李施慶,安梓豪,張亞鵬

(嵩縣山金礦業(yè)有限公司, 河南 嵩縣 471435)

0 引 言

隨著礦產(chǎn)資源的消耗迅猛增長,開采深度逐步增加,對(duì)于深部不良巖體巷道的支護(hù)新技術(shù)與新工藝成為必須要解決的難題。原掘進(jìn)工程支護(hù)方式為管縫式錨桿,U型鋼支護(hù),噴漿,錨噴支護(hù)等。根據(jù)巷道頂板支護(hù)實(shí)踐,單一的管縫式錨桿支護(hù)難以適應(yīng)深部高應(yīng)力,高溫,水量大的安全技術(shù)要求。嵩縣山金及時(shí)引進(jìn)同行業(yè)先進(jìn)技術(shù)-樹脂錨桿支護(hù)技術(shù),即樹脂錨固劑配以金屬材質(zhì)桿體的錨桿支護(hù)新技術(shù)。

在嵩縣山金礦05中段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn),因巷道頂板巖石條件較差,在對(duì)巷道頂板進(jìn)行錨桿支護(hù)時(shí)必須及時(shí)進(jìn)行。而傳統(tǒng)樹脂錨桿安裝機(jī)主要存在支護(hù)安裝流程復(fù)雜、施工流程時(shí)間較長、作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大且效率低(每班只能施工4~6根)、安裝過程較為危險(xiǎn)以及錨桿安裝機(jī)的購買和后期維修所需費(fèi)用高等缺點(diǎn),成為制約井下樹脂錨桿支護(hù)推廣應(yīng)用的主要因素。因此,必須解決樹脂錨桿安裝過程中施工工序復(fù)雜、作業(yè)時(shí)間長等問題,為樹脂錨桿應(yīng)用與井下巷道支護(hù)提供技術(shù)保障。

1 方案措施

針對(duì)上述樹脂錨桿在安裝工藝上出現(xiàn)的問題,通過改進(jìn)樹脂錨桿安裝工藝,達(dá)到精簡(jiǎn)施工工序、縮短作業(yè)時(shí)間和解決鉆機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)螺帽退落等問題。在實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn),通過聯(lián)合YT-28型鑿巖機(jī)配套自制樹脂錨桿連接器代替?zhèn)鹘y(tǒng)樹脂錨桿安裝機(jī)的使用,大大縮短了井下巷道錨桿支護(hù)作業(yè)時(shí)間,簡(jiǎn)化了施工工序,且能有效解決反轉(zhuǎn)時(shí)螺帽退落問題。

1．1 錨桿安裝機(jī)改進(jìn)方案

在礦區(qū)就地取材,通過進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)樹脂錨桿安裝工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。具體方案為:拋棄傳統(tǒng)樹脂錨桿安裝機(jī),改用YT-28型鑿巖機(jī)搭配簡(jiǎn)易樹脂錨桿連接裝置,形成一套自制的錨桿安裝裝置,利用鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)和氣腿支撐對(duì)錨桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)推進(jìn),不僅簡(jiǎn)化了樹脂錨桿支護(hù)施工工序,還能縮短支護(hù)作業(yè)時(shí)間。

簡(jiǎn)易樹脂錨桿連接裝置通過在廢舊鉆桿尾部連接一個(gè)鋼筒制作而成,具有制作工藝簡(jiǎn)單,重量輕,便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。簡(jiǎn)易樹脂錨桿連接器如圖1所示,YT-28型鑿巖機(jī)與樹脂錨桿安裝器推進(jìn)過程如圖2所示。

圖1 簡(jiǎn)易樹脂錨桿連接器

圖2 YT－28鑿巖機(jī)與樹脂錨桿安裝器

工作原理:YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿,通過自制連接裝置轉(zhuǎn)動(dòng)樹脂錨桿螺母,因螺母與樹脂錨桿桿體焊接,錨桿桿體隨之左轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)對(duì)錨固劑進(jìn)行充分?jǐn)嚢琛?/p>

1．2 樹脂錨桿加工改進(jìn)

由于YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)轉(zhuǎn)向與錨桿螺帽轉(zhuǎn)向相反,轉(zhuǎn)動(dòng)過程中容易導(dǎo)致錨桿螺帽脫落,攪拌不理想,效果沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。針對(duì)該問題,通過進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明,可以采用在樹脂錨桿桿體尾部加工焊堵段的方式防止螺帽退落,樹脂錨桿尾部焊堵段如圖3所示。

圖3 樹脂錨桿尾部焊堵段

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果分析

為進(jìn)一步確定實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性,嵩縣山金礦在礦區(qū)各中段進(jìn)行了推廣性實(shí)驗(yàn),根據(jù)巷道頂板支護(hù)實(shí)踐效果表明:

進(jìn)行樹脂錨桿支護(hù)施工時(shí),直接將自制錨桿安裝器安裝在YT-28型鑿巖機(jī)上進(jìn)行工作,它所需要的動(dòng)力都由YT-28型鑿巖機(jī)提供,減少拆換錨桿安裝機(jī)的時(shí)間,簡(jiǎn)化繁雜的工序,提高支護(hù)效率,從而極大地提高了巷道的施工速度,大大降低了錨桿施工過程中工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)時(shí)間。

2．1 錨桿錨固力檢測(cè)分析

2018年4月,嵩縣山金礦在礦區(qū)05中段對(duì)自制安裝器進(jìn)行了錨固力檢測(cè)(錨桿破壞性抗拉拔試驗(yàn)),分別對(duì)施工2 h后的樹脂錨桿各3根進(jìn)行了錨固力檢測(cè),井下拉拔試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)施工如圖4所示。

(1)使用YT-28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)配套自制連接裝置施工的3根樹脂錨桿錨固力均達(dá)到設(shè)計(jì)要求的100 k N。

(2)傳統(tǒng)樹脂錨桿安裝機(jī)安裝時(shí)間較長,效率過低;與YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)配套使用的連接裝置能和螺母緊密契合并帶動(dòng)桿體旋轉(zhuǎn),快速攪拌錨固劑,每班安裝數(shù)量可達(dá)到20~30根,效率大大提高。

圖4 井下拉拔實(shí)驗(yàn)

2．2 經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格推算,購買一臺(tái)錨桿安裝機(jī)的市場(chǎng)價(jià)格約2000元,嵩縣山金礦區(qū)現(xiàn)階段樹脂錨桿施工的掘進(jìn)面有10個(gè),購買錨桿安裝機(jī)所需費(fèi)用2萬元左右;與樹脂錨桿安裝機(jī)對(duì)比,經(jīng)自主加工改進(jìn)的樹脂錨桿安裝器用料低廉,降低了生產(chǎn)成本,在企業(yè)降本增效方面發(fā)揮了作用。

(2)使用錨桿安裝機(jī)時(shí)因中途需要更換設(shè)備等因素導(dǎo)致安裝時(shí)間普遍超過20 min,而改進(jìn)后的錨桿安裝器安裝1根錨桿的時(shí)間僅為3~5 min,實(shí)現(xiàn)了快速有效維護(hù)巷道頂板穩(wěn)定的目標(biāo);此外,與改進(jìn)前錨桿安裝流程繁瑣且需加班用風(fēng)相比,改進(jìn)后減少了用風(fēng)時(shí)長。

(3)樹脂錨桿尾部加工焊堵段使錨固劑攪拌更加充分,提高了樹脂錨桿質(zhì)量、改善了巷道支護(hù)效果。

(4)通過采用樹脂錨桿維護(hù)頂板,能有效防止頂板冒落和垮塌,配合高強(qiáng)度樹脂錨桿支護(hù),將大大改善巷道支護(hù)效果和作業(yè)安全條件,從實(shí)際支護(hù)效果來看,采用樹脂錨桿支護(hù)巷道返修率低,可有效維護(hù)巷道穩(wěn)定。

(5)傳統(tǒng)樹脂錨桿安裝工序復(fù)雜且效率低,導(dǎo)致井下作業(yè)人員態(tài)度消極,增加了樹脂錨桿在礦區(qū)推廣使用的難度。經(jīng)井下施工人員反饋,改進(jìn)后的自制安裝器施工工序簡(jiǎn)單、施工效率高、質(zhì)量也得到了大幅提升,解決了樹脂錨桿在嵩縣山金推廣使用的瓶頸問題。

3 結(jié) 論

YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)配套使用自制連接裝置大大降低了錨桿施工過程中工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)時(shí)間,提高了支護(hù)效率與質(zhì)量,降低了生產(chǎn)成本,簡(jiǎn)化了操作工藝,為企業(yè)降本增效發(fā)揮了作用。

隨著嵩縣山金深部開采的延伸,改進(jìn)后的樹脂錨桿安裝器對(duì)地壓條件復(fù)雜、巖石破碎等深部支護(hù)方式有效化、多樣化都起到了積極作用,在進(jìn)行井下巷道頂板樹脂錨桿支護(hù)作業(yè)施工上值得同類型礦山借鑒。