馮開(kāi)輝
摘 要:錨桿支護(hù)技術(shù)的推廣應(yīng)用,使得巷道支護(hù)技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展。然而,炮掘巷道在推廣應(yīng)用錨桿支護(hù)后,也出現(xiàn)了一些問(wèn)題,如巷道成形不好,影響錨網(wǎng)支護(hù)效果,巷道易“墜包”、“推網(wǎng)”,放炮后掘進(jìn)迎頭矸石積聚多、出矸慢,空頂時(shí)間長(zhǎng)等。本文作者以某礦102巷道支護(hù)為例,對(duì)炮掘巷道的錨桿支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了研究。
關(guān)鍵詞:炮掘;巷道支護(hù);錨桿支護(hù);準(zhǔn)直眼掏槽
0 前言
目前,炮掘巷道在推廣應(yīng)用錨桿支護(hù)后,出現(xiàn)了諸多問(wèn)題,例如巷道成型不好,放炮后掘進(jìn)迎頭矸石積聚多、出矸慢,空頂時(shí)間長(zhǎng)、出現(xiàn)推網(wǎng)等諸多因素都影響錨網(wǎng)支護(hù)效果,進(jìn)而巷道易出現(xiàn)墜包、放炮易崩壞巷道觀測(cè)儀器和設(shè)備等。如何有效解決這些問(wèn)題,保證支護(hù)效果,實(shí)現(xiàn)炮掘單進(jìn)水平的進(jìn)一步提高,是當(dāng)前的首要任務(wù)。為此,結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,對(duì)煤巷炮掘錨網(wǎng)支護(hù)進(jìn)行技術(shù)分析和工藝改進(jìn)。
1 工程背景
某礦102運(yùn)輸巷地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜,斷層比較發(fā)育,采用放炮掘進(jìn)方式沿煤層頂板掘進(jìn),循環(huán)進(jìn)尺1.0m;采用錨桿、網(wǎng)、錨索、鋼帶、聯(lián)合支護(hù),錨桿間排距900mm× 1000mm。在現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)中出現(xiàn)如下問(wèn)題:
①放炮拋擲出的煤巖塊大量堆積在迎頭,影響錨桿支護(hù)施工作業(yè)。通常情況下,支護(hù)作業(yè)工序?yàn)橄冗M(jìn)行臨時(shí)支護(hù),然后出矸,再進(jìn)行永久支護(hù),這一過(guò)程一般需要3~4h,遇上交接班時(shí)間甚至更長(zhǎng)。這樣勢(shì)必導(dǎo)致初期頂板裂隙和離層發(fā)生,對(duì)巷道支護(hù)明顯不利,支護(hù)后的巷道出現(xiàn)了明顯的網(wǎng)兜、墜包等現(xiàn)象,造成了部分錨桿托板不貼幫,錨桿外露超長(zhǎng)或過(guò)短而失效,進(jìn)而需要重新補(bǔ)打錨桿,浪費(fèi)了時(shí)間和材料,增加了作業(yè)工序。
②施工中出現(xiàn)寬幫、高頂?shù)瘸尚尾缓玫膯?wèn)題,通常需要手鎬刨挖輔助成型或?qū)搸澢鷮?shí)現(xiàn)鋼帶接頂貼幫;迎頭范圍內(nèi)已支護(hù)區(qū)的頂幫金屬網(wǎng)出現(xiàn)扯開(kāi)和并絲現(xiàn)象,損壞了金屬網(wǎng)的完整性,影響巷道支護(hù)效果,降低了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化水平。
③造成巷道礦壓觀測(cè)儀器的損壞,盡管在放炮前也采取了一定的遮擋保護(hù)措施,但效果一般,給炮掘錨網(wǎng)巷道施工和頂板管理造成了一定的影響。
④?chē)?yán)重影響了掘進(jìn)進(jìn)尺,單班只能掘進(jìn)一個(gè)循環(huán),甚至完不成,對(duì)全礦工作面的正常接續(xù)產(chǎn)生了不利的影響。
2 錨桿支護(hù)技術(shù)的優(yōu)化
102運(yùn)輸巷掘進(jìn)及支護(hù)施工中出現(xiàn)的上述問(wèn)題,實(shí)際上是炮掘方式和錨桿支護(hù)結(jié)合過(guò)程中,需要解決的矛盾問(wèn)題。如解決不好,不僅制約錨桿支護(hù)技術(shù)在炮掘巷道中的推廣應(yīng)用,而且也對(duì)頂板控制產(chǎn)生不利影響。錨桿支護(hù)是一種主動(dòng)支護(hù)系統(tǒng),其體現(xiàn)在:
①及時(shí)支護(hù),即在巖體開(kāi)挖早期就進(jìn)行錨桿安裝,安裝后即對(duì)圍巖提供顯著的軸向和橫向的支護(hù)阻力,避免巖體松動(dòng)和松動(dòng)圈的擴(kuò)大。
②及時(shí)施加合理的安裝應(yīng)力,即在錨桿安裝時(shí)施加合理的安裝應(yīng)力以控制圍巖的早期變形,提高巷道圍巖的自身承載能力,抑制松動(dòng)圈的進(jìn)一步擴(kuò)展。安裝應(yīng)力象液壓支架的 初撐力一樣對(duì)頂板支護(hù)起到主動(dòng)支護(hù)的作用。為了減少推網(wǎng)和巷道墜包現(xiàn)象,提高錨網(wǎng)支護(hù)的效果,必須根據(jù)錨桿支護(hù)理念,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,制定切實(shí)可行的措施來(lái)提高巷道支護(hù)效果。
2.1 采用準(zhǔn)直眼掏槽方式
準(zhǔn)直眼掏槽方式有以下優(yōu)點(diǎn):所需掏槽眼數(shù)目較少;方式簡(jiǎn)單,易于掌握和實(shí)現(xiàn)多臺(tái)鉆機(jī)作業(yè)和鉆眼機(jī)械化;炮眼深度受巷道斷面限制較小,當(dāng)炮眼深度改變時(shí),掏槽布置和裝藥量稍作改變即可;有較高的掏槽效率;全斷面一次爆破下來(lái)的巖石拋擲距離小,爆堆集中,不易崩壞巷道內(nèi)的設(shè)備和支架。102運(yùn)輸巷采用準(zhǔn)直眼掏槽爆破技術(shù),合理的布置了掏槽眼、周邊眼、輔助眼和底眼的眼位和眼深,嚴(yán)格控制周邊眼裝藥量,選擇合理的爆破參數(shù)等,改善巷道成形效果,很好地解決了掘進(jìn)迎頭爆破拋?lái)返耐凭W(wǎng)問(wèn)題,同時(shí)掘進(jìn)進(jìn)尺大大提高。
2.2 及時(shí)進(jìn)行永久支護(hù),加強(qiáng)迎頭空頂期間的頂板管理
即減少巷道圍巖的裸露空頂時(shí)間,盡量縮短臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)的間隔,及時(shí)安裝錨桿,對(duì)圍巖提供顯著的軸向和橫向的支護(hù)阻力,避免巖體松動(dòng)和塑性松動(dòng)圈的增大并封閉裂隙。因?yàn)榕R時(shí)支護(hù)是相對(duì)于永久支護(hù)而言的,其密度和強(qiáng)度不能與永久支護(hù)相比,其作用是暫時(shí)的,只是在發(fā)生頂板事故之前,給現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員以避災(zāi)信號(hào),作業(yè)人員要能夠接受信號(hào),達(dá)到避免事故的目的。在現(xiàn)場(chǎng)施工中,錨桿支護(hù)必須遵循及時(shí)有效的原則,通過(guò)改變循環(huán)作業(yè)的起始點(diǎn)盡量調(diào)整縮短臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)的間隔,減少無(wú)用反復(fù)工序,節(jié)約時(shí)間,達(dá)到及時(shí)支護(hù)的目的。
2.3 提高錨桿支護(hù)系統(tǒng)的預(yù)緊力
巷道“墜包”現(xiàn)象,主要與圍巖松軟、破碎有關(guān),加上放炮震動(dòng)影響,使得“墜包”現(xiàn)象表現(xiàn)更為突出。需要提高錨桿預(yù)緊力、保證鋪網(wǎng)質(zhì)量,使“墜包”問(wèn)題得到控制。只有充足的預(yù)緊力才能夠防止頂板離層和松動(dòng)圈的進(jìn)一步發(fā)展,盡可能的控制頂板的早期變形。提高預(yù)緊力的主要途徑:一是提高安裝機(jī)具的扭緊力矩?,F(xiàn)在,國(guó)內(nèi)錨桿打眼和安裝普遍采用單體錨桿鉆機(jī),這種錨桿鉆機(jī)的額定輸出扭矩一般在100~140N·m之間,頂推力不超過(guò)10kN,難以滿足提高錨桿預(yù)緊力的要求。所以,掘進(jìn)迎頭需配備高扭矩的沖擊式風(fēng)動(dòng)扳手或能提供增大扭矩的扭矩放大器,才可以提高錨桿預(yù)緊力;二是在錨桿安裝中采取減摩措施。施加預(yù)緊力到一定值后,螺母與托盤(pán)之間的摩擦阻力已非常大,螺母緊固過(guò)程中的扭矩大部分消耗在對(duì)抗摩擦力上,無(wú)法使扭矩轉(zhuǎn)化為桿體上的預(yù)拉力,所以,必須在螺母與托盤(pán)之間增加減阻裝置,減少摩擦阻力。據(jù)試驗(yàn),在每根錨桿螺母與托盤(pán)之間加上一個(gè)金屬墊圈和一個(gè)塑料墊圈,可以極大地減少摩擦阻力,達(dá)到減阻的目的,從而保證實(shí)現(xiàn)錨桿預(yù)緊力。另外,每次放炮前,要對(duì)掘進(jìn)迎頭10m范圍內(nèi)的錨桿進(jìn)行全面的預(yù)緊力檢查,預(yù)緊力下降的要重新緊固達(dá)標(biāo),同時(shí)在鋪網(wǎng)過(guò)程中,要盡量把網(wǎng)鋪展、緊貼煤壁,保證鋪網(wǎng)質(zhì)量。通過(guò)提高錨桿預(yù)緊力和強(qiáng)化鋪網(wǎng)質(zhì)量,減少巷道圍巖表層的離層破碎,控制墜包和錨桿松動(dòng)現(xiàn)象的出現(xiàn)。
3 支護(hù)效果
上述措施實(shí)施應(yīng)用后,巷道掘進(jìn)速度由改進(jìn)前每班1個(gè)正規(guī)循環(huán)提高到每班3~4個(gè);巷道成型及支護(hù)效果大大提高,寬幫現(xiàn)象明顯減少;炸藥使用量減少30%左右;推網(wǎng)及頂板網(wǎng)包現(xiàn)象明顯減少,巷道頂?shù)装遄冃瘟棵黠@減少;不合理工序大大減少,節(jié)省了大量的時(shí)間和支護(hù)材料,僅支護(hù)材料費(fèi)用較改進(jìn)前就節(jié)省了50%以上。
4 結(jié)論
通過(guò)在巷道掘進(jìn)中采用準(zhǔn)直眼掏槽爆破技術(shù),改進(jìn)支護(hù)理念和支護(hù)措施等手段,可以控制和解決炮掘巷道錨網(wǎng)支護(hù)施工中出現(xiàn)的主要問(wèn)題,為錨桿支護(hù)技術(shù)在煤巷炮掘中的推廣應(yīng)用和提高炮掘單進(jìn)水平提高了技術(shù)支持。