綜放回采巷道桁架錨帶網(wǎng)支護研究

1、綜放回采巷道桁架錨帶網(wǎng)支護研究 1、問題的提出兗州礦務(wù)局厚煤層綜放采煤法自1992年在興隆莊礦試驗成功以來，由于高產(chǎn)高效、安全低耗和能適應(yīng)煤厚變化等優(yōu)點，顯示出強大的生命力，迅速發(fā)展成該局主要的采煤方法。在發(fā)展過程中也出現(xiàn)了不少新問題，回采巷道支護問題就是其中之一。該局現(xiàn)普遍采用梯形礦工鋼棚支護，與綜放采煤法不相適應(yīng)主要表現(xiàn)在如下幾個方面：（1）回采巷道超前替棚支護工作量大，占用時間長，直接影響了綜放面的快速推進和高產(chǎn)高效能力的進一步發(fā)揮；（2）不能主動加固圍巖和充分利用圍巖自承能力，因而掘進冒頂嚴重，并導(dǎo)致頂煤自燃發(fā)火；（3）斷面收縮率大，不適應(yīng)綜放采煤法對通風(fēng)、運輸及設(shè)備搬運安裝等方面的要

2、求；（4）消耗鋼材多，支護成本高；（5）棚子及圍巖變形嚴重，維護工作量大，占用人員多；（6）端頭維護工勞動強度大，超前替棚作業(yè)人身安全隱患大。針對上述問題，我們提出一種新型支護方式桁架錨帶網(wǎng)支護。2、桁架錨帶網(wǎng)支護作用原理桁架錨帶網(wǎng)支護的關(guān)鍵構(gòu)件是桁架錨桿。桁架錨桿一般由兩根頂板斜錨桿和一根水平拉桿及托盤組成，如圖1所示。在斜錨桿和水平拉桿作用下，桁架錨桿支護系統(tǒng)對頂板中部產(chǎn)生壓縮和托頂作用，增大了頂板裂隙體中的壓應(yīng)力和摩擦力，減小甚至抵消了頂板中部的可能產(chǎn)生的拉應(yīng)力。兩根斜錨桿通過拉桿協(xié)調(diào)受力，且具有一定的柔性，允許頂板適量下沉，在下沉過程中頂板裂隙體摩擦力增大，產(chǎn)生自鎖作用，從而能夠有效地

3、維護高應(yīng)力區(qū)的破碎頂板。鋼帶及金屬網(wǎng)的作用在于增加單體錨桿間的聯(lián)系，防止錨桿間圍巖松脫冒頂。3、綜放回采巷道桁架錨帶網(wǎng)支護研究以興隆莊礦五采區(qū)綜放回采巷道為研究對象，運用數(shù)值模擬方法(flac軟件)模擬研究了如下內(nèi)容。3.1圍巖穩(wěn)定性與斷面高寬比數(shù)值模擬限于斷面積12m的矩形和梯形斷面。對高寬比分別為0.47、0.67、0.75、0.84、0.91、1.33和2.08等7種矩形斷面的模擬分析表明：合理的斷面高寬比為0.75。進一步模擬上寬3.4m、下寬4.2m、高2.8m、平均高寬比為0.75的梯形斷面表明：梯形斷面優(yōu)于矩形斷面。3.2系統(tǒng)錨桿支護參數(shù)與圍巖穩(wěn)定性有關(guān)文獻研究表明，對彈模為5.

4、 4gpa的軟巖試塊，系統(tǒng)錨桿合理的參數(shù)范圍為：l/e且e0.9-1.2m (l為錨桿長度，e為錨桿間距)。煤體的彈模一般小于5.4gpa，布置系統(tǒng)錨桿加固煤體可參考該范圍取值。為了具體確定l、e及l(fā)/e值，模擬了表1所列的16種系統(tǒng)錨桿支護方案。結(jié)果表明：方案6即l=2. lm，e0. 7m, l/e=3. 0圍巖穩(wěn)定性最好。3.3頂板下沉量(u)與桁架錨桿傾角（）及拉桿預(yù)緊力（t）的關(guān)系為研究頂板下沉量隨桁架錨桿傾角及拉桿預(yù)緊力的變化，模擬了桁架錨桿傾角分別為40、45、50、55、60、65和70時7種情況及拉桿預(yù)緊力從0kn、10kn、20kn、30kn到90kn等8個方案，結(jié)果表明：

5、合理的桁架錨桿傾角1560，適宜的桁架拉桿預(yù)緊力t40-50kn。3.4圍巖收斂變形量與錨桿預(yù)應(yīng)力f的關(guān)系為研究綜放回采巷道頂?shù)滓平考皟蓭鸵平侩S錨桿預(yù)應(yīng)力f的變化，又模擬了錨桿預(yù)應(yīng)力分別為0kn、10kn、30kn、50kn、70kn、90kn和110kn時7種情況，結(jié)果如圖2所示。當錨桿預(yù)應(yīng)力f60-70kn時，增加預(yù)應(yīng)力對圍巖控制效果作用顯著；反之，對圍巖控制效果不明顯，故適宜的錨桿預(yù)應(yīng)力為6070kn。3.5桁架描帶網(wǎng)支護系統(tǒng)參數(shù)根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，設(shè)計出綜放回采巷道桁架錨帶網(wǎng)支護方案，如圖3所示。桁架錨帶網(wǎng)支護系統(tǒng)參數(shù)如下：（1）頂板桁架錨桿支護參數(shù)：桁架錨桿：選用20、長2.35變形螺紋鋼，傾角55；錨固方式：樹脂藥卷加長錨固（采用k2335和z2370各一支），拉桿：采用14圓鋼每架兩根，長2.5m；桁架托盤：采用zg270500材料鑄造。（2）頂板鋼帶錨桿支護參數(shù)：鋼帶錨桿：選用2.0，長2.0m變形螺紋鋼，傾角分別為70、80、90，錨桿間距700mm，排距1.4m，錨固方式同桁架錨桿；鋼帶：采用bhw28033400w型鋼帶（橫向）和bhw2803850w型鋼帶（縱向）兩種；托盤：采用bhtb型鑄造托盤；金屬網(wǎng)：采用106080mm、網(wǎng)片為3600800mm的菱形鐵絲網(wǎng)。（3）兩