开拓巷道快速穿越煤层支护技术研究与应用

2012-01-17张建康

山西焦煤科技 2012年11期

张建康

(西山煤电(集团)有限责任公司东曲矿，山西古交 030200)

提高复杂条件下开拓巷道的掘进速度，对于保证矿井正常的采掘衔接有着十分重要意义，特别是开拓巷道上、下山如何快速穿越煤层，提高掘进速度，保证施工安全就显得尤为重要。西山煤电(集团)公司东曲矿开拓一队在一采区9#煤回风巷穿越煤层时，克服地质构造条件复杂，岩石松软破碎、巷道压力大等困难，用“锚网喷”施工方法，仅用10天，就顺利穿越8#煤层厚约2．8 m，巷道长度40余m。通过实践，分析总结出了一套采用锚网喷支护的快速穿越煤层巷道施工方法，具体介绍如下：

1 工程概况

一采区9#煤1#回风联络巷属东曲矿开延重点工程，要求在较短的时间内完工，工期要求紧，回风联络巷设计为直墙半圆拱形巷道，巷道净宽4．5 m，净高2．8 m。支护形式为锚喷支护和架棚支护，坡度为20°上山，巷道倾斜布置由下往上一次穿越过8#煤，8#煤层为该矿主要可采煤层之一，如果采用锚网喷支护，煤层巷道前后5．0m，提前采用锚网喷支护，穿层巷道总长度为40．0 m;采用锚棚联合支护施工方法，需U形金属拱形棚子80架，投入的金属棚子、锚杆等占用大量的资金，造成开拓成本增加。如果采用锚网喷联合支护技术，合理的组织施工，就能提高生产效率，减少劳动强度，从而降低开拓材料成本。

2 施工工艺

1)支护材料。锚网喷支护：用d6 mm钢筋网，网孔为100 mm×100 mm，网片搭接长度为200 mm，采用14#铅丝双股绑牢。锚杆采用d18 mm×1 800 mm左旋螺纹钢锚杆，托板为10 mm厚钢板压制成100 mm×100 mm的“凸”型托板;锚索采用d17．8mm×4 500 mm钢绞索制成，托板采用厚18 mm，长宽为250 mm×250 mm钢板制作;药卷为 msck2360型、msk2380型两种。

采用P042．5R普通硅酸盐水泥，粒径小于5 mm的粗砂，5～10 mm碎石，阳泉争时牌速凝剂，掺量为水泥重量的3% ～4%，山西新型混凝土材料厂生产的XPM添加剂，掺量为水泥重量的5%，可达到速凝、止水及减少回弹量的目的。砼重量配合比为(水泥∶XPM)∶砂子∶石子 =(1∶5%)∶2．65∶2．05，水灰比0．4 ～0．5，砼标号为 c20。

锚棚支护：U型金属棚为12#槽钢加工制作，分为1/4拱2个，棚腿2根;水泥背板规格为50×150×500;其它支护材料与锚网喷支护材料相同。

2)临时支护。锚网喷支护：放炮后若顶板完整，即采用锚杆+网片进行临时支护，要坚持敲帮问顶制度，找掉活石浮矸，支护顺序为先顶后帮。放炮后若顶板破碎，挂网打锚杆困难时，可采用先初喷30～50 mm厚的封闭浆，然后再挂网打锚杆，锚杆间排距800 mm×800 mm，呈“三花”型布置，锚杆每圈平均为12．5根。

锚棚支护：采用初喷30～50 mm厚的封闭浆作为临时支护。

3)永久支护。锚网喷支护：循环进尺为2 m，在挂网打锚杆的基础上，先初喷30～50 mm，再复喷至100 mm成巷。

锚棚支护：循环进尺为1 m，放炮后若顶板完整，即开始架棚、打锚杆、铺设水泥背板，充填不燃支护层，先初喷，再复喷成巷;顶板破碎时，在初喷的基础上进行架棚、铺设水泥背板，充填不燃支护层，先初喷，再复喷成巷。

4)临时支护、永久支护与工作面之间的关系。锚网喷支护、锚喷网支护、复喷砼最大距离拱部不超过4 m，墙部不超过25 m;锚杆支护放炮前距工作面不超过700 mm，放炮后距工作面不超过2 700 mm。

锚棚支护：初喷砼紧跟至工作面迎头。金属棚至工作面最大距离放炮前不超过0．4 m，放炮后不超过1．4 m。

3 支护成本与效益对比

1)支护成本明细表见表1，表2。

表1 锚网喷支护成本明细表

2)经济效益与社会效益。

a)经济效益(不含人工费)。锚网喷支护延米比架棚支护节约成本2 440元。b)社会效益。断面收缩率低，较好地保持了巷道的稳定;改善了围岩的物理力学性能，将松散的围岩结合成整体，从而形成可靠有效的结合拱结构，提高了支护的承载能力和稳定性，降低了底鼓应力的集中度，有效地控制了巷道的变形量。c)在施工同类型巷道中具有较高的推广应用价值。