综放沿空顺槽煤巷锚杆支护技术

摘要

兴隆庄煤矿主采煤层属特厚高应力条件下的破碎煤层,采用综采放顶煤一次采全厚开采技术,在1997年前综放回采巷道一直采用工字钢对焊棚支护方式,带来的主要问题是掘进冒顶严重、巷道变形大、支架折损严重、回撤支架需大量的人力、劳动强度大、施工困难、机械化程度很低,不能适应回采工作面的快速推进,特别是靠采空区侧巷道维护极其困难,是制约综放工作面高产高效的严重障碍.因此选择合理的顺槽位置及采取高强度锚杆支护系统解决特厚破碎煤层综放回采巷道的维护问题是当前的技术发展方向和重要的技术途径.由于特厚破碎煤层综放回采巷道高强度锚杆支护在国内外无应用先例,因而难度大,技术上必须要有创新.在理论研究的基础上结合沿空顺槽支护荷载计算系统(BOLTING LOAD)分别对顶底板、两帮的荷载进行模拟计算,并通过巷道在不同位置荷载的大小来确定沿空送巷的位置及护巷煤柱的尺寸,经现场实测,得到存在明显内外应力场条件下的综放沿空掘巷的合理时间为工作面后方180m,即工作面推过2月以后;沿空送巷合理的煤柱尺寸约为3~4m.在支护技术的研究上同样是运用沿空顺槽支护荷载计算系统(BOLTINGLOAD)来对煤巷锚固参数进行优化,并选用了新型的锚杆系统.该系统主要是对锚杆表面结构、等强锚杆加工新工艺、带钢截面形状及球形螺母配合及超速易装高强树脂锚固剂进行优化.经现场观测取得了较好的效果:工序减少,施工速度加快;系统强度高,适应性强;支护成本低,承载力高;端头及超前维护工艺简化有利于采煤生产.通过对兴隆庄煤矿沿空顺槽煤巷锚杆支护矿压研究,得出主动的锚杆支护比被动的架棚支护,支护效果明显改善,掘巷期间巷道变形量不大,回采期间变形量较大,锚杆支护抑制了巷道片帮,保证了工作的畅通,有利于安全生产,确保高产高效矿井的建设.

目录

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第一章绪论

1.1兴隆庄煤矿简介

1.2采煤工艺与巷道支护

1.2.1采煤工艺

1.2.2矿井支护

1.3综放沿空顺槽布置及支护文献综述

1.3.1沿空顺槽布置方式

1.3.2煤巷锚杆支护

1.3.3综放沿空顺槽矿压特点

1.4课题的提出及研究意义

1.5课题研究的内容、目标、方法

1.5.1研究目标

1.5.2研究内容

1.5.3研究方法

第二章兴隆庄煤矿综放沿空煤巷位置确定及煤柱留设

2.1沿空顺槽围岩应力分布

2.1.1采场两侧顶板断裂规律

2.1.2沿空顺槽围岩应力分布

2.2沿空巷道掘进时间和位置的理论分析

2.2.1沿空顺槽掘进时间

2.2.2沿空巷道掘进位置

2.3兴隆庄煤矿综放沿空煤巷位置确定及煤柱留设

2.3.1综放工作面侧向支承压力峰值特征

2.3.2沿空顺槽掘进的最佳时间与位置

2.4本章小结

第三章沿空顺槽煤巷支护荷载计算及锚固参数优化

3.1沿空顺槽煤巷支护荷载计算

3.1.1沿空顺槽煤巷支护荷载计算模型的研究

3.1.2沿空顺槽煤巷支护荷载计算系统

3.2基于荷载分析的沿空顺槽煤巷锚固支护优化

3.2.1工作面地质条件

3.2.2沿空顺槽布置优化

3.2.3顺槽支护设计参数变化规律

3.2.4顺槽支护荷载确定

3.2.5信息反馈设计

3.3本章小结

第四章锚杆系统的优化

4.1锚杆表面结构优化

4.2等强锚杆加工新工艺优化

4.3带钢截面形状及球型螺母配合优化

4.3.1带钢断面形状优化

4.3.2异型钢带与球型螺母的配合优化

4.4超速易装高强树脂锚固剂的优化

4.5煤巷新型锚杆系统

4.6煤巷新型锚杆系统的应用

4.7本章小结

第五章沿空顺槽锚杆支护巷道矿压研究

5.1 4320综放工作面沿空顺槽煤巷矿压显现及变形规律

5.1.1试验巷道的地质条件

5.1.2试验巷道锚网支护参数设计

5.1.3巷道的矿压显现及围岩变形规律

5.1.4 4320顺槽在不同支护方式下矿压比较

5.2 5318综放沿空巷道矿压显现及变形规律

5.2.1掘进期间

5.2.2回采期间

5.3综放回采巷道锚杆支护的主要矿压特征

5.5本章小结

第六章主要结论

致谢

参考文献