摘要:伴随煤炭企业生产规模的逐渐扩大,开采强度的不断提高,对巷道需求量也大幅增加,煤矿巷道快速、安全、高效地掘进已是煤矿生产的关键,锚杆支护技术是煤矿支护改革的发展方向,是煤矿继综合机械化采煤技术后又一重大推广技术。本文对锚杆支护的应用进行介绍,针对对大断面煤巷综掘锚杆支护快速掘进关键技术问题进行探讨。
引言
目前,在煤矿巷道掘进工作中,快速支护施工工艺已成为提高巷道支护效果、实现快速掘进的关键。然而,锚杆支护作为一种有效的采准巷道支护方式,由于对巷道围岩强度的强化作用,可显著提高围岩的稳定性,加之具有支护成本低、成巷速度快、减轻劳动强度、提高巷道断面利用率、简化回采面端头维护工艺、明显改善作业环境等优点,因而成为矿井巷道采用的一种主要支护形式,体现了煤矿巷道支护技术的改进发展方向。从目前煤矿的实际情况来看,我们煤矿煤巷锚杆支护的采用率还有待进一步提高,今后仍有着广泛的发展前景。
1煤矿水文地质情况
根据勘探报告和施工实际情况,所穿围岩依次为砂质泥岩、中粒砂岩和浅灰泥岩。巷道穿插过中粒沙岩后的围岩情况变得比较复杂,曾先后揭露三条断层,造成工作面节理发育,见风风化,片帮掉顶现象严重,给施工带来了一定困难。
2煤巷锚杆支护材料质量有待提高
2.1支护材料的改进。目前使用的锚杆多为局内自产自销产品,缺乏必要的检测和监督,为此一定要加强检查锚杆的加工质量,拒绝不合格的锚杆运到下井使用。另外还要进一步改进锚杆支护材料,研发新型锚杆,实现锚杆强初撑力、急增阻、高阻力。要进一步提高锚杆托盘的质量,防止托盘损坏造成锚杆失效。树脂锚固剂是决定锚固力的关键。要提高树脂锚固剂的强度和刚度,以提高围岩与锚杆的粘接强度;保证锚固剂质量,超快段能够及时凝固,快速承载,确保生产安全。
2.2要不断优化设计方法和设计参数。支护设计以往主要是依据悬吊理论、组合拱理论或挤压加固理论,采用工程类比法和计算公式法。但由于淮北地区各煤矿地质条件的不同,就一种方法或一个公式不能得出合理的设计参数。为解决这一技术难题,采用以地应力为基础的动态设计方法。该方法主要内容为“地质力学评估数值模拟初始设计现场监测利用反馈信息修改设计”。现场监测是关键,监测取得的数据是作为修改设计的依据,修改设计后再应用于实践。只有经过不断地改进支护设计,才能使锚杆支护更为经济、合理。
2.3要不断开发掘锚新机具。当前,我们煤巷快速掘进的施工方法为:掘进机割煤桥式胶带转载机和固定皮带机运煤敲帮问顶锚杆机打顶眼并安装、帮锚杆机打帮眼并安装,实现一次成巷,随即支护。这种方法的主要矛盾是掘进工作面的开机率较低,一般在35%以下,支护时间过长,跟不上机掘速度,影响单进水平的提高。因此发展掘锚联合机组,实现“掘支锚一体化”平行作业,将是加快煤巷锚杆支护单进速度的必要手段。因此,要实现快速掘进,一方面要发展应用大功率掘进机,如S200型;另一方面要研制新型锚杆钻机。现在澳大利亚液压工程公司生产的机载锚杆机,拥有ARO4000系列顶锚杆钻机、ARO5500系列帮锚杆钻机等型号,可安装在任何型号掘进机上,以掘进机自身液压系统为动力,具有安全、高效、准确、快速、使用寿命长等优点,能够实现顶帮锚杆的快速安装。这将是我们煤巷实现快速掘进的发展目标。
2.4锚杆联合支护。稳定的围岩采用单一的锚杆支护是可行的,但是在受到动压影响时,处于软岩层中,围岩容易变形、地层压力大的不稳定围岩,则必须采用不同的锚杆联合支护。对于不稳定或地质条件不稳定的巷道,这类巷道的特点是围岩破坏范围和变形量较大,除锚杆支护配锚梁网组合支护外,还应采取加长锚杆长度、缩小锚杆间排距、顶板注浆、锚索加固等特殊手段加强支护。具体施工时,还要确定二次支护距离迎头的距离。二次支护可采用小孔径锚索或柔性锚杆,以弥补一般锚杆支护的不足,锚固到深层坚硬岩层,增强支护的可靠性。如果这些问题解决了,就可以把锚杆支护作为主要的顶板支护方式,实现巷道支护锚杆化,能够进一步使巷道的掘进速度提高。
2.5在具体施工中做到全面质量控制
在巷道施工中,一定要坚持全面质量管理,上道工序为下道工序服务,建立健全质量保证体系,强调过程控制,特别是关键过程控制。如对掘进班,特别强调质量跟踪和控制,下一班检查上一班的光爆成型,做到接茬面光滑平整,如出现波浪型和台阶面,要立即处理,施工不留后患,违反者要严重者给予处罚。
煤巷锚杆支护技术的发展方向是采用强度更高性能更好的锚杆产品,以更大的间排距完成支护目标,减少锚杆用量并以更快的掘进速度完成施工,同时保证更好的安全可靠性,因而应加强对锚杆支护系统性的认识,在解决问题中深化研究,进一步揭示锚杆作用的实质和机理,指导实践;研发更高性能的锚杆产品及相关加工技术,使支护形式多样化,把握技术发展的方向;进一步规范施工技术,消除隐患工程,加强安全可靠性研究,强化施工现场管理。
3加强施工管理与员工培训
3、1锚杆支护除了严格要求按措施施工、加强工程质量监督之外,监测是监督施工质量、保证支护安全可靠的重要手段。目前需要一种综合测力装置,同时监测巷道顶板离层情况及锚杆所受载荷,据此可对支护效果进行综合分析评价,使支护更加经济、合理、安全。
3、2快速掘进的施工组织采用综合作业队劳动组织形式,其特点是施工的主要工种和辅助工种组织在一起,既分工又协作,一队多能。此外还应建立健全各种规章制度,包括现场交接班、岗位责任、质量验收、设备维修、技术管理和材料管理制度等,实现区队管理制度化、规范化。
3、3加强技术培训提高人员素质,因为锚杆支护的技术性较强,其质量需要有科学的设计、精心的施工和严格的检验来保证。其中关键是设计、施工、管理人员必须有较高的水平。为此,必须加强对人员的技术培训,不断提高技术人员的素质。
总之,煤巷锚杆支护及快速掘进技术取得了长足的发展,锚杆支护效果较明显,但仍然跟不上采煤技术的发展,这就需要尽快实现锚杆支护技术科学化、系统化、规范化,为更好地协调采掘关系,为矿井的高产、高效、安全奠定坚实的基础。
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