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锚杆(索)支护巷道要有防止破断的安全技术措施

发布时间:2015-08-31 来源:青海安全生产网 浏览次数:

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,断锚、断索现象时有发生,对安全生产及人员生命构成威胁。通过分析施工巷道断锚、断索原因,制定相应的安全防范措施如下。
一、工作面煤层情况概述
1212综采工作面位于矿井井田西北部,北采区西翼。采用倾向长壁综合机械化一次性采全高推进。机采高度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。工作面平均煤厚2.39m,走向长183m,倾斜长1760m(初期未采前的可采长度),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。
附:1212综采工作面综合柱状图。
二、巷道断面及支护参数设计
1、1212工作面两顺槽均沿煤层掘进,断面形状为矩形,净宽4.0m,净高2.4m,净断面积9.6m2。
2、顶板采用锚索、锚杆、钢筋梯子托梁、局部采用金属网联合支护。顶锚杆布置每排3根,排距1500mm,间距1500mm,规格为Φ20×2000mm 左旋螺纹钢树脂锚杆,采用ZK2360树脂药卷锚固,锚固长度1200mm。顶锚杆安设角度全部呈垂直角,且距离巷帮达300mm,锚索选择在顶板锚梁中间垂直布置。钢筋梯子托梁采用Φ18mm圆钢制作,全宽50mm,长度3.6m。局部“小青顶地段”采用6mm钢筋焊接而成的方形钢筋网,长2.0m,宽1.0m(网孔为110×110 mm)。
3、补强锚索在“小青顶地段”或构造带打设,每隔1.0m或小于1.0m布置一根,打在两排锚杆正中,与巷道两帮距离相符。锚索规格为Φ17.8×6000mm或Φ17.8×4000mm,锚固方式为端头锚固,采用二卷树脂药卷,分别为ZK2360 一卷,CK2335一卷,锚固长度为1200mm。
4、煤帮锚杆支护:帮锚杆每组锚梁布置3根,排距900mm,间距1300mm,锚杆为玻璃钢锚杆Φ16×1500mm,靠近顶板的锚杆仰角为20 度,其余与巷道垂直布置;钢筋托梁全宽78mm,长度3.0m,采用3000×2000mm双抗形护帮塑料网,(网孔为35×35 mm)。具体如下:
⑴煤帮坚硬时:选用Φ16×1500mm的玻璃钢锚杆;Φ14×3000mm的圆钢锚梁;3000×2000mm的双抗形塑料网进行支护。锚杆眼沿巷道掘进方向平行三排眼布置,锚杆间距为1300mm,施工时锚梁横着安装。上排锚梁距顶板300mm;上排锚梁距中部锚梁900mm;中部锚梁距下排锚梁900mm;下排锚梁距底板200-400mm。
⑵遇地质构造带煤帮松软或巷道高度超过2.7m时:选用直径16mm、长2000mm的玻璃钢锚杆;在靠隔离煤柱的一帮必要时可选用Φ20mm、长度2000mm的等强度螺纹钢锚杆;Φ14mm、长3000mm的圆钢锚梁;1000×2000mm的铁丝网进行支护。锚杆眼采用平行4排眼布置,锚杆间距为900mm,锚梁排距700mm。施工时锚梁竖着安装(特殊情况锚梁十字交叉),上部锚网与顶部锚网连接,锚梁贴顶。
⑶要求:网片必须铺平整,网与网之间必须压茬连接,压茬宽度为100mm,压茬每隔200mm用绑丝连接。锚梁铺设必须横平竖直,锚杆锚固长度不小于0.6米,且必须紧贴煤帮压紧锚梁与网片。
(4)附图运输、回风顺槽锚杆、锚索布置图。
三、顶板锚杆、锚索断裂情况及原因分析
1、断裂情况分析
自2010年使用锚杆支护以来,主要发生在掘进后期(距掘进头500m以外)的煤帮,破断位置多处在巷帮下部距底板300-400mm处,以锚杆尾端8cm-12cm 处较多;而顶板锚杆、锚索未发现有破断现象。
2、破断原因分析
(1)地质因素:据北采区各工作面顺槽掘进情况看,区域内地质条件较为复杂。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玻璃钢锚杆有破断现象。根据破断位置和断裂位置分析:多数在靠近采空区一侧的巷帮下部、断层松软地段的一帮。由此可见,由于采动后巷道围岩应力不断重新分布,产生的压力大于锚杆承受压力,而产生破断。
(2)支护设计不合理
由于在同一采区内一翼采空区面积较大,1212工作面地质情况比较复杂,煤层厚度变化较大,不能及时对锚杆支护巷道中锚杆、锚索的长度、直径做出科学的设计,支护设计参数不合理,也是造成锚杆、锚索破断的一大因素。
(3)质量检验机制不完善
锚杆、锚索的质量合格与否也是影响支护质量的主要因素,必须完善检验机制,特别要加强对原材料的检验,杜绝使用不合格材料。
(4)操作失误或不按规程操作也是影响锚杆支护质量的主要因素。例如,帮部玻璃钢锚杆在安装的过程中,由于用力过猛造成杆体破裂,而作业人员现场操作时为了省事,将就的将托盘、螺母拧上,严重影响锚杆支护质量,从而造成锚杆断裂。
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,及时对煤层的变化进行研讨,并编制专项支护设计,确保锚杆、锚索支护的科学性。
2、加强对原支护材料的质量检验工作,完善检验机构、检验流程,确保锚杆、锚索等支护材料安全可靠。
3、加大质量检查力度,在每个掘进面掘进时配置锚杆角度检测仪,安设球形阀,保证角锚杆支护的有效性。
4、加大巡检力度, 对于巷道内发现的失效锚杆、锚索,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,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,及时进行架设木棚复合支护。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、加强锚索保护工作。所有锚网支护的掘进工作面锚索全部采用10# 铁丝顺工作面巷道方向将锚索头扭结,绑扎在顶部金属网上;对于综采工作面两顺槽超前支护段50m 范围内锚索全部采用专制钢管护套进行了保护,锚索护套平行于巷道中线安装,采用绳卡紧固,并将挂钩挂在顶部金属网上,有效保护锚索,防止断裂时造成伤人事故。
8、及时改变支护技术参数。对顺槽掘进时片帮、冒顶地段采取缩小锚杆、锚索支护间排距方式来增大支护强度,缩小冒顶范围;对靠采空区一侧的煤帮要用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、作好破断原因分析工作。若工作面出现锚杆或锚索断裂时,施工队必须保护好现场,并及时汇报生产科。由生产科组织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、锚索断裂现象,通过制定以上针对性防范措施,有效杜绝了锚杆、锚索断裂发生。
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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