欢迎光临培新矿机官方网站!

关于我们|网站地图|加入收藏

全国热线:
18075188209
当前位置:智能选矿设备,凿岩台车,矿用电机车,便携式螺旋支柱,支护,空乘人装置-智慧矿山 > 新闻资讯 > 常见问题解答 >

煤矿煤岩巷中锚杆支护优化及其应用完整版

文章出处:培新矿机责任编辑:suqing作者:网络人气: 发表时间:2022-10-10 11:03 字体大小:【
   摘要
     为解决煤岩巷道围岩力学性质差,受采动影响强烈,支护效果差、成本高等特点,以打通一矿W22602回风巷为工程背景,运用组合梁理论和悬吊理论对原有的锚杆支护参数进行优化设计;运用FLAC3D数值模拟方法,研究了锚杆直径、长度、预应力、间排距等参数与巷道围岩塑性区、表面位移、应力分布的关系;揭示了煤岩巷道的变形规律,提高了锚杆支护围岩体的承载强度、抗压抗剪能力。理论与现场试验表明:大间距、高强度、高预应力锚杆支护对破碎围岩巷道支护可靠性高,且能够大幅度地降低工程成本;与原来的支护方案相比,巷道两帮移进量降低了63.7%,顶板下沉量减低44%,掘进速度提高了25%,平均每米的掘进成本降低了350元,可见优化后的支护方案能有效控制围岩变形,加快巷道掘进速度,降低巷道成本。

    
 随着我国煤炭开采由浅部向深部转移,地质环境逐渐复杂多变,对巷道围岩的安全控制依然是巷道支护中的难题。复杂的地质构造引发煤岩巷道周 岩体产生大变形,导致井下支护困难且成本过高,因此,支护方案优化就显得尤为重要。康红普等+借助FLAC”软件,对地下开采锚杆支护体系中的提高预应力、选择合理的锚杆参数、锚杆(索)联合支护等对围岩应力场分布、扩散的影响进行了研究,在复杂困难条件的地下工程应用中有效地控制巷道围岩变形,减少二次支护,降低采掘成本。柏建彪和李海燕等对复杂地质条件下的巷道围岩进行研究,提出注浆、施加错索、强化锚杆支护系统、应力转移等来提高巷道薄弱部位的残余强度,降低应力集中带来的风险,提高了围岩的强度和完整性。余伟建等采用理论分析、数值模拟、工业性实验等手段研究了广西百色东笋煤矿软弱半煤岩巷围岩的变形机制及控制技术,发现岩体开挖后,巷道围岩体中的应力重新分布,产生明显的胀破变形,导致节理更加发育,且随着时间的增加,巷道变形更为明显,围岩体会受到应力叠加及流变等现象。面对各种复杂的港道围岩状况,许多专家学者也提出新颖的支护方法。
         重庆打通一矿具有围岩破碎、受强烈采动效应的特点,巷道的围岩变形剧烈,底鼓严重,支护效果差、难度大、支护成本高,严重影响到矿井的安全生产和经济效益。鉴于此,本研究从优化巷道的错杆支护参数入手,结合目前的支护理念,采用现场调查、理论分析、数值模拟及现场工业性实验相结合的方法,分析W22602回风巷不同支护参数对巷道周岩变形的影响,维持巷道围岩的稳定,为打通一矿确定更加合理的巷道围岩支护方案。
 
1工程简介
 
         1.1矿山概况 
       打通一煤矿位于重庆市綦江区打通镇,隶属于重庆能投渝新能源有限公司。W22602回风巷是一 段服务于M6-3煤层开采工作的顺层煤岩巷道,煤厚0.2-1m,平均为0.80m。直接顶为4.03m厚泥岩,老顶为2.08m厚的石灰岩,直接底为7.23m厚泥岩,埋深H为451.6~481.8m,四周煤层未开采,W22602回风巷地层柱状图(部分)见图1。该巷道为半圆拱巷
道,净断面面积为9.33m,巷道断面如图2所示,总工程1171m。W22602回风巷在煤系地层中施工,煤系地层为隔水层,地表水对施工无影响:M6-3煤层的煤尘无爆炸危险。
         1.2巷道原支护设计
         巷道顶板和两帮均采用错网支护,锚杆采用右旋无纵筋全细螺纹钢,锚杆的支护参数如表1所示。根据W22603巷道的现场表现,巷道间排距为800mm×800mm,错杆扭矩最大为100Nm,这样密集型锚杆支护方式对围岩虽然有一定控制效果,但成本
 较高,造成不必要的浪费。且该方案没有考虑预应力,导致锚杆不能给围岩提供支护抗力,锚杆群的锚固范围无法形成承载圈。

         1.3相邻巷道的变形量 
       根据已施工的W22603西回风巷矿压观测的结果:两巷顶底板移近量平均值为100mm、两帮的移近量平均值为120mm。
 
     2锚杆支护参数与顶板稳定性判别
       2.1锚杆支护参数设计
         2.1.1锚杆长度
         按组合梁理论,锚杆长度由以下公式确定 
 
    
 
      式中,L为杆长度,mm;L为锚杆外露长度,l00mm;L为锚杆有效长度;mm;B为巷道跨度,3700mm;,为         安全系数,一般取3;g为组合梁上方岩层垂直压力,根据综合柱状图和关键层理论,取1.3MPa;w,为组合梁内岩石的抗拉强度,2.5MPa;w,为组合梁岩层的水平应力,MPaa。






长度2.2m、直径22mm、间排距均为1.0m、预紧力50kN;为了寻找巷道围岩的变化规律,对该方案和原方
案(表1)用FLAC"进行数值计算,加以比较。

3.3煤岩巷道变形破坏特征
 
         巷道开挖后,岩体二次平衡,巷道围岩!现塑性         区和应力集中区。原方案与优化方案的围岩塑性区如图4、图5所示,支护前的巷道围岩塑性区范围约为3.5m,支护后约为2.7m,降低了22.8%。


         原方案与优化方案表面位移云图如图6、图7所         示,原支护方案的顶板、两帮、底板表面变形最大分别为10.3,34.0,7.64mm,优化方案为7.01,25.4,6.6mm;加大锚杆支护的间排距,巷道的变形量并没有增加,说明增大锚杆长度、直径、预应力可以减少围岩破碎,降低巷道表面位移,有效地控制顶板稳定,降低经济成本。
 
         原方案与优化方案的巷道围岩最大主应力云图 如图8、图9所示,原支护方案巷道表面的最大主应力为.169MPa,深部2.2m处达到5.0MPa,应力集中在两帮深部3~7m处,最大主应力为51.5MPa:优化后 支护方案巷道表面的最大主应力为0.147MPa,深部2.8m处达到7.5MPa,应力集中在两帮深部3-7m处,最大主应力为40.1MPa。



          同等地质条件下,增大锚杆的长度、直径、预应力、材料强度等,可以降低塑性变形区的范围、围岩中的应力集中区、围岩的变形量,巷道围岩控制效果显著。
 
         4现场应用
         4.1巷道表面位移观测点布置 

       将优化方案运用到打通一矿W22602回风巷,对巷道的围岩以及顶板离层进行监测。W22602回风巷在距离巷道口200m处布置巷道变形监测点和顶板离层仪监测点,共设置编号为15号5个测点(间距为20m),监测点的变形量见图10、图11;6个顶板离层仪编号为A~F号(间距为25m),监测数据见图12、图13。




      4.2巷道围岩观测结果分析
 
         (1)测点3巷道两帮和顶板的移进量均属最大(两帮变化量为20mm,顶板变化量为130mm),主要原因是该点处于断层和破碎区位置、巷道两帮受压、顶板产生离层以及锚索支护不及时导致围岩变形;  另一方面外断层位置围岩裂隙比较发育,围岩中的气体释放,导致巷道围岩裂隙扩张。2、3、4号测点两 帮最大变形量为60mm,其他均不大于20mm;顶板最大变化量为50mm,3、4号顶板均不大于20mm,测点的两帮变形量平均值为29mm,对比相邻巷道两帮移进量降低了63.7%:测点顶板下沉量的均值为56mm,对比相邻巷道顶板下沉量降低了44%。两帮和顶板经过18d左右收敛速度趋于稳定。
 
          (2)通过监测发现,A、B、C、D、F号观测点17.5d后浅基孔和深基孔位移量均已稳定,监测点A处于断 层位置顶板,变形量最大,深、浅基孔最大离层量分别是14,15mm,离层量的均值分别是4,5.2mm。从顶板离层监测结果表明,顶板岩层层理控制的效果明显,有效地控制顶板的稳定性。
 
4.3经济效益
 
   经过现场工业性实验,打通一矿W22602回风巷 的掘进速度由原来的四班制8m/d提升到现在的三班制10md,节省了大量人力的前提下巷道强进速度提高了25%;根据现场资料显示,巷道掘进成本降低了300元/m.
 
5结论
 
         (1)用组合梁理论和悬吊理论设计锚杆的支护参数,假设在巷道顶板冒落时发生剪切破坏和压缩破坏形式下,验证了该支护方案是否满足顶板稳定性要求,建立了巷道顶板岩体发生剪切破坏和顶板岩层发生压缩破坏时的判别方法,保证了错杆支护设计各项参数满足围岩的稳定性妻求。
 
    (2)通过理论与实践检验可以得到,优化方案的支护效果明显优于原支护方案。现场实践表明:大间距、高强度、高预应力锚杆支护对破碎围岩巷道控制具有高可靠性,且能够大幅度的减低工程成本:W22602回风巷巷道每排减少2根错杆,排距增大20cm,巷道两帮移进量降低63.7%,顶板下沉量降低44%,巷道掘进成本降低了350元/m.掘进速度提高了25%,巷道总工程量节约成本35万以上。
 
    (3)同等地质条件下,增大锚杆的长度、直径、预应力、材料强度等可减小围岩塑性变形区范围和应力集中区范围,减少顶板离层,降低巷道表面位移,巷道围岩控制效果显著。

6、 一款新型的矿井临时支护设备

  培新矿机的便携式螺旋支柱是一款矿井临时支护设备,是矿井适用的金属单体支柱,参数经过多次试验和客户使用数据验证的,不能超高度超承载能力使用(具体要求见附表),超高和超载使用将影响支柱 的稳定性,甚至发生安全事故。
   作业过程中,作业人员要经常检查丝杠松紧和顶板变化情况,及时将支柱拧紧,确保作业安全


   培新矿机的便携式螺旋支柱由五部分组成。

规格型号解读:

  1.5米便携式螺旋支柱的含义:金属钢管直径有48和63两款,最高支撑高度为1.5米。该款支柱可支撑1-1.5米的高度 。
钢管直径越大,支柱承重越大,可支撑高度越高。
支柱高度越高,支柱承重越小。

 
便携式螺旋支柱使用场景


【联 系 人】:苏女士

 

【联系电话】:18075188209  




keyword:螺旋支柱,便携式螺旋支柱,矿井支护

文章来源:http://www.cssdkj.site/


排行榜

云南将这样推动矿业绿色
<strong>云南将这样推动矿业绿色</strong>
为提升矿产资源开发利用水平,全面提高资源利用效率,保障能源资源安全,推动矿业绿色、高质量发展,云南省自然资源厅
煤矿各工种岗位标准作业
<strong>煤矿各工种岗位标准作业</strong>
一 、综采队标准作业流程 ( 一) 放煤工标准作业流程 ( 二)后端头支护工标准作业流程 ( 三)后溜司机标准作业流程 ( 四) 控制
煤矿安全生产责任制汇编
<strong>煤矿安全生产责任制汇编</strong>
****安全生产责任制汇编目录 第一篇 业务部室、区队安全生产责任清单 第一章 综合办安全生产责任制清单 第二章 调度室安

同类文章排行

最新资讯文章

您的浏览历史