三软煤层巷道锚网支护技术的应用

崔东

(开滦(集团)蔚州矿业有限责任公司郑沟湾矿,河北蔚县 075700)

三软煤层巷道锚网支护技术的应用

崔东

(开滦(集团)蔚州矿业有限责任公司郑沟湾矿,河北蔚县 075700)

由于三软煤层巷道的特殊性质,致使周围岩石的承受能力较弱,选用一种坚固有效的支护方式是开掘三软煤层的关键。本文阐述了锚网支护理论,讨论了三软煤层巷道锚网支护技术,并简单介绍了锚网支护以及注浆加固技术,提高了巷道支护强度。

三软煤层 锚网支护 技术应用

三软煤层的周围岩石质地不均匀,极其容易导致整体下陷,内部结构的变形致使重心移位,使整个煤层结构更加不稳定,形成一种恶性循环。传统的巷道通常采用旧式的工字钢支架,属被动支护,支架在煤层开采后的较长的一段时间内,很难保持一个稳固的状态,极易变形,需频繁套修。现巷道支护采用锚网支护,属主动支护,锚网支护技术能够满足三软煤层的特殊性,具有较强的抗压性,同时可以提高岩石周围的力学参数,将顶板离层稳定控制。三软煤层巷道锚网支护技术有效提升了巷道的稳定状况,在煤矿开采过程中是一种安全、稳定、持久的支护方式。

1 三软煤层支护的基本原理

1.1 锚网支护加固巷道强度

三软煤层指的是在煤矿开采过程中遇到的比较软的顶板岩层、软的主采煤层以及软的煤层底板岩层。一般情况下,具有三软特征的煤矿煤层和顶底板均为软弱岩层,三软煤层通常为裂隙发育,内部构造复杂,通过锚网支护可以有效地提升锚固体的承受能力,其中,包括了锚固力整体被破坏前后的参数,特别是对岩体内部的摩擦角度又明显的提升,而内聚力的增大则比较小,锚固部分的内部岩体的数值强度、峰后的强度以及残余的强度系数,都可能得到提升与巩固。锚网支护可以导致围岩单一的或者对应的应力转化为三个方向的作用力,进而来增强围岩的承重,优化巷道的防护状况。

1.2 锚网支护技术保持围岩稳固

通常情况下,三软煤层的巷道两帮的强度往往低于顶板的岩层的硬度,作为巷道围岩中最薄弱的部分,极其容易被破坏而失去基本防护能力。由此可见,巷道两帮的变形对于顶部的稳定性会产生较大的负面影响,尤其是当煤帮运动、破坏,造成区域较大的破裂区,顶部失去了承重支撑力,顶板离层会被损害,顶部的岩层的承重能力明显下降,严重会造成局部冒顶和片帮。因此,保证巷道两帮的稳固性是保证有效支撑的重要途径,在煤层挖掘巷道后,将两帮支护作为重要支护部位,提高两帮的强度,煤体残余的硬度和支撑强度。这样可以有效控制两帮的墙体破损,提高承重效果,是在三软煤层中控制巷道围岩的重要方式。

1.3 锚网支护高阻力防止围岩变形

高强锚网支护可以有效提高围岩的整体强度,但通过较大的支护阻力来控制支护体、提高三软煤层的巷道支护强度,在特殊情况下也会发生不可避免的扭曲变形。除此之外,回采巷道的运行时间较短,这也就决定了对于巷道侧面的尺寸要求不高,可以承受一定范围的变形。因此,在三软煤层巷道锚网支护技术应用中,通常需要较大的阻力以抵抗巷道变形,保证围岩的变形力量能够得到分散,防治支护在承受高压下而被损害,围岩变形或者坍塌。

2 巷道锚网支护技术

2.1 巷道顶板锚网支护技术

在实践中,三软煤层的巷道顶部顶板的牢固性与稳定性都比较弱,采用树脂全长锚固高强锚杆支护来巩固顶板。高强锚杆全长锚在岩层的任意一点即可以固定,并且变形比较小。当杆体对于围岩产生了较大的力时,可以有效阻止岩层发生离层,因此顶部岩层强度和硬度都会明显上升,最大程度降低顶部的下沉。同时,巷道顶板两角设与顶板75度角锚杆增加支护范围,减少了两帮所受压力,避免了两帮受到过于集中力量的损坏,实现提高巷道顶板整体安全性的目的。

2.2 巷道两帮锚网支护

三软煤层的巷道最突出的表现即为两帮相对移动,在挖掘期间,由于动压的作用,可能会产生面积较大的塑性区以及破裂区,在挖掘后期很难保持一个稳定的状态。通过利用可以伸缩的锚杆来进行支护,达到高阻让压支护,两帮上部锚杆(与帮夹角75度)与顶锚杆、角锚杆形成扇形支护,减小两帮抗压强度,在为岩体两帮提供较大的支护阻力时,使用锚杆木托板:长×宽×高=350×200×50mm,在一定范围内允许两帮存在一定变形。通过采取树脂加长锚固,可以扩大锚固与煤体的接触的面积,提高两帮锚杆的锚固力。由此可见,在三软煤层可以利用的锚固长度通常为1500-2200mm,以匹配锚杆的极限拉力。

2.3 煤体注浆加固支护

注浆的方式可以有效地提高巷道围岩的强度,三软煤层在巷道挖掘过程中,在比较浅的地方,围岩会因为巨大的压力而产生裂痕,并以数值较小的强度来巩固围岩的稳定性。注浆的方式通常为注入高水凝材料来填补发生破碎的围岩缝隙,通过注浆材料的粘合效果,在实践中的结果显示可以提高凝固体的强度以及硬度,这样弥补了围岩发生破坏而导致的负面影响,围岩通过物理以及化学作用,转变成硬度较高的固体。高水凝材料在对于巷道两帮的缝隙填补方面,都可以通过注浆来巩固,加固的厚度可以达到2-3m,凝固体可承受的强度可以达到2-3Mpa,保障了巷道两帮的稳固性。同时,两帮的煤体通过注浆的方式,不仅提高了受力强度,而且一定程度还增强了煤体与树脂锚固剂之间的粘合力,加长了锚固长度。

3 结语

三软煤层的巷道顶板以及两帮通常会因为变形和相互影响,任何一方面失去了稳定性,必然会导致整体巷道围岩的危险,因此顶板以及两帮的锚网支护技术在三软煤层的整体防护中都十分关键。锚网支护技术不仅有效增强顶板的强度,而且控制住顶板的离层,保证顶板的稳固性与安全性。同时,注浆加固的方式可以拉长锚杆支护的两帮,提升了软煤体的强度,实现了三软煤层巷道围岩牢固性、稳定性。

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崔东(1985年01月10日—),男,籍贯:山西大同,采煤助理工程师,2012年1月毕业于中国矿业大学,函授采矿工程,从事生产技术管理工作。