液压锚杆钻机在二号井顶板锚索施工中的应用

液压锚杆钻机在二号井顶板锚索施工中的应用

山西长平煤矿有限公司勘探二、五级开采孔生产能力为120万吨a。该井于2000年8月开始建设，于2003年10月1日完成。首采工作面巷道采用锚、网、索联合支护形式,巷道设计为矩形断面3.2m×3.3m,沿3#煤层底板留顶煤掘进施工。而在煤巷锚杆支护技术中,施工机具起着非常重要的作用,直接影响着锚杆支护巷道的施工质量和施工进度。因此,选择一种适应巷道围岩配套的理想机具是提高锚杆支护巷道单进水平的关键因素之一。12号井喷丸保护配置1.1延长锚固长度锚杆为20#左旋无纵筋螺纹钢筋,长度2.4m,树脂加长锚固。采用钢筋托梁和塑料网护巷,锚杆排距0.9m,每排4根锚杆,间距0.9m。锚索D15.24mm,长度8.3m,树脂加长锚固,每2.7m打一根。1.2胡同防护锚杆为20#左旋无纵筋螺纹钢筋,长度2m,树脂加长锚固,配用钢筋托梁和塑料网,锚杆排距0.9m,每帮3根。1.3顶为质质泥岩的岩石组构模型3#煤层厚度为4.56～5.95m,平均4.8m,普氏系数f<1;煤层伪顶为0.75m厚的炭质泥岩,f=1;直接顶为砂质泥岩,厚度2.8m,钙质胶结,完整性较好,f=4～5;之上为1.2m厚的泥页岩,f=4;再上为2m厚的砂质泥岩或砂岩,f=4～6;老顶为砂岩或粉砂岩,十分坚硬,6≤f≤10。2问题和原因分析2.1锚杆锚索支护施工在二号井首采面综掘队组施工巷道以前,2002年8月份组织中煤三十一处建井施工队在首采工作面巷道开口段分别用MQT130型风动锚杆钻机和MQT85J2型风动锚杆钻机进行锚杆锚索施工。经过连续两个多月的实践,从井下现场情况来看,锚杆支护速度较快,而锚索支护却因打眼施工比较困难,进度缓慢,平均每打一个8m深的锚索眼就需要3～4h,严重影响了巷道掘进速度。2.2现场应用的锚索钻机普氏系数对支护打眼质量的影响由二号井的地质柱状图可知,二号井锚索D15.24mm×8000mm要求深入到稳定砂岩或粉砂岩1m以上,由于直接顶砂质泥岩的硬度较大,普氏系数可达4～6,老顶砂岩或粉砂岩普氏系数可达6以上,这是造成锚索支护打眼施工比较困难的直接原因。从现场锚索施工机具可知:中煤三十一处所用的MQT130型风动锚杆钻机为老式产品,经调研这种钻机因其扭矩小、推力低、噪声大,厂家已不生产,由新型MQT60型锚杆钻机取代。而MQT85J2型锚杆钻机技术性能虽比MQT130型钻机有较大进步,但从现场施工情况来看,打眼安装顶、帮锚杆还可以,对二号井顶锚索施工却不太适用。3综掘锚网支护施工从二号井锚索施工困难的原因可知:顶板岩性较硬是客观条件,而锚杆钻机扭矩小、推力小、钻进速度慢无法适应综掘锚网支护快速施工的要求。为了改变二号井锚索施工打眼十分困难的现状,成立了锚杆支护攻关小组,对锚杆支护技术及机具进行了大量的调研工作,选择了MYT—100S型液压锚杆钻机,并于2002年11月～12月期间在二号井进行了井下试验,试验表明这种液压锚杆钻机是二号井顶板硬岩锚索施工理想的配套钻具。3.1钻孔切削机构设计液压锚杆钻机是采用全液压控制,由辅助液压泵提供压力。整机由主机和液压泵两部分组成。主机分为切割机构、操纵机构和辅助支腿机构及配套液压泵站,泵站输出的压力油通过高压软管送到主机的操纵机构,由操纵机构控制推进支腿的升降及切割机构的运转而达到钻孔切削作用。除尘水经水阀直接进入供水机构作传动冷却,并再通过钻杆、钻头实施降尘。3.2液压锚杆钻机破岩速度和支护效果2002年11月～12月进行了井下试验,液压锚杆钻机打1个8m深的锚索眼一般用时为25～45min,大大缩短了锚索施工打眼时间,直接顶或老顶的砂岩或粉砂岩,风动锚杆钻机破岩速度平均为10mm/min,而液压锚杆钻机破岩速度平均为40mm/min,钻进速度提高了4倍,缩短了锚索支护和安装时间,而且在试验过程中,液压锚杆钻机配套泵站抗磨液压油油温稳定,未发现油温升高和液压油变质乳化现象,液压锚杆钻机运转平稳,性能良好。3.3单孔钻技术特征指标锚杆钻机技术指标,见表1。4结论和建议4.1风动锚杆钻机特点(1)锚索在井巷工程中的用量越来越大,液压锚杆钻机和配套液压泵站重量轻,搬迁方便,施工地点只要有电源,即可使用,因而其适用范围越来越大。不但适用于巷道掘进,也适用于零散作业地点的巷道维修工作。(2)液压锚杆钻机扭矩大、推力大,适用于顶板围岩普氏系数6≤f≤10的硬岩钻进,与合金钢岩石钻头相配套钻探硬岩是一种理想的钻具,可提高钻进速度,降低职工劳动强度。(3)液压锚杆钻机施工时无粉尘、噪声低、易操作,这是风动锚杆钻机最不可比的优点,工人作业环境大为改善。(4)液压锚杆钻机由于其扭矩大可以提高支护质量,使锚杆、锚索都有一定的预紧力,与扭矩螺母相配套大大改善锚杆支护效果。且由于其钻进速度快,使锚索能够紧跟工作面迎头支护,保证锚杆支护巷道的安全可靠性。(5)高产高效工作面巷道长一般在1500～3000m之间,掘进长度大,采用风动锚杆钻机沿途风压损失大,且管路安装附属工程量大,工人劳动强度大,由于风压的损失大距离越长越不能同时多钻孔作业,液压锚杆钻机解决了这一技术难题,实现长距离锚杆、锚索能够同时平行作业,提高了巷道掘进施工速度。4.2液压锚杆操作要点(1)液压锚杆钻机由于长期在高温油环境下作业,密封圈易损,建议厂家使用高质量密封圈,以减少泄液事故发生。(2)液压锚杆推力大,扭矩大,操作时气腿不易控制,开眼位时钻杆摆动大,操作前必须先培训,经考试合格