深部綜采工作面頂板錨桿錨索加固技術(shù)研究與應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯深部綜采工作面頂板錨桿錨索加固技術(shù)研究與應(yīng)用【摘要】隨著煤礦開采深度增加，綜采工作面頂板控制成為安全生產(chǎn)控制重點，為此，研究深井綜采面破碎頂板錨桿錨索加固的新技術(shù)，從而安全經(jīng)濟(jì)地控制深井復(fù)雜工作面的破碎頂板，實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】綜采工作面；頂板；錨桿錨索加固；安全高效生產(chǎn)

1.概述

綜采面冒頂一般是局部的，由地質(zhì)構(gòu)造、巖性局部惡化、部分支架失效等引起。冒頂后形成的自由面更促使煤體上方的巖體松塌，在支架尚未前移支撐前就向內(nèi)擴(kuò)展，一處冒頂能造成整個工作面無法推進(jìn)。

傳統(tǒng)的頂板控制方法頂板控制效果不好，安全可靠程度不高，綜采工作面生產(chǎn)能力難于有效發(fā)揮；使用馬利散注漿加固破碎頂板雖然效果較好，但馬利散非常昂貴，而且馬麗散藥劑具有腐蝕性，注漿工藝也相對復(fù)雜，對生產(chǎn)組織有一定影響，嚴(yán)重制約其全面推廣應(yīng)用。為此，研究深井綜采面破碎頂板錨桿錨索加固的新技術(shù)，從而安全經(jīng)濟(jì)地控制深井復(fù)雜工作面的破碎頂板，從而安全高效地組織生產(chǎn)。

2.錨桿錨索支護(hù)原理

錨桿支護(hù)是通過圍巖內(nèi)部的桿體，改變圍巖本身的力學(xué)狀態(tài)，提高圍巖的強度，從而在巷道周圍巖體內(nèi)形成一個完整穩(wěn)定的承載圈，與圍巖共同作用，達(dá)到維護(hù)巷道的目的。錨桿支護(hù)起到了主動加固圍巖的作用。如何正確認(rèn)識錨桿及錨桿系統(tǒng)的作用機理，對于正確地設(shè)計和應(yīng)用錨桿支護(hù)，最大限度地發(fā)揮錨桿系統(tǒng)的主動支護(hù)能力，具有非常重要的意義。

錨桿支護(hù)理論分傳統(tǒng)錨桿支護(hù)理論、圍巖松動圈支護(hù)理論、軟巖工程力學(xué)理論，其中傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)理論分為懸吊理論、組合梁理論、組合拱（壓縮拱）理論、最大水平應(yīng)力理論、圍巖強度強化理論和預(yù)應(yīng)力支護(hù)理論等。

3.錨桿錨索支護(hù)工藝及技術(shù)參數(shù)

錨桿錨索支護(hù)是一種主動支護(hù)方式，能夠有效改善頂板穩(wěn)定性。斷層破碎帶及漏冒頂茬附近施工頂板錨桿錨索后，煤壁頂板的穩(wěn)定性顯著增強，煤壁區(qū)（支架梁前）漏冒頂現(xiàn)象得到有效控制，漏冒頂范圍得到控制并逐漸減小，直到漏冒頂現(xiàn)象消除，工作面得以正常組織生產(chǎn)。

錨桿錨索支護(hù)使用φ20mm×2200mm的左旋無縱筋等強錨桿及其相配套的碟形托盤和木托盤，中速樹脂藥藥卷，型號Z2370，錨桿間距0.75m，排距0.6m，與頂板呈60～75°夾角（斜向煤壁），斷層面兩側(cè)或冒頂茬兩側(cè)的錨桿錨索分別向兩側(cè)斜（與頂板呈60～75°夾角）。使用φ18.9mm×4000mm鋼絞線及錨索托板，中速樹脂藥藥卷，型號Z2370，錨索間距3m，排距1.2m。每進(jìn)1刀打一次錨桿，一架打兩個錨桿；每進(jìn)2刀打一次錨索，兩架打一個錨索，即錨桿間距，錨桿錨索與頂板呈60～75°夾角（斜向煤壁），斷層面兩側(cè)或冒頂茬兩側(cè)的錨桿錨索分別向兩側(cè)斜（與頂板呈60～75°夾角）。同時用木錨桿（長度1.6m）配合水泥藥卷打幫錨桿護(hù)幫，三花眼或五花眼布置，眼距0.5m。

針對2煤為復(fù)合頂板，2煤頂板的破碎程度要比7煤和9煤嚴(yán)重得多，在選擇錨桿錨索參數(shù)時應(yīng)充分考慮復(fù)合頂板的特點，錨桿長度和錨索長度均有所加長，錨索加密。錨桿間距0.75m，排距0.6m，錨索間距1.5m，排距1.2m，即每進(jìn)1刀打一次錨桿，一架打兩個錨桿；每進(jìn)2刀打一次錨索，一架打一個錨索。錨桿錨索與頂板呈50～60°夾角（斜向煤壁），斷層面兩側(cè)或冒頂茬兩側(cè)的錨桿錨索分別向兩側(cè)斜（與頂板呈50～60°夾角），以確保錨桿錨索加固效果。同時用木錨桿（長度1.6m）配合水泥藥卷打幫錨桿護(hù)幫，三花眼或五花眼布置，眼距0.5m。采取打錨桿錨索對深部2煤綜采面破碎頂板加固后，頂板加固效果非常好，頂板的穩(wěn)定性顯著增強，配合支架初撐力管理和及時移架等措施，頂板得到有效控制，漏（冒）頂隱患基本消除，工作面得以安全順利推進(jìn)。

在施工過程中，打完一排錨桿錨索后，采煤機滾筒貼著第一排頂錨桿錨索割煤帶壓擦頂移架，再打第二排錨桿，再割煤帶壓擦頂移架，以后每割一刀打一排錨桿、每割兩刀打一排錨索。工作面出現(xiàn)全巖或半煤巖時，破巖段必須打眼放松動炮，松動巖石后再用采煤機破巖裝巖，嚴(yán)禁用采煤機強行破巖。

4.綜合效益分析

4.1安全效益

深井綜采面破碎頂板錨桿錨索加固技術(shù)可以有效控制綜采面破碎頂板，可以有效防止煤壁片幫、支架梁前頂板漏頂和冒頂，防止因煤壁片幫和梁前漏頂冒頂而發(fā)生傷人事故，職工身體健康和生命安全得到了有效保障，有利于促進(jìn)煤礦安全管理工作，其安全效益是巨大的。

4.2經(jīng)濟(jì)效益

如果采用人工做超前扶超前棚超前支護(hù)煤壁區(qū)頂板的方法，第一次做超前檔寬度2.4m，夠向前推進(jìn)4刀。為保證施工安全，人工做超前扶超前棚必須從上向下逐棚進(jìn)行，在傾斜煤層綜采工作面條件下，為防止片幫冒頂滾矸事故的發(fā)生，通常只能安排一個茬口施工，一個茬口每個小班可以做超前檔2～4架，做完成超前檔最快需要兩個小班時間。如果采取打錨桿錨索護(hù)幫護(hù)頂，也是向前推進(jìn)4刀，打4排錨桿、兩排錨索，最多需要4個小時也就是半個小班時間，影響生產(chǎn)時間多，用工少，勞動強度低。

人工做超前用工字鋼梁扶超前棚，工字鋼梁無法回收，材料費用比打錨桿錨索費用略大。采用錨桿錨索支護(hù)技術(shù)護(hù)幫護(hù)頂比做超前棚超前護(hù)頂節(jié)省一個半小班，可多出四刀煤。更為重要的是，使用錨桿錨索支護(hù)技術(shù)，能夠及時的控制住頂板，防止出現(xiàn)煤壁片幫掉頂，杜絕冒頂事故，使綜采面能夠順利向前推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

5.結(jié)論

深井綜采面破碎頂板錨桿錨索加固技術(shù)研究與應(yīng)用的生產(chǎn)實踐中表明：

5.1深井綜采面破碎頂板錨桿錨索加固技術(shù)是一種安全高效的破碎頂板加固新技術(shù)，具有成本低、操作方便、省工省力、既經(jīng)濟(jì)又安全高效的優(yōu)點，對生產(chǎn)組織影響小，有利于工作面實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)。

5.2與人工刷幫扶棚做超前檔等傳統(tǒng)方法相比，破碎頂板錨桿錨索加固具有加固效果好，效率高，成本低等優(yōu)點，有利于工作面實現(xiàn)高效生產(chǎn)。

5.3與馬利散加固技術(shù)相比，錨桿、錨索支護(hù)技術(shù)具有成本低廉，經(jīng)濟(jì)