巷道空帮及失效锚杆处理 安全措施之相关制度和职责，锚杆、锚索支护作为一种经济有效的采准巷道支护方式,在煤矿巷道中已得到广泛应用,但由于煤矿井下地质条件的复杂性和多变性,沿煤层掘进的巷道很容易在成巷以后,未支护前发生垮帮现象。垮帮后...
锚杆、锚索支护作为一种经济有效的采准巷道支护方式,在煤矿巷道中已得到广泛应用,但由于煤矿井下地质条件的复杂性和多变性,沿煤层掘进的巷道很容易在成巷以后,未支护前发生垮帮现象。垮帮后造成打设的锚杆有裸露现象,随着压力的增大形成锚杆失效。因此,通过分析施工巷道垮帮原因,制定相应的安全防范措施如下。
一、开拓工作面煤层情况概述
现开拓工作面位于矿井井田中部,北采区西翼。采用综合机械化掘、锚沿煤层推进成巷。巷道高度2.4-2.6m,煤层底板标高1150~1400m,煤层倾角平均-12°,煤层结构简单,普氏硬度系数f=2.5~4,煤质较硬。煤层顶板为稳定的石灰岩层,层厚6.75m;局部地区有0.8-1.2米厚的泥岩层(伪顶),底板为2.2m厚的深灰色泥岩或炭质泥岩,较硬。
二、巷道断面及支护参数设计
1、巷道开拓情况
1.1本年度所开拓的二水平回风大巷、二水平胶带大巷、二水平轨道大巷设计总长1300×3=3900米,分为二次成巷,先沿煤层掘进使各巷道相互贯通形成通风、排水系统后,再拉底、喷浆与硬化底板、做水沟。
1.2集中胶带大巷设计总长830米,集中回风大巷设计总长520米,措施联络巷设计总长225米,合计1575米,其中一部分已一次成巷;一部分是分二次成巷。
2、开拓工作面沿煤层掘进时,断面形状为矩形,净宽4.5m,净高2.5m,净断面积11.25m2。
2.1顶板采用锚索、锚杆、钢筋网联合支护。顶锚杆布置每排4根,排距1100mm,间距1200mm,规格为Φ20×2000mm的左旋螺纹钢锚杆,采用MSK2335与MSZ2360两种树脂药卷锚固,锚固长度950mm。顶锚杆安设角度分为边角锚杆略倾斜与煤帮15°,且距离巷帮达400mm,中间锚杆全部呈垂直角,锚索选择在顶板中间,间距1.6米,排距4.8米,垂直布置。?
2.2局部“小青顶地段”采用钢筋梯子梁(用Φ18mm圆钢制作,全宽50mm,长度4.0m),并有钢筋网与铁丝网双网支护。
2.3在“小青顶地段”或构造带打设3.0锚索补强支护。每隔1.0m或小于1.0m布置2根,打在两排锚杆之间,与巷道两帮距离相符。锚索规格为Φ17.8×3000mm,锚固方式为端头锚固,采用二卷树脂药卷,分别为MSK2335一卷,MSZ2360一卷,锚固长度为950mm。
3、煤帮锚杆支护:
3.1煤帮坚硬稳定时:
⑴使用￠20mm、长2000mm的螺纹钢锚杆;2300×1200×6+100×100mm的钢筋网进行支护。锚杆眼采用矩形布置。施工时,钢筋网竖着贴帮安装,搭接长度≥100mm。帮网顶端要与顶网相搭接,再用绑丝绞紧。
⑵在巷道正常地段,竖直间排距800×800mm:即上部锚杆距顶300mm,向顶板上仰15°;上部锚杆距中部锚杆800mm,中部距下部锚杆间距800mm,下部锚杆距底板600mm,每排3根,拉底后再补上一片网,打设一排锚杆。锚固长度必须达到950mm,帮网顶端要与顶网相搭接,再用绑丝绞紧。
3.2遇地质构造带煤帮松软或巷道高度超过3.0m时:
⑴使用￠20mm、长2000mm的螺纹钢锚杆;2300×1200×6+100×100mm的钢筋网进行支护。锚杆眼采用四排或五排矩形布置。施工时,钢筋网竖着贴帮安装,搭接长度≥100mm。帮网顶端要与顶网相搭接,再用绑丝绞紧。
⑵竖直间排距:上部锚杆距顶300mm,向顶板上仰15°;上部锚杆距中部锚杆800mm,中部距下部锚杆间距800mm,下部锚杆按800mm递增,直至距底板600mm为止,锚杆锚固长度必须达到950mm。
4、要求:网片必须铺平整,网与网之间必须对接,对接之处用绑丝进行连接,锚梁铺设必须铺平,锚杆锚固长度达到规定要求,托盘必须紧贴煤帮压紧网片。
5、锚杆外露:锚杆螺母外锚杆丝扣10-40mm之间,托板用圆鼓形￠150×150×10+￠23mm的Q235钢板;锚索外露:露出锁具150-250mm,托板用方形200×200×10+￠23mm的Q235钢板。顶锚杆设计锚固力65.7KN,帮锚杆设计锚固力34.3KN。
三、锚杆产生失效的原因分析
1、锚杆使用情况分析
自2010年使用锚杆支护以来,主要发生在掘进巷道的煤帮,位置多处在煤帮夹矸下部距底板300-1600mm处,在割煤后或爆破落煤后局部煤壁沿光滑面垮帮;再断层或无炭柱构造附近垮帮;在有淋水地段垮帮;以及也有在爆破作业打眼角度与装药量不合理造成垮帮。垮帮一般在长1.5米、宽0.6米、深0.3米间,如不能及时充填塞紧,将随着煤壁的压力增大,逐渐以小致大,最终导致以锚杆尾端裸露部位增大而失效,从而引发面积较大的垮帮。
顶板锚杆、锚索未发现有失效现象。偶然出现主要是在顶板岩性松软地段或支护时未能打设在坚硬层面上所致。
2、垮帮原因分析
? (1)地质因素:根据开拓工作面已出现情况来看,在断层、无炭柱构造附近煤质有氧化现象而较软,其余正常地段煤质较硬而稳定。巷道沿煤层掘进成型后,地层应力重新分布,顶板由于石灰岩层结构致密、坚硬稳定,在锚杆、锚索的控制下形成坚固的岩梁,所以,从未发生过锚杆与锚索破断。主要是巷道煤壁支护的螺纹钢锚杆有裸露失效现象。根据锚杆失效位置分析:多数在靠近两巷煤柱一侧的巷帮中下部、断层松软地段的一帮。由此可见,由于巷道形成后巷道围岩应力不断重新分布,而产生垮帮。但由于使用金属螺纹钢锚杆的承受压力大于垮帮带来的压力,从而未发生破断或拔出现象。
? (2)支护工序时段不合理
由于煤层厚度有一定的变化,不能及时对锚杆支护巷道按设计要求锚、网、喷一次成巷,也是造成煤帮局部锚杆失效的一大因素。
? (3)现场不能够及时充填管理
现场操作人员不按规程操作,本来出现少量轻微的垮帮及时用枕木、半圆木、木楔将锚杆塞紧是可以有效防止再次垮帮的,但急于赶进度而未进行充填塞紧,从而日积月累导致局部锚杆失效也是的主要因素。
四、 防范措施
1、针对采区内局部巷道煤质松软、片帮易落、顶板压力增大地段等特殊地点、特殊情况对煤帮出现少量轻微的垮帮时,及时用枕木、半圆木、木楔将锚杆塞紧。
2、加强对支护工序时段的合理组织,按照科学的设计流程进行锚、网、喷支护,确保锚杆、锚索等支护材料形成一体的封闭巷道,确实做到安全可靠。
3、加大质量检查力度,在每个掘进面掘进时及时控制煤帮垮帮是安全管理的一项主要任务,保证锚杆支护的有效性是巷道成形良好的重要保障。
4、加大巡检力度,对于巷道内发现的失效锚杆、锚索,必须全部进行二次补强,加密支护。
5、做好班前确认工作,对上一班施工的顶帮锚杆进行预紧力检测,失效锚杆要及时补打,特殊情况下要增设网片。隐患未处理的严禁组织生产。
6、加强顶板离层仪的监管力度,对于工作面出现的顶板破碎、压力大的地点,及时进行架设工字钢棚复合支护。对巷道高冒区两端、中部及巷道扩宽处均采用双锚索配合槽钢加强支护。
7、护帮时,必须使用托盘紧贴煤帮,如出现空帮现象时必须用不燃性材料进行充填,保证锚杆托盘、锚网紧贴煤壁。
8、锚杆支护必须严格按标准进行打设,对打设的锚杆必须用机械力矩扳手拧紧,确保锚杆的托盘紧贴巷壁,达到设计预紧力。
9、顶板锚杆在做拉力试验时,在被拉锚杆周围打设2~3棵点柱顶牢顶板方可做拉力试验,做完拉力试验紧固好锚盘后方可回掉点柱。
10、及时改变支护技术参数。对特殊地段采取缩小锚杆、锚索支护间排距方式来增大支护强度,对靠两巷煤柱一侧的煤帮要用Φ20mm、长度2000mm的等强度螺纹钢锚杆补强支护;加大锚杆预紧力控制煤帮,保证巷道整体支护效果。
9、在支护中,当围岩稳定性较差,容易出现片帮冒顶现象时,应在迎头顶板打超前锚杆作为超前临时支护,以防止顶板随着落煤冒落。超前锚杆应向前60~70°,掘进后随着空顶增大必须及时打正式锚杆。若顶板破碎或压力大时,根据顶板情况适当加密布置锚索。
10、作好失效锚杆的原因分析工作。若巷道煤壁出现锚杆或锚杆失效时,巡查人员必须及时汇报。由相关技术人员现场勘察分析,制定有效措施避免同一问题重复出现。
五、结论
1、综上所述,针对井下地质条件复杂、多变等因素造成的锚杆失效现象,通过以上针对性防范措施认真学习,积极防范。
2、作业过程中,因出现特殊情况本措施不能指导现场作业时,应及时汇报,现场勘查,采取相应措施审批、贯彻、学习后方可恢复作业。
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