馮開輝

摘 要：錨桿支護(hù)技術(shù)的推廣應(yīng)用，使得巷道支護(hù)技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展。然而，炮掘巷道在推廣應(yīng)用錨桿支護(hù)后，也出現(xiàn)了一些問題，如巷道成形不好，影響錨網(wǎng)支護(hù)效果，巷道易“墜包”、“推網(wǎng)”，放炮后掘進(jìn)迎頭矸石積聚多、出矸慢，空頂時(shí)間長等。本文作者以某礦102巷道支護(hù)為例，對(duì)炮掘巷道的錨桿支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：炮掘;巷道支護(hù);錨桿支護(hù);準(zhǔn)直眼掏槽

0 前言

目前，炮掘巷道在推廣應(yīng)用錨桿支護(hù)后，出現(xiàn)了諸多問題，例如巷道成型不好，放炮后掘進(jìn)迎頭矸石積聚多、出矸慢，空頂時(shí)間長、出現(xiàn)推網(wǎng)等諸多因素都影響錨網(wǎng)支護(hù)效果，進(jìn)而巷道易出現(xiàn)墜包、放炮易崩壞巷道觀測(cè)儀器和設(shè)備等。如何有效解決這些問題，保證支護(hù)效果，實(shí)現(xiàn)炮掘單進(jìn)水平的進(jìn)一步提高，是當(dāng)前的首要任務(wù)。為此，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，對(duì)煤巷炮掘錨網(wǎng)支護(hù)進(jìn)行技術(shù)分析和工藝改進(jìn)。

1 工程背景

某礦102運(yùn)輸巷地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，斷層比較發(fā)育，采用放炮掘進(jìn)方式沿煤層頂板掘進(jìn)，循環(huán)進(jìn)尺1.0m;采用錨桿、網(wǎng)、錨索、鋼帶、聯(lián)合支護(hù)，錨桿間排距900mm× 1000mm。在現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)中出現(xiàn)如下問題：

①放炮拋擲出的煤巖塊大量堆積在迎頭，影響錨桿支護(hù)施工作業(yè)。通常情況下，支護(hù)作業(yè)工序?yàn)橄冗M(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，然后出矸，再進(jìn)行永久支護(hù)，這一過程一般需要3～4h，遇上交接班時(shí)間甚至更長。這樣勢(shì)必導(dǎo)致初期頂板裂隙和離層發(fā)生，對(duì)巷道支護(hù)明顯不利，支護(hù)后的巷道出現(xiàn)了明顯的網(wǎng)兜、墜包等現(xiàn)象，造成了部分錨桿托板不貼幫，錨桿外露超長或過短而失效，進(jìn)而需要重新補(bǔ)打錨桿，浪費(fèi)了時(shí)間和材料，增加了作業(yè)工序。

②施工中出現(xiàn)寬幫、高頂?shù)瘸尚尾缓玫膯栴}，通常需要手鎬刨挖輔助成型或?qū)搸澢鷮?shí)現(xiàn)鋼帶接頂貼幫;迎頭范圍內(nèi)已支護(hù)區(qū)的頂幫金屬網(wǎng)出現(xiàn)扯開和并絲現(xiàn)象，損壞了金屬網(wǎng)的完整性，影響巷道支護(hù)效果，降低了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化水平。

③造成巷道礦壓觀測(cè)儀器的損壞，盡管在放炮前也采取了一定的遮擋保護(hù)措施，但效果一般，給炮掘錨網(wǎng)巷道施工和頂板管理造成了一定的影響。

④嚴(yán)重影響了掘進(jìn)進(jìn)尺，單班只能掘進(jìn)一個(gè)循環(huán)，甚至完不成，對(duì)全礦工作面的正常接續(xù)產(chǎn)生了不利的影響。

2 錨桿支護(hù)技術(shù)的優(yōu)化

102運(yùn)輸巷掘進(jìn)及支護(hù)施工中出現(xiàn)的上述問題，實(shí)際上是炮掘方式和錨桿支護(hù)結(jié)合過程中，需要解決的矛盾問題。如解決不好，不僅制約錨桿支護(hù)技術(shù)在炮掘巷道中的推廣應(yīng)用，而且也對(duì)頂板控制產(chǎn)生不利影響。錨桿支護(hù)是一種主動(dòng)支護(hù)系統(tǒng)，其體現(xiàn)在：

①及時(shí)支護(hù)，即在巖體開挖早期就進(jìn)行錨桿安裝，安裝后即對(duì)圍巖提供顯著的軸向和橫向的支護(hù)阻力，避免巖體松動(dòng)和松動(dòng)圈的擴(kuò)大。

②及時(shí)施加合理的安裝應(yīng)力，即在錨桿安裝時(shí)施加合理的安裝應(yīng)力以控制圍巖的早期變形，提高巷道圍巖的自身承載能力，抑制松動(dòng)圈的進(jìn)一步擴(kuò)展。安裝應(yīng)力象液壓支架的 初撐力一樣對(duì)頂板支護(hù)起到主動(dòng)支護(hù)的作用。為了減少推網(wǎng)和巷道墜包現(xiàn)象，提高錨網(wǎng)支護(hù)的效果，必須根據(jù)錨桿支護(hù)理念，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，制定切實(shí)可行的措施來提高巷道支護(hù)效果。

2.1 采用準(zhǔn)直眼掏槽方式

準(zhǔn)直眼掏槽方式有以下優(yōu)點(diǎn)：所需掏槽眼數(shù)目較少;方式簡單，易于掌握和實(shí)現(xiàn)多臺(tái)鉆機(jī)作業(yè)和鉆眼機(jī)械化;炮眼深度受巷道斷面限制較小，當(dāng)炮眼深度改變時(shí)，掏槽布置和裝藥量稍作改變即可;有較高的掏槽效率;全斷面一次爆破下來的巖石拋擲距離小，爆堆集中，不易崩壞巷道內(nèi)的設(shè)備和支架。102運(yùn)輸巷采用準(zhǔn)直眼掏槽爆破技術(shù)，合理的布置了掏槽眼、周邊眼、輔助眼和底眼的眼位和眼深，嚴(yán)格控制周邊眼裝藥量，選擇合理的爆破參數(shù)等，改善巷道成形效果，很好地解決了掘進(jìn)迎頭爆破拋矸的推網(wǎng)問題，同時(shí)掘進(jìn)進(jìn)尺大大提高。

2.2 及時(shí)進(jìn)行永久支護(hù)，加強(qiáng)迎頭空頂期間的頂板管理

即減少巷道圍巖的裸露空頂時(shí)間，盡量縮短臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)的間隔，及時(shí)安裝錨桿，對(duì)圍巖提供顯著的軸向和橫向的支護(hù)阻力，避免巖體松動(dòng)和塑性松動(dòng)圈的增大并封閉裂隙。因?yàn)榕R時(shí)支護(hù)是相對(duì)于永久支護(hù)而言的，其密度和強(qiáng)度不能與永久支護(hù)相比，其作用是暫時(shí)的，只是在發(fā)生頂板事故之前，給現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員以避災(zāi)信號(hào)，作業(yè)人員要能夠接受信號(hào)，達(dá)到避免事故的目的。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，錨桿支護(hù)必須遵循及時(shí)有效的原則，通過改變循環(huán)作業(yè)的起始點(diǎn)盡量調(diào)整縮短臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)的間隔，減少無用反復(fù)工序，節(jié)約時(shí)間，達(dá)到及時(shí)支護(hù)的目的。

2.3 提高錨桿支護(hù)系統(tǒng)的預(yù)緊力

巷道“墜包”現(xiàn)象，主要與圍巖松軟、破碎有關(guān)，加上放炮震動(dòng)影響，使得“墜包”現(xiàn)象表現(xiàn)更為突出。需要提高錨桿預(yù)緊力、保證鋪網(wǎng)質(zhì)量，使“墜包”問題得到控制。只有充足的預(yù)緊力才能夠防止頂板離層和松動(dòng)圈的進(jìn)一步發(fā)展，盡可能的控制頂板的早期變形。提高預(yù)緊力的主要途徑：一是提高安裝機(jī)具的扭緊力矩?，F(xiàn)在，國內(nèi)錨桿打眼和安裝普遍采用單體錨桿鉆機(jī)，這種錨桿鉆機(jī)的額定輸出扭矩一般在100～140N·m之間，頂推力不超過10kN，難以滿足提高錨桿預(yù)緊力的要求。所以，掘進(jìn)迎頭需配備高扭矩的沖擊式風(fēng)動(dòng)扳手或能提供增大扭矩的扭矩放大器，才可以提高錨桿預(yù)緊力;二是在錨桿安裝中采取減摩措施。施加預(yù)緊力到一定值后，螺母與托盤之間的摩擦阻力已非常大，螺母緊固過程中的扭矩大部分消耗在對(duì)抗摩擦力上，無法使扭矩轉(zhuǎn)化為桿體上的預(yù)拉力，所以，必須在螺母與托盤之間增加減阻裝置，減少摩擦阻力。據(jù)試驗(yàn)，在每根錨桿螺母與托盤之間加上一個(gè)金屬墊圈和一個(gè)塑料墊圈，可以極大地減少摩擦阻力，達(dá)到減阻的目的，從而保證實(shí)現(xiàn)錨桿預(yù)緊力。另外，每次放炮前，要對(duì)掘進(jìn)迎頭10m范圍內(nèi)的錨桿進(jìn)行全面的預(yù)緊力檢查，預(yù)緊力下降的要重新緊固達(dá)標(biāo)，同時(shí)在鋪網(wǎng)過程中，要盡量把網(wǎng)鋪展、緊貼煤壁，保證鋪網(wǎng)質(zhì)量。通過提高錨桿預(yù)緊力和強(qiáng)化鋪網(wǎng)質(zhì)量，減少巷道圍巖表層的離層破碎，控制墜包和錨桿松動(dòng)現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3 支護(hù)效果

上述措施實(shí)施應(yīng)用后，巷道掘進(jìn)速度由改進(jìn)前每班1個(gè)正規(guī)循環(huán)提高到每班3～4個(gè);巷道成型及支護(hù)效果大大提高，寬幫現(xiàn)象明顯減少;炸藥使用量減少30%左右;推網(wǎng)及頂板網(wǎng)包現(xiàn)象明顯減少，巷道頂?shù)装遄冃瘟棵黠@減少;不合理工序大大減少，節(jié)省了大量的時(shí)間和支護(hù)材料，僅支護(hù)材料費(fèi)用較改進(jìn)前就節(jié)省了50%以上。

4 結(jié)論

通過在巷道掘進(jìn)中采用準(zhǔn)直眼掏槽爆破技術(shù)，改進(jìn)支護(hù)理念和支護(hù)措施等手段，可以控制和解決炮掘巷道錨網(wǎng)支護(hù)施工中出現(xiàn)的主要問題，為錨桿支護(hù)技術(shù)在煤巷炮掘中的推廣應(yīng)用和提高炮掘單進(jìn)水平提高了技術(shù)支持。