錨桿支護技術(shù)在東龐礦煤巷掘進中的應用

錨桿支護技術(shù)在東龐礦煤巷掘進中的應用

錨桿保護是一種快速、安全、經(jīng)濟的道路保護方法。這是道路保護的先進技術(shù)。它的推廣應用從根本上改變了巷道支護狀況,對于提高單產(chǎn)、單進、降低職工勞動強度具有重大意義,是當今世界巷道支護技術(shù)的主要發(fā)展方向。東龐礦煤巷錨桿支護的改革經(jīng)歷了錨梁網(wǎng)支護、桁架錨桿組合支護、高強度錨桿支護試驗三個階段。自1996年經(jīng)澳大利亞錨桿支護技術(shù)演示成功后,錨桿支護巷道總進尺比例逐年增長。1998年開始巷道支護已全部實現(xiàn)了錨桿化。煤巷錨桿支護技術(shù)改善了巷道圍巖力學條件,提高了頂板安全可靠程度。在煤巷錨桿支護技術(shù)及其配套技術(shù)日趨成熟的基礎(chǔ)上,圍繞實現(xiàn)安全快速掘進,東龐人一直在摸索經(jīng)驗并不斷創(chuàng)出了新紀錄,2004年3又創(chuàng)出了整月進尺千米新水平。1上巷采空煤巖結(jié)構(gòu)2109工作面位于已采2107工作面的下部為沿空掘進。設(shè)計2109上巷掘進工程量為1148m。區(qū)內(nèi)煤層沉積穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡單,煤厚平均為4.6m;煤層直接頂為0～4m的粉砂巖,泥質(zhì)為主;老頂為16.3m的粗粉砂巖,深灰色含豐富植物化石。2挖掘工藝2.1樹脂錨固劑錨固方法巷道設(shè)計斷面為斜頂矩形,巷高×巷寬=3.5m×4.0m;2109軌道巷掘進斷面14.0m2;頂板采用?22mm×2400mm高強度螺紋鋼錨桿,每孔樹脂錨固劑S2360和Z2360各一卷。菱形金屬網(wǎng)加?12mm圓鋼焊接的H型鋼帶梁護頂。煤幫采用?16mm×1800mmA3圓鋼錨桿,每孔配一卷S2360樹脂錨固劑錨固。用菱形金屬網(wǎng)護幫。頂錨桿間距為600～1000mm、排距為800～1000mm,幫錨桿間距為:600～800mm、排距為:700～900mm。當巷道頂板比較松軟,節(jié)理發(fā)育,或經(jīng)過構(gòu)造帶以及交岔點和大斷面硐室,除采用上述基本形式外加打錨索加強支護。2.2巷道支護作業(yè)方式采用EBZ—132SH型掘進機割煤、裝煤,650帶式輸送機運煤,人工與小絞車運料,頂錨桿機與風鉆分別打頂幫錨桿進行巷道支護的作業(yè)方式。施工工藝為:交接班→掘進割煤→找掉、敲幫問頂→掛梁網(wǎng)、移前探梁→打頂、幫錨桿→安裝頂幫錨桿→延長運輸機、風水管路。3科技創(chuàng)新3.1錨桿支護參數(shù)優(yōu)化在錨桿支護設(shè)計中采用有限差分FLAC軟件進行錨桿支護數(shù)值模擬分析后,使設(shè)計結(jié)果更為可靠。通過計算對錨桿支護參數(shù)進行優(yōu)化。在保證有足夠安全系數(shù)的前提下,通過合理增大錨桿排距并配合后路加打點錨索的強化支護方式,是目前提高施工速度的有效途徑之一。(1)錨固力要求采用?22mm×2400mm高強度無縱筋左旋螺紋鋼錨桿,每孔S2360樹脂藥卷兩卷,錨固力要求測試值150kN。鉆頭直徑?28mm,三徑匹配合理,錨桿間排距800mm×900mm,每排5根錨桿。(2)錨固力測試采用?16mm×1800mm反麻花式錨桿,每孔一卷S2360樹脂藥卷錨固,?28mm鉆頭打眼,錨固力測試值要求達到70kN。錨桿間排距800mm×900mm。(3)錨和保護參數(shù)錨索孔深8m,錨索間排距2m×2m,每孔3卷S2360樹脂藥卷及1卷Z2360樹脂藥卷,錨索預緊力不小于13t。3.2錨桿機鉆錨一體化自1996年與澳大利亞SCT公司合作以來,在消化、吸收先進技術(shù)的同時,針對錨桿安裝過程中的各個薄弱環(huán)節(jié),研制出了錨桿安裝器、雙速藥卷、鎖緊螺母及等強左旋式螺紋鋼錨桿,利用錨桿機鉆眼、攪拌藥卷、緊固螺母,實現(xiàn)鉆錨一體化作業(yè),施工工藝為:掘進機割煤→前移前探梁→上頂網(wǎng)→打頂錨桿→鋪幫網(wǎng)打幫錨桿。同時為加快掘進速度,安排一些工序平行作業(yè)。在工作面掘進時,部分人員備好支護用料、后路清理鋪道、打兩幫下部幫錨桿等工作;打頂、幫錨桿時延長膠帶,并進行設(shè)備檢修和保養(yǎng)。搞快速掘進就是要抓好正規(guī)循環(huán),通過掘進工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè),帶動掘進各個工序正常、良性、安全高效運作。掘進采用“四六”制作業(yè)方式,四班掘進支護并檢修,掘進循環(huán)進尺2.7m,每班三個循環(huán),每班進尺8.1m,日進32.4m。3.3運輸系統(tǒng)的膠帶化運煤系統(tǒng)有掘進機、橋式轉(zhuǎn)載機、650可伸縮帶式輸送機三部分組成,這種配備運煤速度快,占用設(shè)備少,機電事故率低。(1)變掘進方向在快速掘進中,2109工作面水文地質(zhì)條件比較復雜,造成工作面上巷需二次改變掘進方向。變化角度均為5°。面對這種情況,組織有關(guān)人員攻關(guān),通過科學計算和現(xiàn)場試驗,自制了特殊的落地架,成功的解決了15°以下膠帶的拐彎問題,充分發(fā)揮了帶式輸送機作用,減少了中間的運輸環(huán)節(jié),保證了快速掘進的進行。(2)液壓油缸拉膠帶機尾道膠帶的拉抻、延長要適應快速掘進就必須實現(xiàn)機械化,將由13kW絞車拉機尾改造成用液壓油缸拉膠帶機尾,動力來自掘進機的液壓電機。當割完煤后,掘進機司機操作油缸就可把機尾拉伸、延長。(3)次儲帶長度可伸縮膠帶機設(shè)計儲帶倉的長度25m,一次儲帶長度50m。通過加大儲帶倉長度,由25m增加到50m,將一次接續(xù)膠帶的長度增加到100m,減少接續(xù)膠帶的次數(shù)。3.4前探梁使用工藝為解決掘進生產(chǎn)現(xiàn)場支護安全,工程技術(shù)人員結(jié)合錨桿支護特點研制出了靈活實用的掘進用新型臨時支護--前探梁。共由槽鋼、托板、墊板和定位軸等部分組成。前探梁的使用工藝為:掘進機割煤→上頂網(wǎng)→擰松定位軸→前移前探梁→將H型鋼帶梁放入溝槽→移動前探梁至下一排錨桿處→調(diào)整定位軸滿足錨桿排距→擰緊定位軸前探梁接頂→打頂錨桿。前探梁的應用杜絕了掘進頭空頂作業(yè),且錨桿排距得到了有效控制,保證了安全、快速掘進。3.5錨桿錨索和施工人員對號為使快速掘進過程中巷道支護質(zhì)量得到有效保障,建立了錨桿(索)施工管理臺賬,錨桿錨索和施工人員對號,由當班跟班人員記錄在當班的評估單上,升井后把評估單交到施工區(qū)隊保管。在施工的巷道內(nèi)實行錨桿(索)質(zhì)量監(jiān)督制度,掛牌標記,錨桿每100排掛一組牌,錨索每根掛牌、編號,做到清楚明了,便于檢查及責任追究。4煤巷支護系統(tǒng)(1)快速掘進技術(shù)不僅成功吸收、運用了一系列錨桿支護的先進、成熟技術(shù)及施工工藝,而且結(jié)合綜掘工作面的設(shè)備條件,改進簡化煤的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)。在2004年3月實現(xiàn)了進尺1005m,在國內(nèi)同行業(yè)中