过特大断层掘进断面及支护方案

2015-03-20 12:42郭振华
机械管理开发 2015年6期
关键词:木垛钢针钢梁

郭振华

(同煤集团云冈矿,山西 大同 037017)

引言

同煤集团云冈矿自建矿以来从未施工过此类断层,由于断层落差大、施工工艺繁琐、员工劳动强度大、施工缓慢、危险系数高,以现有的施工工艺及支护工艺不能保证安全、顺利的通过,即使安全顺利的通过也不能保证将来回采时无安全隐患,并且维护巷道危险性高,维护费用也相对较高。

为了避免对施工人员及设备造成极大的安全隐患,减少煤炭损失,增加煤矿效益,并为将来遇到此类地质构造提供有效可靠的经验及安全保障。经有关矿领导的组织,研究出一套可靠的、具有针对性的施工方案。

1 工作面情况说明

2615巷位于12号层406盘区,该巷道东西走向布置,设计长度438m,煤层较稳定,简单无夹石,煤层厚度1.9~6.5m,平均4.5m,煤层赋存较稳定,倾角在1°~3°,平均2°。

2615巷道直接顶为细砂岩灰色,含少量暗色物质,胶结结实,厚度为2.4m。老顶为细砂岩灰色,胶结坚实,硬度较大,底部为石英砂岩薄层。底部发育一层0.2m的煤线,厚度为31.25m。巷道北部为云冈矿物探低阻异常区,南部靠近宏达煤矿主副井筒,西部为云冈矿406盘区的三条盘区巷,东部靠近我矿与晋华宫井田矿界。

但在2615巷道距506-4回270~290m范围内处发育一条东南走向落差为30m的正断层(见下页图1),预计在过断期间顶板破碎,压力较大,掘进困难,且支护难度非常大。

2 工作面设计及支护方案

2.1 顶板相对容易维护时支护方案

1)当遇断层或出现顶板破碎时,采用锚杆、钢带、金属网、锚索梁支护。顶板打设四眼钢带(孔距900mm、长度320mm)并铺金属网,顶锚杆排距1m(可根据实际情况增大支护密度,当1m排距不能有效维护顶板时,顶板锚杆排距可缩小为800mm并割够一个支护排距,支护一排锚杆,必要时根据现场实际情况缩小排距);打设三眼锚索钢梁(长度4 000mm、孔距1 900mm),排距2m(必要时缩小到1.0m或0.5m)。过断期间锚索均采用10m钢绞线,边锚索与钢梁呈65°角斜拉。并在巷道顶板破碎处进行挂顶网(注:本措施中出现的顶网均为金属网)支护,顶网顺巷布置,相邻两网间搭接200mm,用14号铅丝在搭接处间隔200mm按三花状扭结。

2)遇到断层时,必须在断层的上下盘支护锚索梁,并位于断层处前后10m支护顶网上。

3)巷道顶板和两帮压力均较大时,增加打设角锚索,角锚索的打设排距为2m,角锚索长度可根据实际情况而定但不小于4m,且保证帮网和顶网连接良好。

图1 断层图

4)若顶板破碎比较严重,难以留住且因为支护等级低不能或难以维护时,要提前打钢针,每排钢针以仰角不大于5°间距0.3m至0.5m打设一排钢针,矩形巷道钢针布置:钢针要以一个水平,一个方向打设在工作面顶端,外露长度不大于0.5m,含煤(岩)体深度不小于2.5m,第一排钢针的尾部与紧靠工作面的棚梁搭接,或者注设专用的锚索钢梁悬吊在钢针尾部。每掘距离2m处补完棚架时在上一排钢针的掩护下再打下一排钢针,如此循环往复。在穿钢针的过程中,顶板破碎难以保证工作面的安全时,把工作面的煤碴摊平压实,在工作面中间和风筒处打设“井”字型木垛,木垛采用1.2m长的道木,并用把钉联接,木垛顶部与顶板刹紧背牢后并在当空顶处的围岩稳定后,进行穿钢针工作,钢针间距0.3m至0.5m,插入工作面的深度不小于2.5m,钢针的尾部用两架棚梁搭起,背结实。完成巷道行人一端的钢针支护后,在巷道另一端打设木垛,穿钢针,最后拆除工作面中间的木垛。在下一次的穿钢针作业中,如上所述依次循环直至通过断层破碎带。

5)如顶板破碎特别严重并且支护等级相对较低都不能有效维护时,采用下面的支护方案(见下页图2):

1)采用架棚支护、锚索钢梁支护和护顶网支护,并配合在巷道顶板打注“马丽散”和穿钢针方法的支护方案。棚梁长度为4 000mm,钢腿高度为2 900mm,架设钢梁钢腿棚时,棚距为1m(可根据实际情况,必要按时缩小到0.5m),钢梁两端与钢腿顶部的开口锁定,每相邻两架钢腿之间用两道拉杆进行固定,同时,每根钢腿均用“U”型卡子与巷帮固定,“U”型卡子布置在棚腿的1/3和2/3两处,锁定“U”型卡子的锚杆采用2m以上的锚杆,锚杆的注设和安全要符合作业规程的要求。钢腿的底部必须挖柱窝支在实底上,必要时钢腿底部焊接柱靴。如果在一对钢腿的支护下,棚梁仍有弯曲变形现象,在棚梁的每端再支设一根或两根圆木,即一梁两柱或一梁四柱,圆木必须垂直支在硬底上,上端与钢梁平面紧接,并用木楔背紧背牢,如钢梁平面不能与木柱平面接紧,木柱顶端必须开槽与钢梁相托。顶板与钢梁之间的空隙用道木呈“井”字型与顶板刹紧背牢。必要时,用短锚索钢梁重新悬吊棚梁,短锚索钢梁与棚梁方向垂直,布置在棚梁的两端,悬吊棚梁的一端,或者采用“U”型卡子加锚索悬吊棚梁的一端,确保棚梁对顶板的支撑作用。

2)由于构造复杂,顶板变化较大,钢梁钢腿棚仍不能有效控制顶板时,在每两架钢梁钢腿棚之间再背一架锚索梁。每两架锚索梁的排距为0.5m,同时,采用注“马丽散”和穿钢针的方法。

3)在通过破碎带的过程中,锚索的长度为10m;割煤时,每够一排钢梁排距时,必须停下架棚;巷道注设“马丽散”和穿钢针后,每次掘进距离控制在1.0m以内。

图2 支护平面图

2.2 顶板极难维护时支护方案

假设因为断层的错动和牵引,破碎带范围扩大、顶板破碎异常严重并且使用方案仍不能有效维护时,则采用半圆拱形断面代替原来的矩形断面(如图3所示),拱高1.33m,直臂高1.51m,巷道宽度缩小到4.2m,巷道全高3m不变,同时用与之相适应的“U29”型棚腿及挂金属网支护顶板。棚距1m,锚杆:每排6根,排间距1 000mm×900mm,锚杆钢垫使用250mm×250mm钢托板;锚索:每2排打3根锚索,间距1.8m,排距2.0m,锚索采用10m钢绞线,使用0.6m的单眼钢梁(沿巷道走向布置)作为锚索托板支护。同时,采用注“马丽散”和穿钢针的方法,以达到最强的支护效果。

图3 断面图(m)

3 结语

使用该掘进方式及支护形式效果良好,不仅大大提高了支护质量,而且还确保8631工作面按正常工作面布置,虽未降低了员工的劳动强度,但减少了因断层落差大、顶板破碎等带来的安全隐患,能够很好地掌握巷道成型,减少了后期材料费用的投入,同时能够保质保量的完成煤矿下达的掘进任务,缓解了矿采掘衔接的紧张局面。

该支护形式及掘进方法可使掘进队通过此类特大断层时广泛应用,不仅提高了支护质量、巷道成型并确保采掘正常接替,还避免了在此类特大断层下掘进过程存在的诸多不安全因素,并为施工此类断层提高宝贵的经验。

猜你喜欢
木垛钢针钢梁
摄影作品欣赏
一种建筑钢结构用便于安装的钢梁
小魔术——鸡蛋里的钢针
鸡蛋里的钢针
一种冰雪防滑鞋
木垛里长出灵芝
奇迹漂浮的钢针
CFRP板加固钢梁疲劳寿命理论研究
一种带折腹板槽形钢梁的组合箱梁桥
不同类型喷头灭火有效性研究