能不受破坏,并可将补打锚杆联结起来继续组成一个整体承载结构。

双筋双梁钢带的研发及使用,不仅保证了井下巷道的支护效果,而且能够满足矿井特殊地质条件下支护的需要,提高了煤矿掘进支护装备的技术水平,在煤巷掘进方面,具有更加广阔的推广应用前景。

"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,中国矿业大学应用技术学院07级采矿工程2班本科在读。

(责任编辑 张毅玲)