文档介绍：极破碎顶板松软煤层宽切割支护设计研究
简要:为解决极破碎顶板综采工作面开切眼(宽切割)施工的安全问题,以****水县华航煤矿极破碎顶板和倾角在30°的C7煤层开采为例,结合现场实际,进行综采工作面开切眼(宽切割)施工组织设计,采用锚网梁索W支护,获得成功。
关键词:极破碎顶板松软煤层宽切割设计
综合机械化开采极破碎顶板和松软煤层时,由于宽切割支护跨度大,安装液压支架时,倒向空间大,一旦支护不成功,发生冒顶,将导致液压支架安装失败,因此,极破碎顶板、松软煤层宽切割支护设计是综采成功与否的关键。
一、矿井概况<br****水县华航煤矿位于贵州省****水县良村镇良村村,矿井设计年生产能力为21万吨;,,㎡。
井田内可采煤有4层,即C5、C7、C8、C12;煤层平均倾角30°。
煤层平均厚度:、、、。。
C7:顶板为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩,局部为细砂岩,底板为泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩等。
由于该矿1702综采工作面上覆C5煤层已开采,,最少只有5m左右。根据已开采1701工作面的情况,C7煤层顶板极为破碎,,将导致空顶区域冒顶,如流砂状,导致堵塞工作面,发生冒顶时,通常冒落至C5煤层老顶。
二、切割锚网梁加锚索联合支护方案
由于****水县华航原21万吨设计为炮采工作面设计,开切眼施工为工字钢巷道支护设计。2013年****水县人民政府在全县推广给综合机械化采煤,华航煤矿被列入上综采矿井之列。因此综采工作面开切眼(宽切割)施工成为了重点难题。为了该工程的顺利实施,决定采用锚、网、梁加锚索联合支护。锚杆采用端锚;,,,网目为50×50mm;;为防止直接顶整体下沉,采用锚索加强其支护。
三、锚杆参数确定
1. 锚杆长度的确定
,岩体完整性较为破碎,稳定性中等偏差,属大松动圈围岩。只能按组合拱理论确定锚杆参数。,,则锚杆的有效长度(L效):
L效===
式中 b─组合拱厚度,。
α─锚杆在松散体中控制角,取45°。
a─锚杆间排距,。
2. 锚杆全长确定:
L全=L锚+L露+L效=++=
3. 组合拱支护能力估算
锚杆形成的组合拱可将岩体恢复到接近原岩的强度,且具有可缩性,故可用麦拉公式计算它的支护强度,其单位面积的承载强度(P)为:
=
式中─破裂锚固体强度,按其最软围岩验算:=10Mpa。
R─巷宽,取3m。
b─组合拱厚度,。
计算锚杆支护巷道T=(P载):
P载=2πRPT=2××3××=
与29U型钢相比,其相对安全系数n为
式中 p0─。
经验算组合拱支护能力超过U型钢支架能力。
4. 锚杆直径参数确定
确定锚杆锚固力为49KN。
按锚固力确定锚杆材料及直径
经查热扎圆钢(A3)δ=24kg/mm2
螺纹钢(A5)δ=28kg/mm2
则计算出锚杆直径d
热扎A3圆钢d≥≈18mm
螺纹钢A5 d≥≈18mm
锚杆材料选取为螺纹钢A5(无径右螺旋螺纹钢),其直径φ18mm。
5. 锚杆间排距校核
式中 a ─计算锚杆间距、排距;
k ─锚杆安全系数,。
r ─顶板容重;
Q ─锚固力,49KN。
经计算 a<a
确定锚杆间、×。顶锚杆每排10根。巷道西帮采用单体液压支柱支护,巷道东帮不支护。
四、锚索参数确定
,锚杆未进入老顶,为防止顶板整体垮落,应加设锚索。锚索参数以悬吊作用为主。选用
。锚索倾角,锚索以垂直巷道顶板岩层层面安装最为有利,锚索倾角确定为63°。
1. 锚索锚固长度
按GBJ86-85要求,锚索锚固长度La应符合下式
式中 K─安全系数,一般取2;
d1─锚索钢绞线直径,mm;
fs─钢绞线抗拉强度,N/mm2;
fc─锚索与锚固剂的设计粘结强度,煤巷锚索树脂锚固剂的粘结强度为fc=10N/mm2。
2. 被悬吊岩层自重W(KN)
式中:
B─巷道掘进宽度,m;
∑h─