復(fù)雜特厚煤層綜放開采技術(shù)

復(fù)雜特厚煤層綜放開采技術(shù)

1992年，梁家煤礦建成，生產(chǎn)能力為1.8萬(wàn)噸。梁家井田為第四系及第三系玄武巖覆蓋下的新生代第三系煤田,主要可采煤層為煤2、煤4,煤2厚2.0～5.34m,平均3.5m,頂板為含油泥巖,厚度13m左右,巖層致密,韌性大,層位穩(wěn)定,屬于中等冒落頂板;底板為砂質(zhì)泥巖、泥巖及粘土巖、粉砂巖及中粗砂巖,遇水膨脹泥化變軟;圍巖硬度為:頂板f0.79,底板f0.52,其單向抗壓強(qiáng)度均不超過(guò)10MPa,屬于典型的“三軟”地層。煤4層即下組煤,煤總厚度在10.7～11.8m之間,煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,含夾矸20層左右,夾矸總厚在3.5m左右,純煤厚度在7.5m左右。按夾矸的穩(wěn)定性、煤層的厚薄和夾矸的厚度,煤4自上而下可劃分為8個(gè)分層,其中,夾矸在全層上下兩端多、中間少;煤層直接頂為泥巖,厚度一般在1.8m左右,其上為泥巖砂巖互層,厚度為61.3m,強(qiáng)度低易冒落;直接底為泥巖,厚度在0.56m左右,強(qiáng)度低,具有遇水膨脹、泥化的特點(diǎn)。實(shí)測(cè)煤層及頂、底板的硬度系數(shù)均小于1,單向抗壓強(qiáng)度均不超過(guò)10MPa,亦屬于典型的“三軟”地層。1巖流場(chǎng)埃爾波夫加固試驗(yàn)的提出1.1錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)目前煤2、煤4層中,回采巷道通常采用錨網(wǎng)噴支護(hù)或錨網(wǎng)噴、錨梁聯(lián)合支護(hù)型式。開拓、準(zhǔn)備巷道通常采用復(fù)合支護(hù)方式,即一次支護(hù)采用錨網(wǎng)噴,二次支護(hù)采用料石碹或砼灌注。復(fù)合支護(hù)采用的一次支護(hù)錨桿為Φ14L1900圓鋼錨桿,Φ35L250水泥藥卷端頭錨固,間排距600～800;網(wǎng)為Φ4冷拔鋼筋網(wǎng);噴厚80～100;頂板破碎難以維護(hù)時(shí)一次支持施打錨梁,間距100,錨梁為U25型鋼加工,弧長(zhǎng)一般在2.0～3.2m,高400左右,二次支護(hù)前撤除。二次支護(hù)采用料石碹或鋼筋混凝土灌注。巷道施工為爆破掘進(jìn)和綜掘機(jī)掘進(jìn)。錨網(wǎng)噴配料石碹或灌注砼復(fù)合支護(hù)形式是通過(guò)一次錨網(wǎng)噴支護(hù),對(duì)原巖勢(shì)能以及泥巖膨脹勢(shì)能給予有限的釋讓,達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定期后,再適時(shí)進(jìn)行二次灌注砼支護(hù)。二次支護(hù)的作用是維護(hù)了錨網(wǎng)噴支護(hù)完整,保證其支護(hù)能力;另外禁錮了圍巖,制約圍巖進(jìn)一步變形。1.2無(wú)砂砂漿破碎料石碹或砼碹均屬于剛性支護(hù)體,抗變形差,特別是料石碹,由于料石之間僅靠砂漿粘接,受壓后砂漿碎落,料石碹大面積破碎、脫落。根據(jù)強(qiáng)殼體支護(hù)理論,通過(guò)加強(qiáng)料石碹或砼支護(hù)殼體整體強(qiáng)度以達(dá)到加強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度,延長(zhǎng)支護(hù)體壽命,理論上可行,支護(hù)上合理,故提出軟巖動(dòng)壓巷道碎碹錨釘網(wǎng)噴加固技術(shù)試驗(yàn)。1.2.1錨桿短錨網(wǎng)加固錨釘網(wǎng)噴加固破碎的料石碹或砼碹是采用Φ14L350短錨桿(由于采用的錨桿較支護(hù)采用錨桿短,故稱為“錨釘”),及Φ4冷拔鋼筋網(wǎng)對(duì)破碎碹體表面進(jìn)行錨網(wǎng)噴加固,錨距600×600,噴厚50。有效地將已破碎的料石組合在一起,形成整體組合拱,噴層對(duì)料石碹進(jìn)行封閉;共同作用將料石碹表面黏結(jié)成一體的柔性支護(hù)層,不需再進(jìn)行破除返修。1.2.2料石錨網(wǎng)噴漿錨網(wǎng)將碹體表面進(jìn)行敲幫問(wèn)頂工作后,開始自上而下進(jìn)行錨網(wǎng)工作,錨釘布置在料石體內(nèi),間排距600×600,全斷面掛Φ4冷拔鋼筋網(wǎng),每循環(huán)錨網(wǎng)完畢后集中噴漿,噴厚70。1.2.3破壞力全斷面破返修該項(xiàng)目推廣前,碹體的返修基本方法一般為:前期支棚加固,在碹體持續(xù)受力,被破壞后采用全斷面破碹返修。破碹返修的基本支護(hù)方法是采用復(fù)合支護(hù)形式,一次支護(hù)錨網(wǎng)噴,用Φ14L1900普通金屬錨桿,間排距800*800,噴厚100。二次支護(hù)采用料石碹或砼碹,必要時(shí)施工返底拱。2巖流和破碎軸的噴加固和拆除成本的比較2.1比較固定材料的成本s.9m和道路凈段2.1.1水泥、水泥、速凝劑及金額①Φ14L350錨桿:9/(0.6×0.6)×8.8=220元/m②1800×800鋼筋網(wǎng):9/(1.7×0.7)×11=83.2元/m③砼:0.97m3/m水泥:0.97×467×0.22=99.7元/m砂:0.97×0.73×24.75=17.5元/m石子:0.97×0.75×27.75=20.2元/m速凝劑:0.97×467×0.0444×1.3=26元/m④金額合計(jì):466.6元/m2.1.2水泥、混凝土和速凝劑①Φ14L1900錨桿:9.8/(0.8×0.8)×14.3=219元/m②1800×800鋼筋網(wǎng):9.8/(1.7×0.7)×11=90.6元/m③V砼:9.8×0.1/0.65=1.5m3/m水泥:1.5×467×0.22=155元/m砂:1.5×0.73×24.75=27.1元/m石子:1.5×0.75×27.75=31.2元/m速凝劑:1.5×467×0.0444×1.3=40.4元/m(4)料石:90.260.16×1.1×1.2=285.6元m(5)V砂漿:0.57m水泥:0.57×470×0.22=58.9元m砂:0.57×1.06×24.75=15元mV充砂:9×0.1×24.75=22.3元m(6)金額合計(jì):945.1元m2.2材料限制成本的比較根據(jù)梁家煤礦2003年限額測(cè)算基礎(chǔ):(1)錨釘網(wǎng)噴加固:48元m(2)破碹復(fù)合支護(hù):155元m2.3軟巖動(dòng)壓巷道碎錨釘網(wǎng)噴加固技術(shù)(1)錨釘網(wǎng)噴加