不同類形“鋼帶”在錨網支護巷道中的應用

周煜博

(中國礦業大學應用技術學院,江蘇省徐州市,221116)

不同類形“鋼帶”在錨網支護巷道中的應用

周煜博

(中國礦業大學應用技術學院,江蘇省徐州市,221116)

在王莊煤礦井下現場對雙筋雙梁鋼帶、單筋單梁鋼帶和W鋼帶進行了應用試驗。經對比分析,認為雙筋雙梁鋼帶制作節省鋼材,且支護退讓性較小,可以減少后期的維護,能夠有效控制巷道變形,適合在特殊地質條件下應用。

巷道支護 錨網支護 單筋單梁鋼帶 雙筋雙梁鋼帶 W鋼帶 應用試驗

山西潞安集團公司王莊煤礦核定生產能力為710萬t。從1998年開始,掘進巷道從工鋼棚支護逐漸轉變為錨網支護。隨著礦井的不斷延伸,巷道受回采和地質構造等特殊條件的影響,承受的壓力也越來越大,為了保證井下巷道的支護效果,技術人員在王莊煤礦全錨支護巷道中對單筋單梁鋼帶、雙筋雙梁鋼帶和W鋼帶進行了試驗。

1 現場試驗

1.1 現場地質概況

王莊煤礦5204工作面所采煤層為沁水煤田3#煤層,賦存于二疊系山西組中下部地層中,屬陸相湖泊型沉積,煤層厚度穩定,平均厚度6.75 m,容重1.35 t/m3。5204通風巷沿煤層底板掘進,巷道斷面為4.0 m×3.2 m的矩形斷面,采用全錨網支護,且前進方向左幫與掘進中的5204瓦斯巷(沿煤層頂板布置巷道)相距16.5 m寬的凈煤柱,前進方向右幫與5206已采工作面相距5 m寬的凈煤柱。該巷道煤體松軟,節理發育充分,受5206工作面回采影響及5204瓦斯巷掘進影響,在掘進過程中礦壓顯現明顯,巷道幫頂變形大。

1.2 現場試驗

為保證5204通風巷的安全掘進和支護效果,對該巷道分別進行了雙筋雙梁鋼帶、單筋單梁鋼帶和W鋼帶的支護試驗,圖1為三種試驗“鋼帶”結構示意圖。

三種“鋼帶”的試驗區段長為250 m,在5204風巷的支護布置如圖2、圖3和圖4所示,錨網支護巷道的支護參數見表1。施工過程中嚴格按要求安設各種礦壓監測儀器(頂板離層儀、表面位移測站、測力錨桿及液壓枕),并且每班指派專人對試驗區段內的所有礦壓監測儀器進行觀測記錄。

表1 5204通風巷試驗區段錨網支護設計參數表

圖1 三種試驗“鋼帶”結構示意圖

1.3 試驗結果

通過對各試驗區段礦壓監測儀器的觀測,各區段巷道頂板離層、壓力、兩幫及頂底板位移變形量統計結果見表2。

表2 5204風巷試驗區段礦壓監測統計表

2 試驗結果分析

2.1 全錨網+單筋單梁鋼帶段測試結果

(1)工人勞動強度小,單筋單梁支護退讓性大,在圍巖變形時,能保證錨桿支護性能不受破壞。如錨桿損壞后,補打錨桿可以達到原支護效果。

(2)梯子梁強度不夠,容易出現斷裂現象,后期維護工作量大;巷道變形值較大,巷道整體感觀不好;錨桿(索)打設數量多,工作效率低。

(3)在巷道礦壓顯現不明顯、層節理發育不充分的情況下使用最為合適。

2.2 全錨網+W鋼帶段測試結果

(1)W鋼帶質量大,工人勞動強度大;W鋼帶支護退讓性小,在巷道圍巖變形時,鋼帶、錨桿受力大;出現寬幫高頂時,W鋼帶不易貼面;打錨桿時,托盤面積大,應力多集中在錨桿上,造成鋼帶撕裂、錨桿斷裂現象嚴重,巷道后期維護工作量較大。錨桿、鋼帶損壞后補打錨桿不能達到原支護效果。

(2)在煤體破碎、打設錨桿難以在圍巖中形成拱形梁作用時,W鋼帶可以有效提高巖石整合性,因此,該種支護適用于煤體破碎、壓力不大的掘進巷道中。

2.3 全錨網+雙筋雙梁鋼帶段測試結果

(1)工人容易操作;錨桿和梯子梁斷裂現象少,后期維護工作量小。

(2)巷道有一定的變形,但變形值相對小。

(3)支護形式靈活,在圍巖變化時雙筋雙梁鋼帶的支護退讓性、維護強度均能達到一定程度,錨桿、鋼帶破壞時補打錨桿可以達到原支護效果。在巷道煤巖層理、節理發育、礦壓較大時可以通過增加錨桿(索)數量來加強支護。

3 結論

(1)雙筋雙梁鋼帶采用?14圓鋼焊制而成,與W型鋼帶相比,可節約鋼材60%～70%。

(2)雙筋雙梁鋼帶與單筋單梁鋼帶相比增加了梯子梁強度,減小了斷裂現象發生;且梯子梁變形范圍較小,支護退讓性較小,能有效控制巷道變形。

(3)雙筋雙梁鋼帶與W型鋼帶相比,支護退讓性較大,起到了一定釋放圍巖壓力的作用,減少了巷道的后期維護支出。

(4)雙筋雙梁鋼帶制作相對簡單,長度及限位孔間距不受巷道寬度、高度及 錨桿間距等環境條件的影響。

(5)采用雙筋雙梁鋼帶施工,能保證錨桿支護性能不受破壞,并可將補打錨桿聯結起來繼續組成一個整體承載結構。

雙筋雙梁鋼帶的研發及使用,不僅保證了井下巷道的支護效果,而且能夠滿足礦井特殊地質條件下支護的需要,提高了煤礦掘進支護裝備的技術水平,在煤巷掘進方面,具有更加廣闊的推廣應用前景。

"Steel bands"of variable types and their application in bolt-mesh supported entries

Zhou Yubo

(School of Applied Technologies,China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu province 221116,China)

Application experiments are carried out in Wangzhuang underground coal mine on the application of dual-rib dual-beam steel band,single-rib single-beam steel band and W cross-section steel band.Out of a comparative analysis,it is taken for granted that the application of dual-rib dual-beam steel band is more economical in the consumption of steel and it offers better yield when used in actual support.The use of dual-rib dual-beam steel band also needs minor maintenance costs and it can better control entry deformation.It is concluded that this type of steel band is more applicable for use under special geological conditions.

entry support,bolt-mesh support,single-rib single-beam steel band,dualrib dual-beam steel band,W cross section steel band,application experiment

TD353.6

B

周煜博(1989-),男,中國礦業大學應用技術學院07級采礦工程2班本科在讀。

(責任編輯 張毅玲)