大傾角煤層過斷層支護(hù)技術(shù)

大傾角煤層過斷層支護(hù)技術(shù)(新疆焦煤集團(tuán)2130煤礦,新疆烏魯木齊830025)摘要:針對(duì)新疆焦煤集團(tuán)2130煤礦24221工作面遇大面積地質(zhì)變化帶時(shí)難以推進(jìn)的實(shí)際問題,對(duì)該工作面地質(zhì)條件和礦壓特點(diǎn)做了理論分析,采用錨索支護(hù)、做假頂、提溜等技術(shù)方案。解決了大傾角工作面遇斷層處理困難的問題,實(shí)現(xiàn)了大傾角煤層遇斷層能夠快捷處理的目的。關(guān)鍵詞:大傾角;斷層;假頂0前言新疆焦煤集團(tuán)2130煤礦為焦煤集團(tuán)最大的主焦煤生產(chǎn)礦井,地質(zhì)條件較為復(fù)雜,屬硬頂軟底煤層,因受地質(zhì)條件的影響,頂?shù)装迤鸱兓^大,對(duì)開采帶來較大不便,次已成為焦煤集團(tuán)繼續(xù)攻克的技術(shù)難關(guān)。通過此過斷層技術(shù)的應(yīng)用,在遇大面積地質(zhì)變化時(shí),取得了良好的效果。1概況24221工作面位于二采區(qū)4#煤層內(nèi),其上部為4#煤層采空區(qū)。24221綜采工作面切眼位于15#溝西幫,停采線位于+2120水平回風(fēng)石門已西20m處。兩順槽均在艾維爾溝河以南,并在河床保護(hù)煤柱以外。24221工作面平均傾角為43°,走向長度為960m,工作面平均斜長為116m,自15號(hào)勘探線查得4#煤層厚度為2.6~4.5m,平均厚度3.5m,是礦井主要開采煤層之一,煤層厚度由東向西逐漸變厚。4#煤層含夾矸1~2層,夾矸厚度在0.05~0.5米。含偽頂0.5~1.2m,直接頂為0.28米的砂礫巖硅質(zhì)膠結(jié)堅(jiān)硬。老頂為8.4米厚粗砂巖和8.5米厚中砂巖組成,老頂厚度16.9米,粗砂巖灰白色,堅(jiān)硬,以石英為主,裂隙較發(fā)育,中砂巖灰白色以石英為主,層理不明顯。直接底為0.35米厚黑色炭質(zhì)泥巖塊狀薄層狀。老底為2.11冒頂區(qū)域頂板支護(hù)剖面圖2.1支護(hù)設(shè)計(jì)思路由于遇斷層時(shí)工作面冒高區(qū)域高度超過支架最高支護(hù)高度1.5m以上,致使支架不能接頂,帶壓擦頂拉、移支架,因此需在冒高區(qū)域假設(shè)木垛,使其形成一假頂。為保證木垛的成功固定假設(shè),在施工時(shí)要求使用工字鋼、錨索、護(hù)網(wǎng)等。對(duì)煤幫進(jìn)行錨桿配合菱形網(wǎng)支護(hù)。工字鋼:使用9#工字鋼,頂板處長度根據(jù)頂板起伏變化長度確定,分別為1500mm,2000mm。下方支架頂部處的長度根據(jù)梁端距大小進(jìn)行確定,分別為4500mm,5000mm。護(hù)網(wǎng):頂板采用菱形金屬網(wǎng)、或經(jīng)緯網(wǎng)輔助支護(hù),可將錨索支架未錨護(hù)巖層載荷傳遞給錨索,托住下沉碎巖體。防止巖塊跨落。錨索:使用7股低松弛鋼絞線組成,鋼絞線直徑為15.2mm,破斷力為260KN。使用4500mm和5000mm的工字鋼,一端固定在液壓支架前梁上一端搭在煤幫上,前后兩段及中部使用頂板上下垂的錨索進(jìn)行緊鎖、吊掛,兩工字鋼支架加設(shè)撐棍并固定,使其不擺動(dòng)。最后在其上使用枕木或半圓木假設(shè)木垛,使其形成假頂。2.2頂板錨索長度計(jì)算2.2.1錨索長度:L=L1+L2+L3+L4L1為錨索錨固長度,取2m;L2為錨索有效支護(hù)長度,取3m;L3為頂板與支架落差間鋪設(shè)木垛高度,取最大2.2m;L4為錨索在巷道中的外露長度,取0.5m。有L=L1+L2+L3+L4=2.2+0.05=7.7m,此時(shí)可取L=8m。2.2.2錨索間、排距計(jì)算:每跟錨索懸吊煤巖體重量G=rLa2,錨桿錨固力Q應(yīng)能承擔(dān)G的重量。為安全考慮安全系數(shù)k,取k=2。kG<Qa<(Q/krL)1/2所選幫錨索錨固力Q≥100KN,計(jì)算得a<1.8m。因此間、排距取1.5m能夠滿足計(jì)算結(jié)果。H為不穩(wěn)定巖層厚度,米;取3.2m;k為安全系數(shù)一般取2;r為不穩(wěn)定巖層平均容重,噸/米3。26.7KN/m3;L為巖層破碎深度L=H.tan(45.-w/2)=3200×tan(45。-63.42/2)=754mm.其中59.16為圍巖內(nèi)摩擦角w,由查表得。根據(jù)以上計(jì)算可知,錨索的長度確定主要根據(jù)頂板的不穩(wěn)定巖層厚度確定。使用錨索配合菱形網(wǎng)或經(jīng)緯網(wǎng)支護(hù),對(duì)于控制頂板離層、跨落有較好的效果,將不穩(wěn)定巖體的壓力通過預(yù)應(yīng)力鋼絞線傳遞張拉力,直接作用于頂板淺部圍巖。這種支護(hù)方式可以在頂板未出現(xiàn)離層時(shí)強(qiáng)化頂板。出現(xiàn)離層時(shí),形成可靠的兜護(hù)效應(yīng),防止頂板碎巖跨落,造成冒頂高度加劇和工作面巖石量加大。2.2煤幫錨桿長度計(jì)算煤壁采用錨桿支護(hù),錨桿參數(shù)計(jì)算如下:2.2.1錨桿長度:L=L1+L2L1為錨桿錨入煤層的深度;L2為錨桿在巷道中的外露長度.煤壁錨桿錨入煤層的深度取2.2m時(shí),有L=L1+L2=2.2+0.05=2.25m,此時(shí)可取L=2.3m。2.2.2錨桿間、排距計(jì)算:每跟錨桿懸吊煤體重量G=rLa2,錨桿錨固力Q應(yīng)能承擔(dān)G的重量。為安全考慮安全系數(shù)k,取k=2。kG<Qa<(Q/krL)1/2所選幫錨桿錨固力Q≥60KN,計(jì)算得a<1.3m。因此間、排距取1.2m能夠滿足計(jì)算結(jié)果。H為軟弱煤層厚度,米;取2.8m;k為安全系數(shù)一般取2;r為軟弱煤層平均容重,噸/米3。14KN/m3;L為煤幫破碎深度L=H.tan(45.-w/2)=2800×tan(45。-63.42/2)=660mm.其中64.42為煤層兩壁內(nèi)摩擦角w,由查表得。根據(jù)以上參數(shù)可知,錨桿的長度確定主要根據(jù)煤幫的軟弱煤層厚度確定。2.2.3錨桿附件的選型:錨桿支護(hù)采用金屬錨桿,取2.3m長,其直徑為18mm,端頭錨固長度為700mm,并壓扁加工成反麻花狀(寬為30mm,長度為300mm),其外露端加工60mm絲扣。錨固方式:采用合成樹脂端頭錨固。托板:金屬托板采用100×10mm扁鐵切割制成,規(guī)格為100×100×10mm,中心孔直徑為18.5mm;木托板采用配套的壓縮的木膠板,規(guī)格150×150mm。螺母:選用M18mm螺母。使用錨桿配合菱形網(wǎng)支護(hù),對(duì)于控制煤幫跨落有較好的效果,將軟弱煤層的壓力通過錨桿傳遞張拉力,直接作用于煤層周圍。這種支護(hù)方式可以在煤幫未出現(xiàn)跨落時(shí)強(qiáng)化煤壁。出現(xiàn)離層時(shí),形成可靠的兜護(hù)效應(yīng),防止煤壁跨落,造成偏幫嚴(yán)重,梁端距加大。2.4支護(hù)效果經(jīng)觀測(cè),頂板由于空頂跨落的現(xiàn)象得到有效控制,實(shí)現(xiàn)支架帶壓擦頂拉移架作業(yè)。保證工作面在遇斷層時(shí),能夠向前推進(jìn)。3結(jié)語3.1錨索、錨桿此種支護(hù)參數(shù),改善了淺部煤(巖)層的應(yīng)力狀態(tài)。加大錨索錨固深度,將不穩(wěn)定巖層錨固在穩(wěn)定的巖層中,提高了可靠性,是處理斷層結(jié)構(gòu)中不可缺少的支護(hù)技術(shù)。