超大断面切眼范文

超大断面切眼范文（精选7篇）

超大断面切眼 第1篇

关键词：煤矿巷道,超大断面切眼,锚网索支护

常村煤矿是一个具有水、火、瓦斯、煤尘、冲击地压等多种自然灾害的矿井, 有近50 a的开采历史, 生产条件较为复杂, 为斜井多水平开拓矿井。

1 工程地质概况

2113工作面设计为综采放顶煤工作面, 位于21采区3条下山东翼, 自上而下第7个工作面, 西侧为21采区3条下山煤柱, 东侧为F16断层煤柱, 工作面上部为已回采的2111工作面, 下部为未掘的2115工作面。开采侏罗系中统下段义马组2-3煤, 平均煤厚10.6 m。煤层走向105°～125°, 倾向SW, 煤层倾角8°～15°, 平均11°。

2113工作面全厚11.0～14.6 m, 平均13.1 m, 含夹矸较多, 煤层结构复杂。全煤共含夹矸5～8层, 夹矸单层厚度多为0.05～0.15 m。工作面所掘范围内地质构造简单, 在上分层掘进中揭露2条正断层, 落差分别为0.6, 0.8 m, 均在切眼附近, 对掘进影响不大;受上分层采动影响, 该工作面局部地段煤层节理发育、破碎、易片帮冒顶。

顶板以泥岩、细砂岩为主。基本顶为泥岩, 厚36.0～43.5 m, 直接顶为细砂岩、泥岩, 厚1.0～8.0 m。普氏硬度为3.0～5.0。岩性特征:砂岩含水, 下部疏松易垮, 上部致密坚硬, 不易垮落。伪顶为细砂岩、泥岩, 厚0.05～1.10 m。岩性特征:泥质胶结、疏松易垮、含水, 夹有1层厚0.05～0.20 m煤线, 底部不平。直接底为炭质泥岩、泥岩, 厚2.0～7.0 m, 普氏硬度为3.0, 灰黑色、块状、含炭质成分高, 遇水易膨胀;基本底为细砂岩、砾岩, 厚18.0～28.0 m;砂岩致密, 泥质胶结, 砾岩坚硬, 主要以石英岩为主。

工作面水文地质条件较复杂, 最大涌水量60 m3/h, 正常涌水量20 m3/h。

根据常村煤矿多年的开采经验, 将此工作面长度定为180 m, 走向长1 156 m, 可采长度942 m;切眼采用梯形断面, 上净宽为7.0 m, 下净宽为8.5 m, 净高2.8 m。采用炮掘。

2 掘进工艺

2113工作面胶带运输巷施工到位后由下向上开口施工切眼。切眼采用炮掘, 耙斗机配刮板输送机运煤。从胶带运输巷开口施工切眼, 切眼分2次掘进成巷, 先以小断面 (上宽4.6 m, 下宽5.7 m, 高3.2 m) 掘进, 然后扩帮至设计断面 (上净宽为7.0 m, 下净宽为8.5 m, 净高2.8 m) 。小断面掘进时, 边掘边进行巷道顶板和左帮支护;待小断面巷道掘进至2113轨道运输巷, 然后进行二次巷的扩帮掘进, 二次巷一次扩到设计宽度, 直至切眼完工。扩帮时边掘进边进行揭露顶板的支护, 同时架12#工字钢3.6 m3.1 m (梁腿) 单棚, 架棚后梁两帮采用工字钢梁配合2.8 m工字钢点杆打设“一梁四柱”抬棚加强支护。

3 支护形式

2113工作面切眼采用锚网 (索) 加工字钢棚配合4道“一梁四柱”抬棚联合支护 (图1) 。

3.1 小断面巷道支护

(1) 锚网支护。

锚网规格:上宽4.6 m, 下宽5.7 m, 高3.2 m。顶板铺菱形金属网, 打7根Ø22 mm2 250 mm钢筋锚杆, 间排距0.6 m0.6 m, 每根顶锚杆配Z2350、CK2340树脂药卷各1节;两帮挂塑料网, 各打5根Ø18 mm2 000 mm玻璃钢锚杆, 每根帮锚杆配Z2350、CK2340树脂药卷各1节, 间排距 0.6 m0.6 m。施工中所有顶、帮锚杆配一块木托板 (200 mm200 mm40 mm) 和一块碟形铁盘 (150 mm150 mm10 mm) 。

(2) 锚索加固。

切眼顶板采用Ø17.8 mm8.0 m锚索加固, 锚索间排距1.5 m1.2 m, 每排3根, 每根锚索配3节树脂药卷 (1节CK2340, 2节Z2350药卷) , 锚索紧跟掘进面施工。

(3) 钢梁和单体柱支护。

锚网后架12#工字钢3.6 m3.1 m (梁腿) 单棚, 棚距0.5 m, 支架规格上净宽3.3 m, 下净宽4.7 m, 净高2.8 m。支架棚间各打4根方木撑杆 (40 mm40 mm490 mm) 和长480 mm金属拉杆, 撑杆位置为梁两端梁口处及梁下1 m棚腿间各2根, 撑杆沿巷道方向呈一直线, 打紧打牢。支架梁上距梁两端0.5 m处空顶部分必须用背木绞架接顶, 支架梁中间严禁背设绞架。架棚后梁两帮采用工字钢梁配合2.8 m单体柱打设“一梁四柱”抬棚加强支护。抬棚位置为:距东帮梁口0.4 m, 距西帮梁口0.4 m, 两抬棚间距为2.3 m。两帮抬棚柱腿打设时分别向两帮带扎角, 距底角0.1 m。单体柱排列要求呈一直线。

3.2 大断面巷道支护

先将小断面巷道从左帮扩帮, 扩至上净宽为7.0 m, 下净宽为8.5 m, 然后进行新揭露顶板支护。

(1) 锚网支护。

锚网规格:上宽3.4 m, 下宽3.6 m, 高3.2 m。顶板铺菱形金属网, 打5根Ø22 mm2 250 mm钢筋锚杆, 间排距0.6 m0.6 m, 每根顶锚杆配Z2350、CK2340树脂药卷各1节;两帮挂塑料网, 各打5根Ø18 mm2 000 mm玻璃钢锚杆, 每根帮锚杆配Z2350、CK2340树脂药卷各1节, 间排距0.6 m0.6 m。施工中所有顶、帮锚杆配一块木托板 (200 mm200 mm40 mm) 和一块碟形铁盘 (150 mm150 mm10 mm) 。

(2) 锚索加固。

同小断面巷道支护。

(3) 钢梁和单体柱支护。

锚网后架12#工字钢梁4.0 m, 与进切眼时支架梁错口搭接, 棚距和原棚距一致, 两帮采用2.4 m∏型梁配合2.8 m单体柱打设“一梁四柱”抬棚加强支护。单体柱排列要求呈一直线。

4 结语

(1) 2113工作面的切眼支护方式在常村煤矿2110、2118等工作面也得到成功应用, 对顶煤破碎、巷道压力大、受冲击地压威胁、易自燃的大断面采煤面切眼支护具有推广价值[1]。

(2) 提高巷道支护质量, 有利于安全生产。锚杆支护为主动支护, 能有效控制围岩的变形, 变受载体为承载体, 通过组合、悬吊、强化等作用来组合强化围岩[2];控制顶板下层离层, 巷道稳定性高, 修复量小, 为切眼安装和安全生产提供了保障。

参考文献

[1]吴义泉, 王峰.大采高切眼全宽锚网索支护实践[J].煤炭工程, 2009, 362 (2) :28-29.

大断面综采切眼支护技术 第2篇

传统的采煤技术中, 综采开切眼施工过程中使用较多的方法是梯形断面和木棚支护等方法, 一般是通过小断面对综采的支架进行安装, 并且通过一定的方式将这种小断面变成大断面。这种支护方式一般是在一个棚梁的中部加打金属或者木质的支柱来实现支护加固的作用, 在这种情况下, 支护之间间距一般是0.6m-1m。这种支护措施掘进采煤速度比较慢, 而且在生产过程中材料损耗比较大, 对于人力资源的需求也比较大, 危险系数一般也比较高。在传统的大断面切眼技术下, 如果在切眼内对回柱、柱腿以及替柱等设备进行安装, 危险性都比较大。为了提高煤矿开采过程中机械使用的安全性, 应该要在传统综采开切眼技术的基础上进行创新。

2 综采切眼支护技术的原理以及优点分析

为了提高开采过程的安全性, 保证掘进的速度以及效果, 对于综合开采切眼支护技术要进行不断探讨, 即在切眼技术下使用锚杆支护的方式, 对工程的安全性以及进度进行保证。

使用锚杆作为支护的主要载体, 是煤矿开采工程中使用较多的一种方式。在具体的施工过程中, 应该根据围岩位置以及锚杆受力监测对锚杆的支护设计进行相应的修正, 并且要对其安全性进行保护。

对于锚杆支护的设计, 应该要通过锚固来实现, 其目的是为了利用锚杆的固定作用, 将一些破碎或者不稳定的岩体进行联结, 从而提高围岩的稳定性。钢带是锚杆支护的关键部分, 它是将单根锚杆进行连接的一种重要的连接结构, 可以形成一个整体的承载结构, 形成一个金属网, 这个金属网主要是对煤块以及锚杆岩石进行维护, 防止煤矿开采过程中出现岩石或者煤块掉落, 对于锚杆支护的整体效果具有十分重要的意义。锚索是将锚固范围内的各种岩石进行加固处理并且施加预紧力的一种重要结构, 可以使得顶板的自身压力以及支护应力传递到顶板深部的位置, 这也是在煤矿开采过程中对岩石进行稳固的一种支护手段。

从技术方面分析, 锚杆支护技术使得综合开采切眼技术在设备安装以及各种准备工作中变得更加便捷。对开采区质检的接续问题进行了有效的缓解, 有助于煤矿开采工作的顺利进行。在相同的条件下, 锚杆支护的断面一般会比木棚支护方式所要求的断面要小, 在运输、安装过程中更加便捷, 降低了开采切眼过程中的难度, 提高了生产过程中的安全程度, 也降低了人力以及物力等方面的投入。从安全方面来分析, 锚杆支护技术对于矿井生产的安全具有很大的提升, 锚杆支护技术的应用, 使得综采开采切眼技术应用的空间有很大的提升, 对于安装工作的安全性的提升也有一定的促进作用。从具体的工作流程分析可以看出, 锚杆支护技术在建设施工过程中的灵活性更高, 在锚杆支护下的空间其安全系数要大于其他支护形式下的空间。锚杆支护技术能够对顶板自身的承受力进行充分的利用, 对煤矿的围岩的状况以及顶板的离层问题进行及时的控制, 避免各种冒顶现象的出现。使用锚杆支护的方法, 有助于对各种回柱、替柱等步骤的替代以及省略, 能够有效地降低各种事故的发生率。从经济方面进行分析可以看出, 锚杆支护技术在材料以及人工等方面都具有一定的节省, 可以促进生产过程中的材料节省、缩短工期等, 实现生产成本的降低, 从而整个煤矿开采工作的经济效益得到提升。

3 大断面综采切眼支护技术的应用

不同的煤矿具有不同的地质地貌、煤层结构、围岩结构, 并且在不同的地区, 煤层和地下水之间的关系存在一定的复杂性, 对于切眼支护技术在煤矿开采过程中的应用会有很大的影响。在具体的应用过程中, 可以从以下几个方面着手。

第一, 对开采地周围的地质情况进行相应的勘察。在煤矿开采过程中, 对综采切眼支护技术方案进行设计, 必须要在实地勘察的基础上进行, 根据勘察的各种数据进行方案设计, 才能保证设计方案的合理性。勘查包括很多内容, 比如对煤层的厚度、倾角等进行勘查。对煤层顶板以及顶板周围的岩石进行勘察时, 应该要对顶板岩层的自承力进行分析。对于煤矿周围的地质水文条件也要进行勘察, 对于具体的开采方案的制定、保证施工现场周围的环境都具有十分重要的影响。在施工之前, 要对这些方面进行详细的勘察, 才能保证支护设计方案的科学性和安全性。

第二, 对综采切眼支护技术方案进行确定。在实际的施工过程中, 应该根据勘察过程中确定的各种参数对具体的支护设计方案进行确定。在方案的设计过程中, 应该要考虑到工程顶板的支护问题。开采工程的顶板支护形式的确定, 可以根据切眼的位置以及顶板自身的承受力等问题来进行确定, 当确定了支护形式支护, 就需要对锚杆的材料、规格等问题进行考虑, 使得锚杆支护能够符合工程抗压力等方面的要求, 对开采工程的安全以及使用寿命进行保障。在方案设计过程中, 对于顶板的支护, 应该要在切眼的位置采用钢锚杆或者钢筋网的排列, 对切眼的周围环境进行支护, 保证工程的稳定性和安全性。

第三, 在施工过程中, 支护技术涉及的巷道支护、顶板支护以及各个部分都要进行管理, 确保各个支护工作的独立完成。

结语

煤矿开采过程中, 传统的综采切眼支护技术存在一定的缺陷, 对于煤矿的开采技术也要不断进行改革, 采用大断面综采切眼支护技术, 对于煤矿开采过程中的安全、稳定具有十分重要的意义。

参考文献

[1]蒋绪成.综采大断面切眼支护技术研究[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2009 (12) .

[2]柴久茂.大断面综采切眼支护技术[J].中国煤炭, 2004 (09) .

灵泉矿切眼大断面掘进支护技术实践 第3篇

1 掘进工艺

七采区首采面 回采工作面切眼是在顺槽没有施工到位的情况下, 通过措施巷先施工的, 切眼采用EBZ160 悬臂式纵轴掘进机掘进, 刮板输送机运煤。从西一轨道巷开口施工措施巷, 措施巷施工至首采面 进风顺槽位置后开始掘进切眼。切眼分两次掘进成巷, 先以小断面 (宽4.10m、高2.17m) 掘进, 然后扩帮至设计断面 (宽7.12m、高2.17m) 。小断面掘进时, 边掘边进行巷道顶板支护; 待小断面巷道掘进至首采面回风顺槽位置后, 机组退到首采面进风顺槽, 然后进行二次巷的扩帮掘进, 二次巷一次扩到7.12m 宽, 直至切眼完工。扩帮时, 边掘进边进行新揭露顶板的支护, 同时进行架11 # 工字钢梁和单体液压支柱的支护工作。

2 支护形式

根据中国矿业大学对灵泉煤矿巷道深部位移监测可知, 煤巷顶板松动圈范围在1.12m～1.16m , 巷道顶板下沉量最大为7.193mm , 顶板下沉在3～5 天趋于稳定。据此, 根据围岩松动圈和组合拱支护理论, 确定七采区首采面切眼采用锚、网+ 锚索+钢棚+ 单体柱联合支护方式。支护形式如下图所示。

2.1 小断面巷道支护

(1) 锚杆

锚杆杆体用直径18mm、长1800mm 的圆钢加工, 杆尾螺纹为M17 , 长度100mm , 杆体材质为普通A3 钢, 锚杆用2 卷K2335型树脂锚固剂卷加长锚固, 锚固长度为700mm , 锚杆间排距为700 ×700 (mm) , 呈菱形布置, 靠巷道左帮锚杆与水平呈75°角。托板采用球形高强度预应力托板, 材质为σ10 钢板, 规格150 ×150 ×10 (mm) 。螺母采用特制防松螺母, 锚杆额定载荷50kN , 破坏拉力100kN。钢筋网采用直径4mm 钢筋平焊而成, 网片规格为2000 ×1500 (mm) 。

(2) 锚索

锚索为直径15.24mm、长6300mm的单根钢绞线, 锚深6000mm, 采用6卷K2335 型树脂锚固剂卷加长锚固, 锚索间排距为1400 ×2100 (mm) , 锚索与锚杆交错布置, 每三排锚杆布置一排锚索, 靠巷道右帮锚索与水平呈80°角。锚索配套16# 槽钢托梁, 托梁长度为3200mm, 一梁三根锚索。

(3) 钢梁和单体支柱

钢梁选用11# 矿用工字钢, 长度4000mm, 与巷道中心垂直布置, 间距1400mm。支柱选用DW28 - 250/ 100 型单体支柱。

2.2 大断面巷道支护

先将小断面巷道从右帮扩至7.12m , 后进行新揭露顶板支护。

(1) 锚杆

锚杆杆体用直径18mm、长1800mm 的圆钢加工, 杆尾螺纹为M17 , 长度100mm , 杆体材质为普通A3 钢, 锚杆用2 卷K2335型树脂锚固剂卷加长锚固, 锚固长度为700mm , 锚杆间排距为700 ×700 (mm) , 呈菱形布置, 靠巷道左帮锚杆与水平呈75°角。托板采用球形高强度预应力托板, 材质为σ10 钢板, 规格150 ×150 ×10 (mm) 。螺母采用特制防松螺母, 锚杆额定载荷50kN , 破坏拉力100kN。钢筋网采用直径4mm 钢筋平焊而成, 网片规格为2000 ×1500 (mm) 。

(2) 锚索

锚索为直径15.24mm、长6300mm 的单根钢绞线, 锚深6000mm , 采用3卷K2335型树脂锚固剂卷加长锚固, 锚索间排距为1400 ×2100 (mm) , 锚索与锚杆交错布置, 每三排锚杆布置一排锚索, 靠巷道右帮锚索与水平呈80°角。锚索配套16 # 槽钢托梁, 托梁长度为3200mm , 一梁三根锚索。

(3) 钢梁和单体支柱

钢梁选用11 # 矿用工字钢, 长度4000mm , 与巷道中心垂直布置, 间距1400mm , 钢梁与锚索梁交错布置。支柱选用DW28 - 250/ 100 型单体支柱。二次巷钢梁与一次钢梁交错布置, 一梁两柱, 单体柱呈一条直线。

3 结束语

七采区首采面切眼2008 年2 月15 日形成, 2008 年2 月25 日开始设备安装, 2008年5 月1 日安装结束并进行试生产。由于首采工作面切眼支护参数选择合理, 使工作面设备安装顺利进行, 为工作面尽快投产赢得了时间。以锚、网为主体, 配合锚索和单体支柱的联合支护技术在七区首采的成功应用, 为今后设计大切眼采用锚杆支护提供了依据。

摘要：通过对灵泉煤矿七采区首采面工作面大断面切眼的掘进及支护技术的践验证了在大断面切眼中推广应用锚杆支护技术的可行性。

超大断面隧道开挖方法 第4篇

1 全断面开挖法

全断面开挖具有较大的工作空间, 适用于大型配套机械施工, 且其施工速度快并由于是单工作面作业而便于施工组织和管理;但由于该种方法开挖面大而导致围岩相对稳定性降低, 同时由于每循环工作量相对较大要求有较强的开挖、出渣能力及相应的支护能力。全断面开挖应有较大的断面进尺比以求获得较好的爆破效果但由于开挖断面大、用药量大导致爆破引起的震动较大, 因此需进行严格的爆破设计, 对于有严格振动要求的隧道应采用可降低炸药用量30%, 爆破振动减小50%的下导洞超前法开挖[1]。

2 台阶法

2.1 长台阶法

长台阶法是指除了对石质较好的短隧道, 为了方便施工可采用将上半断面贯通后再进行下半断面施工, 该工艺台阶长度一般控制在5倍洞室开挖宽度以满足上台阶工作台架等设备避炮需要, 同时也可形成洞内下台阶施工、仰拱施工以及二衬施工等后续工艺的流水施工作业, 以加快施工进度;台阶高度一般采用6m~7m左右以满足大型岩土运输设备作业, 下台阶的开挖高度一般取4m~4.5m可满足不需要工作台架即可进行下台阶施工, 仰拱的开挖高度一般为2m~2.5m以满足仰拱矢高及采用钢栈桥分段开挖的要求[2]。

该法施工需注意的问题:超前支护。在Ⅳ、V级围岩施工中上台阶开挖断面需采用导管超前预注浆来加固地层, 必要时应采用预留核心土以确保掌子面的稳定性;斜坡道的设置。其作为上下台阶的连接通道对上下半断面作业的干扰、下台阶面的稳定、洞室的安全都有重要影响, 其一般按13的坡率设置, 在不安装钢拱架的I、Ⅱ级围岩内将斜坡道设置在隧道的一侧, 其可以加快下台阶施工速度, 在需安装钢拱架的围岩内一般在下台阶中间拉槽设置斜坡道, 并需对两侧边帮喷射混凝土加固;台阶保护。由于上台阶底部未采取封闭措施因而其不利于受力, 尤其是处于软岩隧道内台阶土体经水浸泡而软化可导致拱脚下沉周边围岩松动, 因而在对上台阶采用喷射混凝土加固的同时应对洞内积水及时抽排。

2.2 短台阶法

目前应用较为成功的短台阶法主要是三台阶七步开挖法, 即在隧道开挖过程中将隧道分为上、中、下三个台阶七个开挖断面, 将七个不同的位置相互错开同时开挖, 分部同时支护形成支护整体, 该种方法适用于土质隧道开挖, 过程中结合喷射混凝土及时封闭开挖面, 用超前导管、钢拱架、挂网以及锚杆等对土体进行加强以限制隧道周边土体因开挖产生的围岩应力的不利分布, 并通过短开挖、快循环等来减少对隧道周边土体的扰动, 或采用预留核心的环行开挖法, 以预留核心土来确保隧道开挖工作面的稳定, 同时该方法利于及时对拱部进行初期支护以加强开挖未支护隧道的稳定性[3]。该种工艺主要施工步骤如下。

超前支护。超前支护是指在进行下步开挖前利用上一循环架立的刚架施作, 一般采用小导管注1∶1的水泥水玻璃浆液的方法。

环行导坑开挖。开挖过程中一般采用人工与机械配合开挖将土体挖出核心土范围以外以便于装渣, 每次开挖一般进尺一个钢架间距, 挖掘机开挖至轮廓线附近30cm~50cm, 之后由人工采用风镐沿轮廓线进行开挖, 以免由于挖掘机开挖对初支造成破坏和对土体产生较大扰动造成塌方, 开挖过程中严禁拱脚超挖, 开挖后拱脚采用扩大拱脚垫支枕木以防止拱脚原土被破坏。

上台阶支护。开挖后及时喷射钢纤维混凝土对开挖面进行支护, 之后架设型钢拱架, 相邻两工字钢之间采用钢筋在工字钢内外缘交错连接, 钢筋铺设时应随初喷混凝土表面起伏铺设, 钢筋网格间距一般为20cm20cm, 钢筋网片一般在洞外加工, 洞内安装, 其相互间搭接长度不小于30d, 钢架搭接完成后即进行锁脚锚管施工, 锚管钻进后即进行注浆, 以便通过钢筋与型钢拱架焊接便于整体受力。

中、下台阶开挖。中下部开挖以能支立两个拱架为宜, 并应保证下部型钢钢架与上部钢架对正, 并用螺栓连接牢固;

仰拱开挖及支护。仰拱开挖采用全幅施工, 上面铺设仰拱栈桥, 开挖长度每次控制在2个拱架, 开挖后应立即喷射混凝土以封闭基底, 之后安装仰拱拱架并喷射混凝土以至设计厚度实现初期支护成环。

排水沟施工。在仰拱初支封闭前应进行排水沟施工, 一般采用人机配合以挖除沟内部分土体, 之后进行管座混凝土铺筑并安装水管, 然后按施工顺序进行土工布、碎石施工。

3 分部开挖法

3.1 双侧壁导坑法

该方法又称为眼镜法, 其是按照竖向分割的原理将大跨度隧道分为几个小跨度隧道进行依次开挖。首先错开一定距离、依次开挖左右两侧导洞并及时施作初期支护, 之后错开一定距离开挖上台阶并及时施作拱部初期支护, 之后进行下台阶开挖并及时进行支护, 然后分段拆除导坑隔壁后进行二次衬砌。该种方法施工中应保证侧壁导坑形状宜近于椭圆形断面, 导坑断面宜为整个隧道断面宽度的1/3, 由于下台阶施工对掌子面开挖影响较大, 实际施工一般是两个侧导坑和上台阶连续施工, 待全部完成该工法段后再开挖下台阶施作仰拱等。

3.2 中隔壁法

该种方法施工工序为首先将导坑上部进行开挖及支护, 之后进行先行导坑的中下部开挖及支护, 后行导坑上部开挖及支护, 后行导坑中下部开挖及支护, 之后进行超前支护, 最后进行二次衬砌。该种方法施工应在一侧中隔壁完成后方可进行另一侧开挖, 钢架的接头应与底部开挖高度一致, 各部开挖时周边轮廓应尽量圆顺以减小应力集中, 待仰拱施工完毕后方可拆除中隔壁施作二次衬砌。

4 结语

随着大断面隧道的采用, 其开挖技术也随之深入发展, 在开挖技术研究中应始终把持其是在地层应力转换和建筑物结构应力转换的过程中进行, 并坚持“新奥法”原理, 不断总结、完善和运用各种新工法、新工艺, 为优质、安全的完成隧道施工提供保证。

参考文献

[1]中华人民共和国铁道部.TB10003-2005铁路隧道设计规范[S].北京:中国铁道出版社, 2005.

[2]中华人民共和国铁道部.TZ214-2005客运专线铁路隧道工程施工技术指南[S].北京:中国铁道出版社, 2005.

大断面切眼采煤机扩帮技术实践 第5篇

1 工程概况

(1) 工作面地质条件。2513综采工作面位于陈四楼煤矿五采区, 该采煤工作面轨道巷受火成岩侵蚀, 在掘进期间进行多次改造, 形成该综采工作面。该工作面分成里外2段, 其中里段长度90 m, 外段长度191 m。目前, 2513采煤工作面已回采至2513外切眼, 2513切眼北为2513轨道巷, 南为2513胶带巷, 西为2513里段采空区, 东为未开采实体煤。2513外切眼掘进期间先后揭露落差为3.5 m逆断层及落差为5.0 m正断层。2513外切眼扩帮位置如图1所示。

(2) 工程量及工程施工要求。扩2513外切眼工作面侧, 扩帮宽度2.0 m, 保证扩帮后巷道宽度不低于6.0 m。扩帮时, 沿煤层施工, 见顶见底, 当煤层厚度达不到2.6 m时, 必须破底。扩帮时, 要求巷道上帮至下帮2.5 m范围内底板施工成水平状态, 巷道下帮至上帮3.5 m范围内底板保持同一坡度 (不得大于10°) , 巷道底板不得出现台阶。

2 支护参数选择

2.1 按悬吊理论计算顶锚杆参数

(1) 锚杆长度计算。根据悬吊理论[5,6,7,8,9]计算锚杆长度L, L=KH+L1+L2。其中, H为冒落拱高度, H=0.5B/f=0.86 m (B为巷道掘进宽度, 6.0 m;f为岩石坚固性系数, 砂质泥岩取3.5) ;K为安全系数, 一般K取2;L1为锚杆锚入稳定岩层的深度, 一般按经验取0.4 m;L2为锚杆在巷道中的外露长度, 一般取0.04 m。代入数据计算得, L=2.16 m。施工时顶锚杆取L=2.2 m, 满足施工需要。

(2) 锚杆间排距计算。a=[Q/ (KHγ) ]1/2, 其中, a为锚杆间排距;Q为锚杆设计锚固力, 按高强顶锚杆锚固力Q=120 k N计算;γ为被悬吊泥岩的容重, 取25 k N/m3。代入数据计算得a=1.67 m。根据以往施工经验, 锚杆间排距取750, 600, 900 mm可以满足施工要求。

2.2 利用工程类比法选择帮锚杆参数

由于采掘接替要求, 2513外切眼在扩帮之后直接安装支架, 进而投入到回采工作中去, 巷道服务时间短。借鉴以往陈四楼煤矿切眼扩帮巷帮支护经验, 2513外切眼扩帮段巷帮采用36 mm×1 600mm木锚杆+双抗网+木托盘支护, 在安全、运输、通风等方面均能满足安全生产的需要。

2.3 巷道支护具体参数

(1) 顶板支护。Ø20 mm×2 200 mm高强锚杆+金属平网+M钢带。 (1) 每根Ø20 mm×2 200 mm高强锚杆配150 mm×90 mm×10 mm瓦型托盘、半圆球、扭矩螺母、减阻增压垫片 (金属和塑料2个减磨垫圈) ;金属平网规格1 000 mm×2 200 mm, 网格50 mm×50 mm, 用8#铁丝加工;M钢带:长4.0 m。 (2) 每根锚杆使用1支MSCK2350树脂锚固剂和1支MSM2350树脂锚固剂。 (3) 第1排顶锚距原巷帮500mm, 锚杆间排距为750 mm×600 mm, 其允许偏差为±100 mm。 (4) 锚杆的预紧力矩不得小于250 N·m, 不得大于300 N·m。

(2) 巷帮支护。Ø36 mm×1 600 mm木锚杆+双抗网+木托盘。 (1) 木锚杆间排距均为900 mm, 允许偏差±100 mm。 (2) 每根木锚杆用木楔子楔实楔牢。 (3) 双抗网规格为1 400 mm×4 000 mm;木托盘规格为400 mm×200 mm×50 mm。

(3) 巷道加固。 (1) 2513外切眼原巷道已在顶板布置双排锚索梁加固, 扩帮后, 在扩帮段顶板距离巷帮1.6 m处补打1排锚索梁加固, 锚索间距1.3 m。 (2) 锚索为Ø18.9 mm、长6.3 m钢绞线;锚索梁为12#槽钢梁加工, 长3.0 m, “一梁三索”。2513外切眼扩帮后巷道断面支护如图2所示。

3 施工工序流程

(1) 2513外切眼扩帮采用MG200/500-QWD电牵引采煤机割煤的方法施工, 并采用风镐或手镐落煤、人工攉煤以及SGZ730/2×200刮板输送机运输的方法配合施工。

(2) 采煤机开动前, 先将2513外切眼待扩帮段工作面侧原巷帮支护拆除, 用力矩扳手拧下帮锚螺母, 卸下托盘、钢带和金属网并统一回收;及时将割出来的煤壁以外的锚杆、托盘、金属网等清理干净、不得使之进入煤流。

(3) 采煤机自2513外切眼机头方向向机尾方向割煤 (循环进度为600 mm) , 前滚筒割顶煤, 后滚筒割底煤, 每次割煤距离根据顶板完好情况一般不超过50 m, 如顶板不稳定或出现破碎情况, 必须实行短掘短支措施, 每次割煤距离不超过10 m。采煤机割煤至规定位置后, 返刀清理底板浮煤至顶板维护完整地段 (已采用单体柱+Π型梁或锚网带进行支护段) , 将滚筒落在底板上, 将刮板输送机、采煤机停机闭锁。

(4) 扩帮后, 施工人员必须先进行“敲帮问顶”, 去掉活矸危岩。确保安全后, 采用3.6 m长的Π型钢梁 (沿巷道中心线方向布置) 配合单体液压支柱进行临时支护, 待临时支护完毕后, 采用钢带和锚索梁对巷道顶板进行支护和加固。钢带和锚索梁沿着巷道中心线方向布置。

(5) 顶板支护完毕后, 拆除临时支护, 采用单体柱辅助推刮板输送机至煤壁。

4 效益分析

使用采煤机对切眼进行扩帮, 与以往常用的钻眼爆破法及综掘机扩帮等施工工艺相比有以下优点:

(1) 节约落煤施工时间, 提高劳动效率。采煤机每次截割深度为600 mm, 长度为50 m (断层影响段10 m) , 落煤耗时短。在巷道顶板稳定段, 落煤耗时仅为15~20 min。若采用综掘机扩帮施工, 截割深度1 200 mm, 落煤长度4 m, 需要时间达15 min。若采用钻眼爆破法, 类比2517外切眼扩帮 (扩帮宽度也是2.0 m) 爆破一次, 扩帮长度为4 m (爆破宽度2 m) 。需要打炮眼24个, 耗时24 min, 装药连线10 min, 撤人警戒等3 min, 吹炮烟15 min, 共计52min。据此计算, 采用采煤机扩帮2513外切眼施工工期由原来的15 d缩短为5 d, 效率提高200%。

(2) 采煤机落煤后, 直接采用单体液压支柱配合Π型钢梁进行临时支护。采煤机在扩帮长度上给多台锚杆机同时作业提供了足够的空间, 采煤工作面以高压乳化液为介质的单体柱支护强度远远大于以水为工作介质的轻型单体液压支柱, 增加了临时支护的安全性, 同时提高了劳动效率。

5 结语

在切眼巷道未扩帮刷大之前, 先安装采煤工作面生产时所使用的刮板输送机和采煤机, 然后利用采煤机对切眼巷道进行扩帮。形成具备综采液压支架安装条件的正规切眼, 使采掘活动更加有机地衔接起来, 取消了掘进扩帮刷切眼的过程, 节约了掘进支护材料的投入, 缩短了综采安装与掘进工序的时间, 实现了矿井综合效益的最大化。采用采煤机对大断面切眼扩帮, 扩掘速度快, 工艺简单, 取消了人工攉煤的环节, 降低了工人劳动强度, 缩短了工期, 提高了工效。综采工作面大断面切眼采煤机扩帮, 对初掘切眼的支护无影响, 而且给锚杆支护提供的空间大, 便于支护作业人员操作。该技术对同类条件的切眼扩帮过程有借鉴作用。

参考文献

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综采开切眼大断面锚网支护技术探讨 第6篇

传统的综采开切眼采用梯形断面, 支护方式为木棚支护, 先选用小断面安装综采支架前, 再刷成大断面, 一棚梁中部加打两根或一根木支柱或金属支柱加强支护, 棚柜一般为0.6m-1.0m, 该支护方式掘进速度慢, 材料消耗大, 配置人员多, 劳动强度大, 人工费用高。在刷大断面时, 架设大抬棚的笨重作业, 具有一定的危险性。且传统的切眼支护方式制约了安装工作, 作业人员有效利用空间小, 作业安全性不高, 在开切眼内进行“替柱、回柱”和回“大梁、柱腿”等支架设备安装时, 存在较大的安全隐患。这种支护方式不能对顶板及周围的煤体进行早期管理, 不能有效抑制顶板离层和冒顶现象的发生。

2 综采切眼锚杆支护设计方法

针对围岩具有复杂、多样的特点, 在采用锚杆支护设计前, 要采用现场调查和地质力学评估、井下监测和信息反馈及日常监测的动态信息设计方法。

现场调查内容包括围岩强度、围岩结构、地应力及锚固性能测试等。在现场调查内容的基础上进行地质力学评估和围岩分类, 为设计提供可靠的参数。设计采用数值计算和经验相结合的方法进行, 根据围岩参数和已有实测数据确定出比较合理的设计方案。并在井下实施, 并且要进行详细的围岩位移和锚杆受力监测, 根据监测结果验证或修正设计。正常施工后还要进行日常监测, 以保证巷道安全。

3 综采工作面切眼锚杆支护举例

3.1 工作面切眼的基本情况

梅河六井四层煤在-50+100水平, 煤层自上向下逐渐变厚, 煤层轴部由5.0m12.0m, 煤层厚度变化不稳定, 煤层中含45层砂岩夹石, 夹石厚度不稳定, 在0.1m0.6m之间, 煤层倾角12°14°之间, 煤层顶、底板为褐色泥岩, 直接顶为白色砂岩, 厚度为0.8m, 较坚硬, 无伪顶, 其上为2.10m厚的粗砂岩, 之上为0.4m的碳质页岩, 较破碎, 再上为4.10m厚的粉砂岩, 再上为0.2m厚的碳质页岩, 非常破碎, 之上是3.6m的粉砂岩, 层理发育呈不规则形状, 之上是石子岩、粗砂岩;直接底为砂岩, 厚度为0.5m1.0m左右, 老底为褐色泥岩, 致密、块状, 厚度为9.0m。工作面主体构造为向斜轴南部属单斜构造, 构造极为简单, 工作面地层走向N120°, 倾向约N35°, 倾角12°左右。开切眼巷道断面呈矩形, 宽6m, 高2.8m, 掘进断面积为16.82m, 采用人工打眼放炮掘进一次成巷。

3.2 巷道支护

开切眼巷道采用树脂端锚锚固锚杆组合支护, 并进行锚索补强和单体液压支柱加强支护。

(1) 顶板支护。

永久支护形式:使用螺纹端锚锚杆规格型号为22mm2400mm, 钢筋锚杆规格型号为16mm1600mm, 间排距均为600mm, 矩形布置;锚索规格15.24mm6400mm, 配套使用本矿制造的树脂锚固剂及4m长钢带托梁, 排内每两根锚索配合钢带托梁组合成一个支护整体。钢带横向布置, 在巷道中心线两侧左右对称支护, 钢带托梁间距为2.4m, 锚索间距为2.4m。顶锚杆为每排8根, 螺纹锚杆和钢筋锚杆间隔使用。锚索滞后工作面距离不大于2.4m。

(2) 加强支护。

采用π型钢棚加强支护, 梁长3.6m, 棚腿采用DZ-35型单体液压支柱, 棚距1.6m, π型钢棚垂直巷道中心线左右对称布置, π型钢棚下单体支柱距巷道中心线为左右各1.5m。架π型钢棚滞后工作面不超过10m。

(3) 巷帮支护。

开切眼的正帮采用贴帮戴帽点柱进行支护, 支柱采用DZ-35型单体液压支柱, 柱帽采用木托板, 戴帽点柱间距1.0m, 并用大拌背帮;反帮采用锚杆一网一木托板进行支护, 帮锚杆规格为16mm1600mm, 间距900mm, 排距800mm, 矩形布置。

(4) 支护效果。

根据围岩情况和采用锚杆支护后再进行加强支护, 预计顶板变形不大, 因属于单一煤层开采, 切眼内矿山压力无明显显现, 围岩变形量不大, 顶板变形量最大不超过3mm。在顶板支护后基本处于稳定状态, 两帮由于有锚网支护, 且配有支柱及大拌背帮, 也不存在片帮现象, 较传统支护在顶板控制方面具有很大的优越性。至于支护效果是否成功, 还有待于实践来证明。

4 综采切眼锚杆支护的优越性

4.1 安全方面

(1) 综采切眼的有效空间增大, 减少了架棚式支护对综采支架安装作业的制约, 安装作业空间增大, 作业的安全性大为提高。

(2) 开切眼内支架设备安装过程没有了“替柱、回柱”及回“大梁、柱腿”开大帮的中间环节。不安全隐患减少, 安装速度加快。

(3) 锚杆支护下的整个空间比被动支护下的空间安全, 采用锚杆支护, 能及时对围岩进行控制, 并充分利用顶板的自承能力, 抑制顶板离层, 防止冒顶事故的发生。

(4) 锚杆安装工艺与架设木棚相比, 具有小巧灵活的特点, 避免了架设笨重大抬棚及其作业的危险性。

4.2 技术方面

(1) 综采开切眼内采用锚杆支护, 简化了设备安装工艺和准备工作, 缩短了工作面的安装时间, 缓解了采区接续紧张, 为高产高效奠定了基础。

(2) 在相同的条件下, 锚杆支护断面比木棚支护需用断面小, 对综采开切眼的通风、运输和安装、掘进断面设计相应缩小参数, 使设计本身更趋合理。开切眼跨度、高度的缩小, 减少了工作量和资金的投入, 并且安全系数增加。

4.3 经济方面

按梅河六井54027402区工作面长度为75m一个综采开切眼计算。材料投入:锚杆支护比木棚支护少投入材料费850元/m, 一共节约材料费63750元;工作费:锚杆支护比木棚支护可节省350元/m, 一共节省工作费26250元, 材料和工资一共可节省90000元;掘进速度:一般情况下, 锚杆支护与架棚支护掘进快610天的时间, 平均8天。安装速度:以开切眼75m计算, 共需安装支架50架, 在锚杆支护条件下, 需10天, 而在木棚支护下, 因需要刷大帮, 重新给大断面木棚支护需25天, 再上架子仍需要10天时间, 两者比较, 因开切眼支护形式的改变, 综采支架安装工期可提前25天。例如, 六井有1个综采队, 按年安装2个综采面计算 (切眼长度按75m) 与采用架棚支护相比, 综采开切眼锚杆支护的经济效益为:支护材料及工资费用可节约18万元, 节约工时66天;以日产1000t煤计, 可生产原煤6.6万t, 按吨煤利润100.00元计算, 实现利润660万元, 年总经济效益达3550万元。

综上所述, 综采开切眼大断面采用锚杆支护替代木抬棚支护优越性明显。技术上先进, 经济上合理, 施工速度加快, 采面的准备时间缩短, 便于设备安装, 工人的劳动强度大大减轻。巷道施工安全可靠, 成本降低, 具有较高的经济效益。

5 建议

超大断面切眼 第7篇

1 煤矿工程实例

煤矿的75209切眼, 主要位于 -1025m水平西的下山煤矿综采采区, 煤矿综采的工作面走向长度为500m, 倾斜长为175m, 工作面的标高达到 -1080~-1150m。煤矿综采浅部就是75209工作面, 其西侧就是75206工作面和75208工作面。在锚梁网索支护中, 针对其斜矩形断面, 巷道尺寸:净宽 =3800mm, 净高 =2500mm。顶部锚杆:Φ20×2400mm螺纹钢等强锚杆。锚杆螺母拧紧力矩不少于200N·m, 锚固力80KN。锚杆间排距:800×800mm。右帮锚杆:Φ20×2400mm螺纹钢等强锚杆。锚杆螺母拧紧力矩不少于100N·m, 锚固力60KN。锚杆间排距:700×800mm。左帮锚杆:Φ20×2000mm螺纹钢等强锚杆。锚杆螺母拧紧力矩不少于100N·m, 锚固力60KN。锚杆间排距:700×800mm。

2 采取煤矿综采中应用大断面切眼成巷支护的原理及优势

2.1 原理

大断面切眼成巷支护技术原理就是, 在大断面切眼成巷支护中, 把锚索深入到深部稳定的岩石中, 对被加固岩体先施加压应力, 限制岩体松动变形, 保持围岩稳定;每掘进2.3m, 用锚杆及时支护, 顶板未出现离层就及时安上锚杆, 进行悬吊加固, 保持顶板完整性与稳定性。从应力角度分析承载结构, 针对巷道围岩较深部的切向应力集中区域, 其内切向应力也将会高于弹性区以及内承载结构应力, 使得切向应力向围岩深部转移[1], 形成外承载结构, 利于外承载结构稳定, 承担岩层应力, 限制塑性区扩展, 保护内承载结构, 起到巷道围岩稳定作用, 保证煤矿采掘中巷道围岩的稳定。

2.2 优势

其优势在于, 方便后期切眼扩大施工, 在首掘切眼时采用与两顺槽相同的支护方式, 由于以往托顶煤大断面切眼刷大后, 净宽度为7.8米, 采用边刷大、边安装支架方式, 占用人员较多, 运输、安装环节复杂, 人工耙装消耗体力较大。故此, 改用大跨度开切眼锚固支护技术, 可以节省人力及成本资源, 每米巷道支护费用降低1000多元, 降低工人劳动强度, 提高巷道断面利用率, 改善煤矿安全生产环境。

3 应用大跨度开切眼锚固支护技术的对策

3.1 形成内外承载结构

在大断面切眼成巷支护中, 确定高强度长锚杆以及加厚W钢带、钢筋网等支护技术后, 为限制大跨度厚层泥岩顶板破碎区扩展, 使锚杆支护中可以有足够大的支护范围与支护强度, 可以采用3.0m单轴抗拉强度600MPa的高强度锚杆, 并应用高强度加厚托盘以及钢筋网加固破碎区泥岩[2]。实际的大断面切眼成巷支护技术中, 顶板采用22mm×3000mm热轧细牙树脂锚杆, 沿巷道打设单体支柱实施锚杆支护, 柱距为1.2m。大断面切眼成巷支护中, 合理的选择锚杆、锚索预紧力, 提高支护强度, 减小支护密度。

3.2 大断面切眼

大断面切眼刷大, 采用锚网梯索配木垛单体作为顶板永久支护, 在巷中按每排打设一棵或两颗锚索;在切眼内打设一排木垛及单体进行加强支护, 木垛打设在距刷大切眼面前侧3200mm (木垛中) 的位置处, 木垛间距为3.6米 (中—中) , 且木垛超前刷大迎头不小于8米[3]。大断面切眼成巷支护中, 保证两木垛之间用两块板梁连接, 两块板梁并排居中打设, 要求在煤矿综采中, 对于每次工作面刷大循环进度达到1.0米, 有效控制大断面切眼顶板。

3.3 锚固支护细节

在大断面切眼成巷支护中, 可以按照梅花形状进行布置, 使锚杆倾角可以控制在30°左右, 并且还要选择符合标准的焊管以及扣件, 搭建好临时脚手架平台, 做好煤矿综采工作面支护中的安全防护。煤矿综采工作面大断面支护中, 应用锚索顶住锚固剂, 将其缓缓送入到钻孔位置, 确保煤矿综采工作面锚固剂全部的送到孔底。在大断面切眼成巷支护技术中, 实施钻孔时, 一定要依据岩石纹理及走向来确定锚杆的具体倾角, 锚杆型号应为普通的螺纹钢筋, 并能够及时调整锚固孔大小, 保证锚杆支护的实际效益。

3.4 效果分析

在煤矿中应用大断面切眼成巷支护技术后, 从安装支护开始的20天, 其之后的平均位移量达到6mm;在第40天之后, 围岩变形平均位移量是7mm;在支护的第70天之后, 平均位移量是8mm;80天后的平均位移量9mm;并且在支护第90天后, 其围岩变形平均位移也趋于稳定状态。未出现锚杆破断以及锚索抽丝现象, 不影响开切眼安装, 提高锚杆、高锚固点以及高强度承载结构性。煤矿综采工作面中, 应用基于大断面的切眼成巷支护工艺技术, 通过优化切眼支护的参数, 与其它的锚杆支护巷道技术进行比较, 不仅有效控制煤矿综采工作面大断面巷道的围岩变形速度, 同时最后的监测结果也表明, 大断面综采切眼支护, 满足煤矿综采工作面大断面实际生产要求。

4 结论

综上所述, 对于煤矿综采工作面大断面综采切眼支护中, 强化其支护工艺技术, 有助于提升煤矿开采中的巷道安全, 使煤矿施工安全质量得到保证, 降低施工事故的发生, 具有实际应用价值。

参考文献

[1]田野.大采高综采工作面大断面切眼支护技术研究[J].中州煤炭, 2014.

[2]刘培东.龙宫矿综采工作面大断面综采切眼支护技术[J].山西煤炭, 2014.