| 标题 | 黄岩汇煤矿小煤柱锚注加固技术应用及效果分析 |
| 范文 | 李廷 摘要：为减少采煤工作面间煤柱资源损失，提高采区资源回收率，推广应用小煤柱沿空掘采技术非常必要。而在留设小煤柱掘进期间巷道收缩变形量较大，为确保巷道有效断面，采用锚注技术加固巷道围岩，将巷道围岩变形控制在允许范围内，以满足巷道通风、设备运输等用途需要。2016年在黄岩汇煤矿15113工作面轨道顺槽应用小煤柱锚注加固技术应用，在实际施工中取得好的效果。此项加固技术经济有效，同时有力的支持了小煤柱掘采技术的应用。 Abstract： In order to reduce the loss of coal pillar resources between coal mining face and improve the recovery rate of mining resources， it is necessary to promote the application of small coal pillars along the goaf. During the excavation of small coal pillars， the contraction deformation of the roadway is large. In order to ensure the effective section of the roadway， the anchoring technology is used to strengthen the surrounding rock of the roadway， and the deformation of the surrounding rock of the roadway is controlled within the allowable range to meet the needs of roadway ventilation， equipment transportation and other purposes. In 2016， the application of small coal pillar anchoring and reinforcement technology was applied to the track of the 15113 working face of Huangyanhui Coal Mine， which achieved good results in actual construction. This reinforcement technology is economical and effective， and at the same time strongly supports the application of small coal pillar mining technology. 关键词：小煤柱；锚注加固；安全生产 Key words： small coal pillar；anchor injection reinforcement；safe production 中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）31-0151-03 0 引言 为减少采煤工作面间煤柱资源损失，提高采区资源回收率，黄岩汇煤矿15113工作面轨道顺槽采用留设小煤柱掘进技术，但是在掘进期间，巷道围岩收缩变形严重，实测局部变形达800～1000mm，为此引入锚注加固技术，对变形巷道进行加固，应用该技术后设立观测站观测、分析、总结，发现在实际施工中取得好的效果，巷道收缩变形得到有效控制。 1 工程概况及支护方案选择 1.1 工程概况 黄岩汇煤矿15113工作面轨道顺槽主要用途为工作面回风、设备设施运输、管线敷设等，设计全长2200m；东临15111工作面采空区留设8m净煤柱，南临村庄保护煤柱边界，西为15113工作面实体煤，北临轨道大巷、胶带大巷等三条开拓大巷。 黄岩汇煤矿为煤与瓦斯突出矿井，采煤工艺为综合机械化一次采全高采煤工艺，平均煤厚5.5m，主采15号煤层。15113工作面轨道顺槽沿15#煤层顶板掘进，顶底板岩层岩性为：基本顶为中砂岩或粉砂岩，厚度约6～10m，岩性为灰色厚层状，下部为粒度较细的粉砂岩或细砂岩；直接顶为砂质泥岩，厚度约5～8m，岩性为灰色-灰黑色条带状；直接底为泥岩，厚度约3m，岩性为灰色-黑色薄层状泥岩。 1.2 巷道初始支护方案 15113工作面轨道顺槽设计为矩形断面，设计净断面积18.24m2， 采用锚网索+钢带联合支护方式。15113工作面轨道顺槽支护方案如图1所示。 巷道顶帮锚杆均采用强度为Q500，规格Φ20×2500mm的等強预应力螺纹钢锚杆，间排距=880mm×800mm，每根锚杆使用2支树脂药卷锚固剂，1支K2335和1支K2360。巷道两帮锚杆间排距=850mm×800mm，每根锚杆使用2支K2360树脂药卷锚固剂。安装锚杆时从里向外依次为菱形网片、钢筋梯、预应力蝶形托盘、球形调心垫圈、减摩尼龙垫圈和配套阻尼螺母，要求顶帮锚杆托盘和围岩密贴。 顶板采用Φ21.8×7200mm的高强低松弛预应力钢绞线，间排距=1200mm×800mm，锚杆锚索交错布置。顶帮锚杆设计预紧扭矩为200N·m，锚固力180kN（30MPa）。锚索预紧力200kN（50MPa），锚固力为500kN。 2 锚注加固技术特点分析和锚注加固方案 2.1 经实践分析锚注加固技术特点 ①利用适当比例水泥浆液封闭巷道围岩裂隙，防止围岩风化。②注浆加固后松散状态下的围岩连接成整体，围岩内聚力和内摩擦角等物理性质得到改善，从而提高煤柱整体强度。③由初始状态的加长锚固变为全长锚固，围岩抗压和抗拉力学性质大大提高，原有支护锚杆锚索轴向径向约束围岩能力加强，提高围岩承载能力。 2.2 施工方案 根据施工现场滞后工作面100m，裂隙发育后，采用DN15×4200m注浆花孔钢管管加固，间排距1500×1600mm，右帮（轨道帮）为煤实体，采用？准22×5000mm注浆花孔钢管加固，间排距1900×1600mm。采用425#水泥按水灰比0.45：1注浆加固煤帮。 2.3 材料设备准备及要求 材料设备准备：DN15注浆钢管、42.5#水泥、ACZ水泥添加剂、ZBQ35/4风动注浆泵、风煤钻、？准28PDC钻头、？准19×2000mm麻花钻杆、棉纱等。 2.4 注浆钢管布置技术参数 ①在掘进巷道煤柱侧巷道帮部每排布置2根中空注浆钢管，规格为DN15×4200mm，左帮间排距为1500×1600mm，钻孔大小？覫28mm。上部中空注浆花孔钢管位于顶板下1500mm处，上仰角10°施工，保证锚注加固在顶板岩层中，下部注浆管与巷道表面垂直布置。每空注浆量约0.3-0.5吨。 ②在掘进巷道实体煤侧巷道帮部每排布置2根中空注浆花孔钢管，规格为DN15×4200mm，间排距为1900×1600mm，钻孔大小？覫28mm。上部中空注浆花孔钢管位于顶板下700mm处，上仰角10°钻孔，下部锚索与巷道表面垂直布置。每空注浆量约0.3-0.5吨。（布置详见2图） 3 煤柱锚注加固矿压监测及分析 3.1 观测内容及方法 3.1.1 巷道顶板离层量 ①观测仪器：T型离层仪，长测筒量程0-180mm，短测筒量程0-120mm。 ②离层仪安装技术要求：巷道每隔50m安装一个顶板离层仪。在构造处适当增加，离层仪深基点8m，浅基点3m。 ③观测方式：掘进期间距离工作面迎头50m范围内的离层仪每天观测一次，连续观测不小于一周，变化量稳定后改为每周一次，若有异常变化时必须每天观测一次。 ④数据处理：定期观测数据并记录，根据离层仪读数分析离层数据并绘制离层曲线，顶板离层仪离层值超过50mm时，要停止掘进，采取措施进行处理，离层值超过100mm时，必须立即撤出人员，及时汇报调度室和矿总工程师，组织技术人员采取措施进行处理。 3.1.2 顶底板及两帮相对移近量监测 ①观测仪器：钢卷尺。 ②测站布置要求：15113轨道顺槽每50m布置一个全断面观测站，在测站顶板和两帮固定位置挂线。 ③观测方式：利用钢卷尺测量巷道两帮到和顶底板收敛距离，测站每7天观测一次，并记录数据。 ④数据处理：比较测量值与初始值，两帮移近量超过200mm时采取帮部补强措施，底鼓量超过300mm时进行卧底处理。 3.2 巷道围岩位移变化观测结果及分析 15113轨道顺槽分别在巷道100m、200m、300m、400m、500m、600m和处布设6个测站，2号测站、3号测站、4号测站得到的观测数据曲线如图3所示。 采用锚注加固技术后，每月进行矿压监测总结分析发现15113轨道顺槽小煤柱围岩状况得到极大改善，巷道收缩变形量大幅缩小，实测巷道围岩在50～60天后趋于稳定，最大变形量控制在250～350mm左右，围岩收缩得到控制，取得良好效果，锚注加固技术应用取得成效。 4 锚注加固技术评价及改进方向 小煤柱优化后回采煤量对比原设计增加了42万吨，回采率由原有的93%增至96%，工作面煤炭回收率明显提高、创造经济效益明显，因此小煤柱锚注加固技术在本矿值得推广应用。分别从以下三方面的评价： ①支护效果：经过施工现场实践，采用锚注加固后小煤柱在掘进、回采期间变形量均得到控制，围岩稳定状况得到极大改善，可以满足安全生產要求； ②技术可行性：在原有锚网索支护基础上，增加锚注技术，形成联合支护，在掘采期间矿压控制方面取得突破，同时技术操作和管理可行，可以在本矿区大范围推广； ③经济收益：黄岩汇煤矿15113轨道顺槽小煤柱锚注加固支护增加部分费用，但是增加了回采煤量，若按净利润300元计算，每个工作面增收1.26亿。 参考文献： [1]周学斌，冯国海.软岩巷道合理监测监控技术研究[J].煤矿开采，2009，14（6）：73-75. [2]钱鸣高，等.矿山压力与围岩控制[M].中国矿业大学出版社，2003. [3]冯书冬.锚注支护技术在巷道修复加固中的应用[J].城市建设理论研究，2011，30. [4]杨鹍，周地全.井巷锚注加固技术应用评价与发展前景[J].中国新技术新产品，2011，16. |
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