煤巷錨帶網(wǎng)支護(hù)工藝研究

趙宏志

摘 要：本項(xiàng)目屬采礦工程學(xué)科領(lǐng)域，其特點(diǎn)是針對(duì)淮北礦區(qū)煤巷錨桿支護(hù)存在原技術(shù)難題，在深入研究錨桿支護(hù)機(jī)理及掘進(jìn)施工工藝的基礎(chǔ)上，建立了錨桿支護(hù)巷道質(zhì)量保證體系，在許疃煤礦復(fù)雜地質(zhì)條件下煤層巷道支護(hù)中取得了成功，并進(jìn)行了推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤巷；錨帶網(wǎng)；支護(hù)工藝

中圖分類號(hào)：TD35 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）19-0116-02

Abstract： This project belongs to the mining engineering discipline domain， with its characteristic aimed at the original technical difficulty in the coal roadway bolt support in Huaibei mining area， on the basis of deeply studying the bolting support mechanism and the tunneling construction technology， the quality assurance system of the bolting support roadway is established. In the coal seam roadway support under the complex geological conditions of Xutuan Coal Mine， the project has been successful， and has been popularized and applied.

Keywords： coal roadway； bolting net； supporting technology

1 概況

許疃煤礦位于安徽省蒙城縣許疃鎮(zhèn)境內(nèi)，是淮北礦業(yè)集團(tuán)公司實(shí)施“大投入、大開(kāi)發(fā)、大跨越”戰(zhàn)略、七年建成八對(duì)礦井中第一對(duì)建成投產(chǎn)的礦井，也是集團(tuán)公司實(shí)施新井新機(jī)制的示范礦井，連續(xù)四年榮獲全國(guó)煤炭行業(yè)安全高效礦井稱號(hào)，并被評(píng)為全國(guó)文明煤礦。許疃煤礦井田面積61平方公里，地質(zhì)儲(chǔ)量3.7億噸，煤質(zhì)為低灰、特低硫、特低磷，煤種為國(guó)家稀有的肥煤。礦井是國(guó)家“九五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，1997年10月20日破土動(dòng)工，2004年11月8日正式投產(chǎn)。到目前為止是淮北礦區(qū)生產(chǎn)能力最大、機(jī)械化程度最高的生產(chǎn)礦井。

通過(guò)多年的技術(shù)攻關(guān)，淮北礦業(yè)集團(tuán)已初步形成了煤巷高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)體系，并進(jìn)行了全面推廣，建立了安全保障體系，解決了典型的煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)問(wèn)題，大大減少了礦用工字鋼梯形棚支架和U型鋼拱形可縮性支架在煤巷支護(hù)的應(yīng)用，煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)大大推動(dòng)了礦區(qū)安全高效礦井建設(shè)。但在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過(guò)程中，過(guò)程控制不夠精細(xì)，施工工藝存在很大問(wèn)題，未能在巷道的圍巖內(nèi)形成完整的擠壓加固圈，大大降低了支護(hù)效果。圍巖條件較好地段支護(hù)的成功掩蓋了問(wèn)題的實(shí)質(zhì)。

主要存在以下問(wèn)題：部分錨桿托盤不緊貼巖面、錨桿的螺母扭緊力矩小、錨桿錨固力低、錨桿安裝角度不合格等錨桿安裝質(zhì)量問(wèn)題。半煤巖巷道采用爆破作業(yè)時(shí)，爆破對(duì)煤幫破壞大，造成巷道（煤體部分）片幫嚴(yán)重，巷道成型差。由于煤幫松軟，安裝錨桿時(shí)錨桿孔周圍容易片幫，造成錨桿外露長(zhǎng)、局部空幫、空肩窩等問(wèn)題。由于現(xiàn)場(chǎng)施工工藝不合理，致使錨索梁的受力狀況差，其支護(hù)作用大打折扣。采用錨帶網(wǎng)支護(hù)時(shí)，菱形金屬網(wǎng)的連接形式是壓茬、用鐵絲連接。一方面，金屬網(wǎng)沒(méi)有張緊，只有當(dāng)圍巖松散到一定程度，形成網(wǎng)兜時(shí)，金屬網(wǎng)才發(fā)揮作用。金屬網(wǎng)的護(hù)頂（幫）能力大打折扣。金屬網(wǎng)用強(qiáng)度很低的鐵絲以壓茬的形式連接，鐵絲被銹蝕后，一旦出現(xiàn)輕微的頂板壓力顯現(xiàn)，金屬網(wǎng)在接茬連接處會(huì)被撕裂，進(jìn)而導(dǎo)致巷道出現(xiàn)漏頂、片幫，甚至冒頂現(xiàn)象，金屬網(wǎng)的作用完全喪失，于是擠壓加固圈從此處開(kāi)始破壞，進(jìn)一步發(fā)展將導(dǎo)致巷道支護(hù)失敗，給安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患、增加巷道維護(hù)工作量。在巷道揭露斷層、煤層頂板破碎、地應(yīng)力比較集中地段，常規(guī)的錨帶網(wǎng)支護(hù)不能滿足巷道支護(hù)強(qiáng)度的要求。許疃礦的地質(zhì)及水文地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，巷道的圍巖巖性、厚度、組合形式經(jīng)常變化，施工中不能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)及水文地質(zhì)條件的變化及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，變更支護(hù)等級(jí)，從而影響巷道的支護(hù)效果。因而，對(duì)錨帶網(wǎng)支護(hù)工藝進(jìn)行深入細(xì)致的研究很有必要。

2 主要成果

2.1 轉(zhuǎn)變觀念，提高思想認(rèn)識(shí)

從2012年開(kāi)始，煤炭行業(yè)逐漸進(jìn)入“寒冬”，高成本的架棚支護(hù)不僅使掘進(jìn)成本的巨大負(fù)擔(dān)，還嚴(yán)重制約綜采工作面的生產(chǎn)效率的發(fā)揮，礦井的輔助運(yùn)輸工作量大，同時(shí)大量的U棚支護(hù)帶來(lái)了新的安全問(wèn)題。煤巷錨桿支護(hù)體現(xiàn)出巨大優(yōu)越性，通過(guò)嚴(yán)細(xì)管理能夠保證頂板安全。綜合近年來(lái)各種復(fù)雜困難條件下的支護(hù)理論研究成果及管理經(jīng)驗(yàn)。許疃煤礦解放思想、通過(guò)嚴(yán)細(xì)管理把錨桿支護(hù)推向新高度。

2.2 高度重視，措施得力

（1）建立了以礦長(zhǎng)為組長(zhǎng)的安全保障體系，各業(yè)務(wù)副職、專業(yè)副總、技術(shù)科長(zhǎng)、地測(cè)科長(zhǎng)、瓦斯辦主任、機(jī)電科長(zhǎng)等職能部門負(fù)責(zé)人為成員的領(lǐng)導(dǎo)小組。制定了詳細(xì)的業(yè)務(wù)范圍及管理辦法，規(guī)范錨桿支護(hù)的過(guò)程控制及各環(huán)節(jié)的管理工作。（2）從支護(hù)設(shè)計(jì)、施工管理、監(jiān)測(cè)監(jiān)控等方面制定詳細(xì)的錨桿支護(hù)安全管理實(shí)施辦法，做到“兩個(gè)規(guī)范”，確保施工安全可靠。（3）從地質(zhì)資料提交、支護(hù)設(shè)計(jì)、施工機(jī)具機(jī)支護(hù)材料管理、現(xiàn)場(chǎng)施工管理等方面嚴(yán)格考核問(wèn)責(zé)。

2.3 個(gè)性化支護(hù)設(shè)計(jì)

許疃煤礦與高校合作，建立了完善的錨桿支護(hù)體系，針對(duì)不同煤層的實(shí)體巷道及沿空掘進(jìn)巷正常地段的地質(zhì)力學(xué)條件進(jìn)行數(shù)值模擬，制定了支護(hù)參數(shù)。許疃煤礦依照支護(hù)體系為基礎(chǔ)類比類似巷道的支護(hù)效果對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行修訂。強(qiáng)調(diào)一個(gè)觀點(diǎn)：如果同一個(gè)支護(hù)參數(shù)滿足整條巷道的支護(hù)需要，那么支護(hù)強(qiáng)度偏高；如果同一個(gè)支護(hù)參數(shù)不能滿足巷道大部分地段的支護(hù)需要，那么支護(hù)強(qiáng)度偏低；只有同一個(gè)支護(hù)參數(shù)能滿足巷道大部分地段的支護(hù)需要，那么支護(hù)強(qiáng)度較為合理。支護(hù)強(qiáng)度是否合理，不僅要考慮掘進(jìn)期間的頂板管理需要，更要有利于綜采工作面快速推進(jìn)，減少兩巷管理工作量。許疃煤礦支護(hù)設(shè)計(jì)正堅(jiān)持“一段一策”的原則，即針對(duì)同一巷道不同地段進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)設(shè)計(jì)。

2.4 實(shí)行支護(hù)效果的動(dòng)態(tài)管控

實(shí)行采掘工作面支護(hù)周分析制度，每周由采煤副總對(duì)工作面前方100m地質(zhì)條件及巷道支護(hù)情況進(jìn)行研究，制定相應(yīng)的管理舉措提交職能部門進(jìn)行監(jiān)管；由掘進(jìn)副總對(duì)掘進(jìn)工作面前方100m地質(zhì)條件及巷道支護(hù)情況進(jìn)行研究，制定相應(yīng)的支護(hù)方案提交職能部門進(jìn)行監(jiān)管；職能科室動(dòng)態(tài)管控支護(hù)效果，根據(jù)礦壓監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)；施工單位有權(quán)在圍巖條件變差的情況下提高支護(hù)等級(jí)，然后匯報(bào)。

2.5 強(qiáng)化質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)建

（1）堅(jiān)持設(shè)計(jì)“一步到位”：在進(jìn)行施工設(shè)計(jì)時(shí)注重細(xì)節(jié)，如各種設(shè)備的安裝、運(yùn)行需要，軌道的曲率半徑，管、線、道的布置等。施工單位根據(jù)工程設(shè)計(jì)必須進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)，減少“窩工”。（2）堅(jiān)持施工“一步到位”：礦領(lǐng)導(dǎo)、職能科室到施工現(xiàn)場(chǎng)必須檢查施工單位是否按照設(shè)計(jì)施工，檢查施工單位區(qū)干部、班隊(duì)長(zhǎng)是否明確設(shè)計(jì)要求及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。（3）堅(jiān)持驗(yàn)收“一步到位”：工程結(jié)束后，必須通過(guò)驗(yàn)收，否則按照遺留工程量扣減工資；實(shí)行“誰(shuí)驗(yàn)收，誰(shuí)負(fù)責(zé)”制度，凡出現(xiàn)不合格工程通過(guò)驗(yàn)收的情況，在追究施工單位責(zé)任的同時(shí)對(duì)驗(yàn)收人員進(jìn)行問(wèn)責(zé)。

2.6 沿空巷道

（1）合理確定護(hù)巷煤柱的尺寸。如7226風(fēng)巷留設(shè)3m煤柱既符合上級(jí)文件規(guī)定又能滿足錨桿支護(hù)要求。（2）提高上區(qū)段平巷下幫的支護(hù)強(qiáng)度。如3239風(fēng)巷上幫高度接近4m，采用單純錨桿支護(hù)無(wú)法滿足支護(hù)強(qiáng)度要求，采用桁架補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)取得很好效果。（3）考慮采用注漿加固技術(shù)以提高煤體的強(qiáng)度。如7226風(fēng)巷局部地段煤體松軟錨桿支護(hù)效果不理想，采用注漿補(bǔ)強(qiáng)后達(dá)到支護(hù)強(qiáng)度要求。（4）適當(dāng)增加巷道斷面。（5）抓好礦壓觀測(cè)及反饋這一基礎(chǔ)性工作。針對(duì)沿空巷道礦壓觀測(cè)點(diǎn)加密，間距不超過(guò)40m；觀測(cè)頻率加密，每班觀測(cè)，每周分析。對(duì)于巷道變形嚴(yán)重錨桿支護(hù)效果不明顯的地段采用密集背幫點(diǎn)柱，沿空幫打走向錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，必要時(shí)套架金屬支架進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。（6）加強(qiáng)頂板巖性探查。針對(duì)煤層組下分層開(kāi)采每5m打一組頂板巖性探查孔進(jìn)行分析，若頂板巖性能夠滿足錨桿支護(hù)要求的堅(jiān)決不架棚。

2.7 施工中常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策

（1）發(fā)現(xiàn)斷錨桿（錨索），采用“斷一補(bǔ)二”法及時(shí)處理。（2）出現(xiàn)弱面、“草帽頂”、小裂隙，采用錨桿（索）局部補(bǔ)強(qiáng)。（3）巷道片幫，增加錨桿（索）。（4）巷道過(guò)破碎帶，采用超前金屬骨架控制圍巖，同時(shí)增加錨桿（索）的密度并進(jìn)行注漿加固。（5）錨桿支護(hù)的失敗是從特殊地段開(kāi)始的，超過(guò)百分之九十的煤巷錨桿支護(hù)巷道的頂板事故發(fā)生在斷層附近、淋水段、交岔點(diǎn)等地段。特殊地段錨桿支護(hù)的效果是錨桿支護(hù)成敗的關(guān)鍵。

2.8 裝備助推安全高效施工

傳統(tǒng)錨桿支護(hù)施工總有一段時(shí)間人員需要在沒(méi)有任何支護(hù)的頂板下作業(yè)，非常不利于安全管理。機(jī)載超前支架很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。在使用之初，阻力較大，反對(duì)者的理由是：裝備占用空間，不利截割作業(yè)；裝備支護(hù)面積小，不能保證頂板安全；裝備迎頭作業(yè)空間小，不利于平行作業(yè)；裝備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差。在推行之初，礦領(lǐng)導(dǎo)、職能科室跟班協(xié)調(diào)解決相關(guān)問(wèn)題，強(qiáng)制使用，規(guī)定：凡是不正常使用的一律進(jìn)“三違”學(xué)習(xí)班學(xué)習(xí)。效果：自從全面采用機(jī)載超前支架以來(lái)，杜絕了頂板事故。許疃煤礦成立專門的課題研究小組，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)設(shè)備改進(jìn)、支護(hù)設(shè)計(jì)、施工工藝、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、安全技術(shù)措施調(diào)整等工作，努力實(shí)現(xiàn)煤巷掘進(jìn)質(zhì)的飛躍。

3 技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)涵

（1）建立了錨桿（索）安裝質(zhì)量控制體系。完善的錨桿安裝質(zhì)量控制體系大大提高了錨桿支護(hù)的安全度，提高了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化水平，優(yōu)化了工作環(huán)境。該項(xiàng)研究的成功應(yīng)用解決了煤巷錨桿支護(hù)的關(guān)鍵，為煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的大面積推廣提供了技術(shù)上的保障。（2）改進(jìn)了金屬網(wǎng)的鋪設(shè)方案，提高了金屬網(wǎng)的利用率，節(jié)約了成本。（3）改變了礦壓監(jiān)測(cè)的重迎頭、輕后路，重大班、輕小班，重結(jié)果、輕過(guò)程，重“教條”輕現(xiàn)實(shí)的觀念。（4）本研究從過(guò)程控制方面對(duì)特殊地段進(jìn)行了大量的研究，解決了特殊地段錨桿支護(hù)的難題，拓寬了煤錨支護(hù)的應(yīng)用范圍。

4 效果效益分析

許疃礦對(duì)煤巷錨帶網(wǎng)支護(hù)工藝進(jìn)行研究，井下主要回采巷道基本是錨桿支護(hù)巷道，截止目前，未發(fā)生一起安全事故，為礦區(qū)建設(shè)高產(chǎn)高效礦井提供了可靠的支護(hù)技術(shù)保障。先進(jìn)的錨帶網(wǎng)施工工藝使錨帶網(wǎng)支護(hù)體系更加可靠，大大拓寬了錨桿支護(hù)范圍。

該技術(shù)在淮北礦區(qū)南部礦井的成功應(yīng)用和推廣，解決了困擾礦區(qū)支護(hù)的一類較為普遍的支護(hù)難題。

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