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        談煤礦巷道錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展

        2012-12-28 12:32:28薛鳳強(qiáng)
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2012年4期
        關(guān)鍵詞:錨桿圍巖設(shè)計

        薛鳳強(qiáng)

        (安徽恒源煤電股份有限公司安全監(jiān)察局,安徽 宿州 234000)

        前言

        煤礦巷道的錨桿支護(hù)技術(shù)在我國應(yīng)用起始于1950年,至今已經(jīng)有50多年的發(fā)展歷史,由于其具有“快速、主動、有效”的特點,得到廣大煤炭企業(yè)和工程技術(shù)人員的普遍認(rèn)可。經(jīng)過多年的研究、改進(jìn)和工程實踐,已成為我國煤礦巷道的主要支護(hù)形式之一。

        1 錨桿支護(hù)的原理

        為了保持巷道的穩(wěn)定性,防止圍巖垮落或過大變形,巷道掘進(jìn)后一般都要進(jìn)行支護(hù),過往大多采用架設(shè)棚式支架或砌碹來維護(hù)巷道,現(xiàn)在錨噴支護(hù)在礦山得到越來越廣泛的應(yīng)用,后者將逐漸取代前者,這是支護(hù)技術(shù)的一次重大革新與進(jìn)步。錨桿支護(hù)對圍巖的作用主要是組合梁作用和擠壓加固拱作用。

        樹脂錨桿為端頭錨固型,即用樹脂為粘結(jié)劑,在固化劑和加速劑的作用下,將錨桿的端頭與孔壁巖石粘結(jié)在一起,待凝膠達(dá)到很高的強(qiáng)度時,在另一端加上墊板擰緊螺帽,錨桿通過錨頭和墊板對圍巖產(chǎn)生了壓應(yīng)力,改善了圍巖的受力狀況,使之處于三向應(yīng)力狀態(tài),從而使圍巖強(qiáng)度得到進(jìn)步,起到加固圍巖,防止其移動,達(dá)到穩(wěn)定支承之目的。

        2 煤巷支護(hù)參數(shù)設(shè)計

        2.1 地質(zhì)概況

        某巷開設(shè)在3#煤層中,沿煤層直接頂掘進(jìn),巷道為矩形4.0m×2.5m,3#煤厚度2.2~2.6m,均勻厚2.4m,硬度為f=2~3左右;直接頂粉砂質(zhì)泥巖,厚0.8~1.2m,均勻厚0.9m,硬度5°;基本頂為細(xì)-中粒砂巖,厚 0.1~10m,均勻厚6.0m;底板為粉砂質(zhì)泥巖,厚2.1~4.0m,均勻厚3.5m,硬度為f=5。

        2.2 錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)

        3 施工方案及安全措施

        3.1 爆破工藝

        半煤巖巷采用分次打眼、分次裝藥、分次放炮的施工方法。煤巖巷采用全斷面一次爆破作業(yè)方式,正向裝藥大串聯(lián)聯(lián)線方式。巖巷采用毫秒延期電雷管。煤巷、半煤巖巷采用瞬發(fā)電雷管。每個炮眼使用一塊水泡泥后用成品炮泥封填搗實。

        3.2 支護(hù)工藝

        臨時支護(hù)使用3根超前探梁,永久支護(hù)為錨網(wǎng)支護(hù)。工作面放炮后,由當(dāng)班班長和一名有經(jīng)驗的老工人配合,一人觀察頂板,一人持長柄工具站在安全地點處理頂幫活矸,然后在空頂處打3根代帽柱維護(hù)頂板。

        在代帽柱的掩護(hù)下,在茬巖上部打托鉤眼安設(shè)托鉤。緊固螺帽用單螺帽將吊環(huán)固定在錨桿上。前探梁穿進(jìn)吊環(huán)中,端頭搭在托鉤之上,并用楔將前探梁與吊環(huán)背緊,前探梁上用木背板構(gòu)頂背牢。

        打安錨桿時要先頂后幫,夠0.8m及時打安一排。打頂部錨桿眼時采用短支架換鉆桿的方法進(jìn)行,保證錨桿角度不小于75°,安裝錨桿時先用高壓風(fēng)吹凈眼內(nèi)巖粉,后將藥卷塞進(jìn)孔內(nèi),用錨桿體輕推藥卷至眼底。將聯(lián)接桿擰在錨桿上,套上煤電鉆,開動電鉆攪動30~40s后,取下電鉆用石塊或木楔在孔口擠住桿體防止下滑,5min后取下聯(lián)接桿,15min后上鋼帶,托板緊固螺帽。

        3.3 施工安全技術(shù)措施

        3.3.1 樹脂藥卷過期失效及損壞后不得使用。

        3.3.2 錨桿錨固力達(dá)不到要求要重新補(bǔ)打。

        3.3.3 遇有劈口隙裂,要垂直于劈口加打錨桿,每平方米不少于2根。

        3.3.4 施工隊組每班須設(shè)專人從茬巖外10m處由外向里逐根緊固螺帽,達(dá)到要求。

        3.3.5 在工作中,必須經(jīng)常檢查巷道的工程質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)錨桿數(shù)目不夠、夾角太小、螺帽松動等,位置分歧格必須停止掘進(jìn),重新補(bǔ)打處理錨桿。假如巷道超挖30cm以上,要在超挖處原錨桿間排距的位置,補(bǔ)打一根單體錨桿。

        3.3.6 放炮撤進(jìn)間隔直巷150m,拐彎巷50m,且拐彎后不少于10m以外有掩護(hù)的安全地點隱蔽。

        4 我國錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展

        4.1 進(jìn)一步完善錨桿支護(hù)理論和技術(shù)

        錨桿支護(hù)有諸多種理論,但這些理論與實際應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展適應(yīng)性較差。所以有必要在進(jìn)一步深入研究巷道圍巖礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上,探索錨桿支護(hù)理論。完善煤巷錨桿支護(hù)理論,提高煤巷錨桿形式和參數(shù)選擇的科學(xué)性、實用性是促進(jìn)采準(zhǔn)巷道錨桿技術(shù)發(fā)展的一個重要因素。為此,我們要學(xué)習(xí)先進(jìn)國家的煤巷錨桿支護(hù)的工程監(jiān)控設(shè)計方法,消化吸收國外先進(jìn)的錨桿支護(hù)理論和設(shè)計方法,結(jié)合我國具體情況,建立適合我國由地質(zhì)調(diào)查——初始設(shè)計——工程監(jiān)測——修改設(shè)計的設(shè)計方法,從而提高煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計方法的科學(xué)性、實用性。

        4.2 發(fā)展掘錨新機(jī)具

        就目前的施工工藝而言,影響快速掘進(jìn)的主要因素有兩方面:一是掘進(jìn)機(jī)割煤速度;二是錨桿機(jī)打眼及安裝速度。當(dāng)前煤巷快速掘進(jìn)的施工方法為:掘進(jìn)機(jī)割煤——橋式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)和固定皮帶機(jī)運(yùn)煤——敲幫問頂——頂錨桿機(jī)打頂眼并安裝、幫錨桿機(jī)打幫眼并安裝,實現(xiàn)一次成巷,及時支護(hù)。這種方法的主要矛盾是掘進(jìn)工作面的開機(jī)率較低,一般在30%以下,支護(hù)時間過長,跟不上機(jī)掘速度,影響單進(jìn)水平的提高。因此發(fā)展掘錨聯(lián)合機(jī)組,實現(xiàn)“掘支錨一體化”平行作業(yè),將是加快煤巷錨桿支護(hù)單進(jìn)速度的必要手段。它將是我國煤巷快速掘進(jìn)的又一發(fā)展方向。

        4.3 錨桿支護(hù)監(jiān)測技術(shù)及設(shè)計方法的研究

        錨桿支護(hù)實施于井下后,要進(jìn)行綜合監(jiān)測,以驗證初始設(shè)計的合理性和可靠性,并為修正初始設(shè)計提供依據(jù)。目前錨桿支護(hù)的綜合監(jiān)測內(nèi)容有:采用十字布點法監(jiān)測表面位移、采用頂板離層指示儀測試頂板巖層錨固范圍內(nèi)外位移值、錨桿測力計測量錨桿(索)錨固端部和全長的工作阻力。日常監(jiān)測的內(nèi)容有:錨桿錨固力抽檢、頂板離層、錨桿預(yù)緊力矩檢測。

        4.4 礦使用錨桿的經(jīng)錯桿支護(hù)人員培訓(xùn)人是一切工作計劃的制定者和執(zhí)行者,無論從結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量上乘的錨桿到性能優(yōu)良的錨固劑,還是從靈活高效的錨桿鉆裝機(jī)具到靈敏精密的監(jiān)測儀器儀表,都需要人來操作。我國煤礦施工隊伍人員素質(zhì)偏低,加上監(jiān)督管理不到位,往往施工質(zhì)量難以保證。因此,重視和加強(qiáng)錨桿支護(hù)技術(shù)人員和施工工人的技術(shù)培訓(xùn)和崗位訓(xùn)練,必然有助于我國煤礦錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展和錨桿支護(hù)的普及。

        總結(jié)

        通過對錨網(wǎng)支護(hù)的巷道的礦壓觀測得知:采用錨網(wǎng)支護(hù)的巷道頂板下沉量及兩幫移近量均小于架棚支護(hù)的巷道,且巷道支護(hù)效果比架棚支護(hù)巷道要好得多,支護(hù)本錢降低,減少了巷道的維修量,工人勞動強(qiáng)度減輕,勞動效率進(jìn)步。所以我們應(yīng)積極開展地應(yīng)力測量工作完善我國煤巷錨桿支護(hù)理論,形成科學(xué)的實用設(shè)計方法,根據(jù)不同的巷道圍巖類別,采用不同的錨桿支護(hù)形式完善錨桿監(jiān)測技術(shù),經(jīng)濟(jì)實用的錨桿鉆機(jī),提高錨桿支護(hù)的安全可靠性。只要我們認(rèn)真對待,注重研究,錨桿支護(hù)將會迎來更加迅速發(fā)展的時期。

        [1]江波.錨桿支護(hù)理論發(fā)展與現(xiàn)狀[J].山西建筑,2007,33.

        [2]付榮.范明建.煤礦軟巖巷道支護(hù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].煤,2007,16.

        [3]楊德傳.煤巷錨桿支護(hù)應(yīng)用現(xiàn)狀研究理論及當(dāng)前研究重點[J].煤礦開采,2005,10.

        [4]楊德傳.煤巷錨桿支護(hù)現(xiàn)狀及其存在的問題探討[J].采礦技術(shù),2006,6.

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