锚杆支护技术在东庞矿煤巷掘进中的应用

锚杆支护技术在东庞矿煤巷掘进中的应用

锚杆保护是一种快速、安全、经济的道路保护方法。这是道路保护的先进技术。它的推广应用从根本上改变了巷道支护状况,对于提高单产、单进、降低职工劳动强度具有重大意义,是当今世界巷道支护技术的主要发展方向。东庞矿煤巷锚杆支护的改革经历了锚梁网支护、桁架锚杆组合支护、高强度锚杆支护试验三个阶段。自1996年经澳大利亚锚杆支护技术演示成功后,锚杆支护巷道总进尺比例逐年增长。1998年开始巷道支护已全部实现了锚杆化。煤巷锚杆支护技术改善了巷道围岩力学条件,提高了顶板安全可靠程度。在煤巷锚杆支护技术及其配套技术日趋成熟的基础上,围绕实现安全快速掘进,东庞人一直在摸索经验并不断创出了新纪录,2004年3又创出了整月进尺千米新水平。1上巷采空煤岩结构2109工作面位于已采2107工作面的下部为沿空掘进。设计2109上巷掘进工程量为1148m。区内煤层沉积稳定,结构简单,煤厚平均为4.6m;煤层直接顶为0～4m的粉砂岩,泥质为主;老顶为16.3m的粗粉砂岩,深灰色含丰富植物化石。2挖掘工艺2.1树脂锚固剂锚固方法巷道设计断面为斜顶矩形,巷高×巷宽=3.5m×4.0m;2109轨道巷掘进断面14.0m2;顶板采用ϕ22mm×2400mm高强度螺纹钢锚杆,每孔树脂锚固剂S2360和Z2360各一卷。菱形金属网加ϕ12mm圆钢焊接的H型钢带梁护顶。煤帮采用ϕ16mm×1800mmA3圆钢锚杆,每孔配一卷S2360树脂锚固剂锚固。用菱形金属网护帮。顶锚杆间距为600～1000mm、排距为800～1000mm,帮锚杆间距为:600～800mm、排距为:700～900mm。当巷道顶板比较松软,节理发育,或经过构造带以及交岔点和大断面硐室,除采用上述基本形式外加打锚索加强支护。2.2巷道支护作业方式采用EBZ—132SH型掘进机割煤、装煤,650带式输送机运煤,人工与小绞车运料,顶锚杆机与风钻分别打顶帮锚杆进行巷道支护的作业方式。施工工艺为:交接班→掘进割煤→找掉、敲帮问顶→挂梁网、移前探梁→打顶、帮锚杆→安装顶帮锚杆→延长运输机、风水管路。3科技创新3.1锚杆支护参数优化在锚杆支护设计中采用有限差分FLAC软件进行锚杆支护数值模拟分析后,使设计结果更为可靠。通过计算对锚杆支护参数进行优化。在保证有足够安全系数的前提下,通过合理增大锚杆排距并配合后路加打点锚索的强化支护方式,是目前提高施工速度的有效途径之一。(1)锚固力要求采用ϕ22mm×2400mm高强度无纵筋左旋螺纹钢锚杆,每孔S2360树脂药卷两卷,锚固力要求测试值150kN。钻头直径ϕ28mm,三径匹配合理,锚杆间排距800mm×900mm,每排5根锚杆。(2)锚固力测试采用ϕ16mm×1800mm反麻花式锚杆,每孔一卷S2360树脂药卷锚固,ϕ28mm钻头打眼,锚固力测试值要求达到70kN。锚杆间排距800mm×900mm。(3)锚和保护参数锚索孔深8m,锚索间排距2m×2m,每孔3卷S2360树脂药卷及1卷Z2360树脂药卷,锚索预紧力不小于13t。3.2锚杆机钻锚一体化自1996年与澳大利亚SCT公司合作以来,在消化、吸收先进技术的同时,针对锚杆安装过程中的各个薄弱环节,研制出了锚杆安装器、双速药卷、锁紧螺母及等强左旋式螺纹钢锚杆,利用锚杆机钻眼、搅拌药卷、紧固螺母,实现钻锚一体化作业,施工工艺为:掘进机割煤→前移前探梁→上顶网→打顶锚杆→铺帮网打帮锚杆。同时为加快掘进速度,安排一些工序平行作业。在工作面掘进时,部分人员备好支护用料、后路清理铺道、打两帮下部帮锚杆等工作;打顶、帮锚杆时延长胶带,并进行设备检修和保养。搞快速掘进就是要抓好正规循环,通过掘进工作面正规循环作业,带动掘进各个工序正常、良性、安全高效运作。掘进采用“四六”制作业方式,四班掘进支护并检修,掘进循环进尺2.7m,每班三个循环,每班进尺8.1m,日进32.4m。3.3运输系统的胶带化运煤系统有掘进机、桥式转载机、650可伸缩带式输送机三部分组成,这种配备运煤速度快,占用设备少,机电事故率低。(1)变掘进方向在快速掘进中,2109工作面水文地质条件比较复杂,造成工作面上巷需二次改变掘进方向。变化角度均为5°。面对这种情况,组织有关人员攻关,通过科学计算和现场试验,自制了特殊的落地架,成功的解决了15°以下胶带的拐弯问题,充分发挥了带式输送机作用,减少了中间的运输环节,保证了快速掘进的进行。(2)液压油缸拉胶带机尾道胶带的拉抻、延长要适应快速掘进就必须实现机械化,将由13kW绞车拉机尾改造成用液压油缸拉胶带机尾,动力来自掘进机的液压电机。当割完煤后,掘进机司机操作油缸就可把机尾拉伸、延长。(3)次储带长度可伸缩胶带机设计储带仓的长度25m,一次储带长度50m。通过加大储带仓长度,由25m增加到50m,将一次接续胶带的长度增加到100m,减少接续胶带的次数。3.4前探梁使用工艺为解决掘进生产现场支护安全,工程技术人员结合锚杆支护特点研制出了灵活实用的掘进用新型临时支护--前探梁。共由槽钢、托板、垫板和定位轴等部分组成。前探梁的使用工艺为:掘进机割煤→上顶网→拧松定位轴→前移前探梁→将H型钢带梁放入沟槽→移动前探梁至下一排锚杆处→调整定位轴满足锚杆排距→拧紧定位轴前探梁接顶→打顶锚杆。前探梁的应用杜绝了掘进头空顶作业,且锚杆排距得到了有效控制,保证了安全、快速掘进。3.5锚杆锚索和施工人员对号为使快速掘进过程中巷道支护质量得到有效保障,建立了锚杆(索)施工管理台账,锚杆锚索和施工人员对号,由当班跟班人员记录在当班的评估单上,升井后把评估单交到施工区队保管。在施工的巷道内实行锚杆(索)质量监督制度,挂牌标记,锚杆每100排挂一组牌,锚索每根挂牌、编号,做到清楚明了,便于检查及责任追究。4煤巷支护系统(1)快速掘进技术不仅成功吸收、运用了一系列锚杆支护的先进、成熟技术及施工工艺,而且结合综掘工作面的设备条件,改进简化煤的转运系统。在2004年3月实现了进尺1005m,在国内同行业中