富水条件下大断面综采切眼支护技术g.doc

富水条件下大断面综采切眼支护技术 唐山开滦勘察设计有限公司，063018，何飞 摘 要 本文主要介绍了富水条件下综采大断面切眼“锚杆＋网＋钢筋梯子＋锚索+板棚”支护技术，并以钱家营矿2872W综采工作面切眼支护工程为实例，从安全、技术和经济三方面分析了综采切眼“锚杆＋网＋钢筋梯子＋锚索+板棚”支护的优越性。 关键词 富水 大断面 切眼 O 前言 目前，切眼采用锚杆、锚索、金属网、钢筋梯子联合支护技术能有效控制顶板，提高巷道支护效果，减轻工人劳动强度，降低成本消耗，实现快速掘进；同时有利于综采工作面设备安装，实现矿井的安全高效。根据以往的工程经验，由于受顶板上覆岩层富含地下水和孔隙水的影响，大断面切眼在采用“锚杆＋网＋钢筋梯子＋锚索”支护时，水沿锚索(杆)孔壁下泄容易造成锚索(杆)作用失效，因此需采用加强支护，控制围岩的变形。虽然现在大多数围岩环境复杂的井巷工程采用联合支护的方式，但在生产实践中，联合支护仍然存在安全隐患和经济不合理性等问题。因此，在采用“锚杆＋网＋钢筋梯子＋锚索”支护控制围岩变形有困难时，增加板棚支护有利于控制围岩变形，确保安全生产。 1 2872W综采工作面地质情况 (1)煤层厚度及倾角： 2872W工作面为稳定的中厚煤层，走向变化不大，倾角有一定的变化，为半亮型煤，阶梯状断口，硬度大，局部有1-2层泥岩夹矸。煤层厚度在2.9～5.3m，平均4.0m，煤层倾角14°～27°平均20° (2)煤层顶底板岩石性质和特征： ①老顶：深灰色细砂岩，厚度2.9～9.8m，平均6.0ｍ，成分石英为主，泥硅质胶结，含黄铁矿散晶，偶见菱铁质结核。 ②直接顶：深灰色粉砂岩，厚度0～6.26m，平均2.8m左右，块状，泥质胶结，近煤处有条带状，串珠状褐色结核。 ③伪顶:褐灰色泥岩,厚度0～0.3m，平均0.1米,质软，松散易冒落。 ④直接底：深灰色粉砂岩，厚度1.2～3.2m，平均1.9m左右。泥质胶结，含植物根化石。 ⑤老底：灰色细砂岩，厚度2.2～4.5m，平均厚度3.8m左右。灰色带状泥硅质胶结，含黄铁矿散晶。 (3)水文地质情况： 2872W工作面运道设计走向长度1768米，风道设计走向长度为1760米，切眼倾斜长为178188米。本工作面???于八采区7煤层的中部，为八采区第三个工作面，其顶板为砂岩裂隙含水层，上覆煤5不可采，煤5顶板含水层含水丰富，为较强含水层，目前水位-446m（附近六采下部轨道平石门煤5顶板观测孔水位），对煤7顶板水补给充分。本工作面最低标高-620m，所承受的煤5顶板含水层水压为1.71Mpa。最大涌水量：0.93m3/min；正常涌水量：0.62m3/min。 2 巷道支护方法的确定 巷道支护强度计算和支护设计： 采用锚杆支护时： [1] 巷道断面： 切眼选用矩形断面，巷宽7m，巷高3.0m。 [2] 锚杆支护参数选取： 锚杆长度：  = 1 \* GB3 ①按加固拱理论计算锚杆长度L=Lm+Lb。 Lm=N·(1.1+B/10) 式中： B—巷道跨度； N—围岩稳定性影响系数，取1.2； 则：L切眼=1.2×(1.1+7.4/10)=2.21m。 而Lb=托盘高度+螺母厚度+锚杆外露长度+W钢带厚度+网厚度 =30+20+80+3+10=143mm=0.143m； 而：L切眼=2.21+0.143=2.35m。  = 2 \* GB3 ② 按冒落拱高度计算锚杆长度： 按普氏理论计算冒落拱高度H： H= EQ \F(1, f顶) [B/2+H1·tan(45-φ帮/2)°] 式中：B—巷道跨度，切眼取7.4m H1—巷道高度，取3m； f顶—顶板岩石普氏硬度系数，取2.6； φ帮—帮煤体的内摩擦角，取15度。 通过计算得： H切眼=2.31m。 锚杆长度应伸到冒落拱外稳定岩层内300mm以上，则： L切眼=H切眼+Lb+0.3=2.31+0.143+0.3=2.753m。 根据巷道高度和我矿实际，切眼支护采取2.4米锚杆加三排锚索加打板梁的联合支护。 切眼支护强度的计算： 由于2.4m长的锚杆伸入到顶板深部稳定岩层的长度不足300mm，故切眼不能采用单独的锚杆支护，应采取锚杆+锚索+钢梁联合支护的形式。 切眼锚杆选用2.4m长直径22.5mm的螺纹钢锚杆，按间距0.72m，排距0.8m布置，每排10棵锚杆，在切眼内沿倾向布置3趟锚索，间距3.5m，长度8m，在切眼巷内初掘侧与扩面侧各打横板棚，板距800mm，板棚由3.15m以上单体液压支柱和3.54m长π型钢梁组成，要求“一梁三柱”。则切眼的安全系数为： n＝ EQ \F(∑Q,q)＝EQ \F(Q锚杆+Q锚索+Q钢梁, H切·B·γ)＝ EQ \F(10·P1/0.8+3·P2/3.5