錨桿支護(hù)技術(shù)在東龐礦煤巷掘進(jìn)中的應(yīng)用

錨桿支護(hù)技術(shù)在東龐礦煤巷掘進(jìn)中的應(yīng)用

錨桿保護(hù)是一種快速、安全、經(jīng)濟(jì)的道路保護(hù)方法。這是道路保護(hù)的先進(jìn)技術(shù)。它的推廣應(yīng)用從根本上改變了巷道支護(hù)狀況,對(duì)于提高單產(chǎn)、單進(jìn)、降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度具有重大意義,是當(dāng)今世界巷道支護(hù)技術(shù)的主要發(fā)展方向。東龐礦煤巷錨桿支護(hù)的改革經(jīng)歷了錨梁網(wǎng)支護(hù)、桁架錨桿組合支護(hù)、高強(qiáng)度錨桿支護(hù)試驗(yàn)三個(gè)階段。自1996年經(jīng)澳大利亞錨桿支護(hù)技術(shù)演示成功后,錨桿支護(hù)巷道總進(jìn)尺比例逐年增長(zhǎng)。1998年開始巷道支護(hù)已全部實(shí)現(xiàn)了錨桿化。煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)改善了巷道圍巖力學(xué)條件,提高了頂板安全可靠程度。在煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)及其配套技術(shù)日趨成熟的基礎(chǔ)上,圍繞實(shí)現(xiàn)安全快速掘進(jìn),東龐人一直在摸索經(jīng)驗(yàn)并不斷創(chuàng)出了新紀(jì)錄,2004年3又創(chuàng)出了整月進(jìn)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(jìn)。設(shè)計(jì)2109上巷掘進(jìn)工程量為1148m。區(qū)內(nèi)煤層沉積穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jì)斷面為斜頂矩形,巷高×巷寬=3.5m×4.0m;2109軌道巷掘進(jìn)斷面14.0m2;頂板采用?22mm×2400mm高強(qiáng)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(hù)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(hù)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(dāng)巷道頂板比較松軟,節(jié)理發(fā)育,或經(jīng)過(guò)構(gòu)造帶以及交岔點(diǎn)和大斷面硐室,除采用上述基本形式外加打錨索加強(qiáng)支護(hù)。2.2巷道支護(hù)作業(yè)方式采用EBZ—132SH型掘進(jìn)機(jī)割煤、裝煤,650帶式輸送機(jī)運(yùn)煤,人工與小絞車運(yùn)料,頂錨桿機(jī)與風(fēng)鉆分別打頂幫錨桿進(jìn)行巷道支護(hù)的作業(yè)方式。施工工藝為:交接班→掘進(jìn)割煤→找掉、敲幫問(wèn)頂→掛梁網(wǎng)、移前探梁→打頂、幫錨桿→安裝頂幫錨桿→延長(zhǎng)運(yùn)輸機(jī)、風(fēng)水管路。3科技創(chuàng)新3.1錨桿支護(hù)參數(shù)優(yōu)化在錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)中采用有限差分FLAC軟件進(jìn)行錨桿支護(hù)數(shù)值模擬分析后,使設(shè)計(jì)結(jié)果更為可靠。通過(guò)計(jì)算對(duì)錨桿支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在保證有足夠安全系數(shù)的前提下,通過(guò)合理增大錨桿排距并配合后路加打點(diǎn)錨索的強(qiáng)化支護(hù)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(qiáng)度無(wú)縱筋左旋螺紋鋼錨桿,每孔S2360樹脂藥卷兩卷,錨固力要求測(cè)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(cè)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(cè)試值要求達(dá)到70kN。錨桿間排距800mm×900mm。(3)錨和保護(hù)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(yù)緊力不小于13t。3.2錨桿機(jī)鉆錨一體化自1996年與澳大利亞SCT公司合作以來(lái),在消化、吸收先進(jìn)技術(shù)的同時(shí),針對(duì)錨桿安裝過(guò)程中的各個(gè)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(qiáng)左旋式螺紋鋼錨桿,利用錨桿機(jī)鉆眼、攪拌藥卷、緊固螺母,實(shí)現(xiàn)鉆錨一體化作業(yè),施工工藝為:掘進(jìn)機(jī)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(shí)為加快掘進(jìn)速度,安排一些工序平行作業(yè)。在工作面掘進(jìn)時(shí),部分人員備好支護(hù)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(shí)延長(zhǎng)膠帶,并進(jìn)行設(shè)備檢修和保養(yǎng)。搞快速掘進(jìn)就是要抓好正規(guī)循環(huán),通過(guò)掘進(jìn)工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè),帶動(dòng)掘進(jìn)各個(gè)工序正常、良性、安全高效運(yùn)作。掘進(jìn)采用“四六”制作業(yè)方式,四班掘進(jìn)支護(hù)并檢修,掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺2.7m,每班三個(gè)循環(huán),每班進(jìn)尺8.1m,日進(jìn)32.4m。3.3運(yùn)輸系統(tǒng)的膠帶化運(yùn)煤系統(tǒng)有掘進(jìn)機(jī)、橋式轉(zhuǎn)載機(jī)、650可伸縮帶式輸送機(jī)三部分組成,這種配備運(yùn)煤速度快,占用設(shè)備少,機(jī)電事故率低。(1)變掘進(jìn)方向在快速掘進(jìn)中,2109工作面水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜,造成工作面上巷需二次改變掘進(jìn)方向。變化角度均為5°。面對(duì)這種情況,組織有關(guān)人員攻關(guān),通過(guò)科學(xué)計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),自制了特殊的落地架,成功的解決了15°以下膠帶的拐彎問(wèn)題,充分發(fā)揮了帶式輸送機(jī)作用,減少了中間的運(yùn)輸環(huán)節(jié),保證了快速掘進(jìn)的進(jìn)行。(2)液壓油缸拉膠帶機(jī)尾道膠帶的拉抻、延長(zhǎng)要適應(yīng)快速掘進(jìn)就必須實(shí)現(xiàn)機(jī)械化,將由13kW絞車?yán)瓩C(jī)尾改造成用液壓油缸拉膠帶機(jī)尾,動(dòng)力來(lái)自掘進(jìn)機(jī)的液壓電機(jī)。當(dāng)割完煤后,掘進(jìn)機(jī)司機(jī)操作油缸就可把機(jī)尾拉伸、延長(zhǎng)。(3)次儲(chǔ)帶長(zhǎng)度可伸縮膠帶機(jī)設(shè)計(jì)儲(chǔ)帶倉(cāng)的長(zhǎng)度25m,一次儲(chǔ)帶長(zhǎng)度50m。通過(guò)加大儲(chǔ)帶倉(cāng)長(zhǎng)度,由25m增加到50m,將一次接續(xù)膠帶的長(zhǎng)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(jìn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)安全,工程技術(shù)人員結(jié)合錨桿支護(hù)特點(diǎn)研制出了靈活實(shí)用的掘進(jìn)用新型臨時(shí)支護(hù)--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(jìn)機(jī)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(dòng)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(yīng)用杜絕了掘進(jìn)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(jìn)。3.5錨桿錨索和施工人員對(duì)號(hào)為使快速掘進(jìn)過(guò)程中巷道支護(hù)質(zhì)量得到有效保障,建立了錨桿(索)施工管理臺(tái)賬,錨桿錨索和施工人員對(duì)號(hào),由當(dāng)班跟班人員記錄在當(dāng)班的評(píng)估單上,升井后把評(píng)估單交到施工區(qū)隊(duì)保管。在施工的巷道內(nèi)實(shí)行錨桿(索)質(zhì)量監(jiān)督制度,掛牌標(biāo)記,錨桿每100排掛一組牌,錨索每根掛牌、編號(hào),做到清楚明了,便于檢查及責(zé)任追究。4煤巷支護(hù)系統(tǒng)(1)快速掘進(jìn)技術(shù)不僅成功吸收、運(yùn)用了一系列錨桿支護(hù)的先進(jìn)、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(jìn)簡(jiǎn)化煤的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。在2004年3月實(shí)現(xiàn)了進(jìn)尺1005m,在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中