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白芨沟矿锚杆支护及效益浅析

放大字体  缩小字体 2020-03-26  来源:技术资料
白芨沟矿锚杆支护及效益浅析

白芨沟矿是年产150万t的现代机械化矿井,随着机械化程度的提高,对巷道掘进支护材料的改革也日益紧迫地提到议事日程。锚杆支护是较科学、较安全、较省力、较节耗的先进支护技术。白芨沟矿从20世纪70年代就开始使用锚杆支护,随着锚杆支护技术研究的不断深入,我们在不断巩固和发展岩巷锚杆支护的同时,从1992年开始先后在一层煤、二层煤的煤巷中使用锚杆、锚网、锚喷支护。

1 推广应用锚杆支护的过程

1.1 由中小断面巷道发展到大断面巷道

从20世纪70年代到80年代初,我矿仅在4~14m2中小断面的准备、开拓巷道采用锚杆支护。从80年代中期至今,在断面较大的巷道中也应用了锚杆支护。例如北一四阶段运输下山绞车房,北四暗斜井绞车房,南二三阶段1676水仓,南二四阶段1660中巷各横川下口机头泵站硐室,2421(一)大切眼等,断面积均在20m2以上,均采用锚杆支护完成了施工任务。

1.2 由稳定岩层发展到特殊地质条件的岩层

在20世纪80年代中期以前,锚杆支护主要在岩性较硬、较完整、较稳定的岩层中应用,若遇断层、破碎带、采空区、动压区等,则采取架棚支护或砌碹支护。架棚支护尤其是砌碹支护,费工、费时、费料,施工安全性较差。所以自80年代末,白芨沟矿就开始摸索在特殊地质条件的岩层使用锚杆支护的方法。在南三采区1744中巷延长段,遇到30m断层破碎带,在南三轨上遇到近40m断层破碎带,在南二1660中巷遇到多次超过100m的破碎带,在南四1700中巷也遇到50m破碎带等等,按常规这些服务年限较长的准备巷道,遇到破碎带,必须进行砌碹支护。但是我们经过深入细致的调查研究分析,采取导硐法,预留光面层,然后采取浅打眼、少装药、放小炮的办法,将整个巷道断面掘出,最后及时将全断面挂网锚喷,顺利地通过破碎带。南三轨上、运上,都要和地面打通,在接近地面30m时,遇到风化带,按常规也必须砌碹施工但是我们采取导硐法,先贯通,后刷帮挑顶,全断面挂网锚喷,也顺利地解决了这一施工难题。1756边界提料上山,处在南二、南四两个采区中间,是整个南四采区运输的枢纽,其上方是4321采空区,下方是4421开采区,每年开采都要从其旁通过,该处年年维护,年年压垮,是个重灾区。2002年,我们一改往昔的挑扩喷维修方法,也没有采取砌碹和架棚支护,而是先将整个岩巷断面挑顶扩帮,满足提料运输高度和宽度后,喷浆100mm,及时将整个断面进行锚网索支护,充分运用锚索的自承作用、组合梁作用和悬吊作用,较好地解决了该处年年压垮,年年维修的难题。这为特殊地质条件的岩层应用锚杆支护闯劲出一条新路。

1.3 由开拓准备巷道发展到回采巷道

1992年以前,白芨沟矿仅在不受采动影响或采动影响较小的开拓、准备巷道采用锚杆支护。现经矿压观测后,掌握了回采巷道的开凿、闲置、回采使用各个阶段的巷道矿压显现规律,在此基础上,大胆地在回采巷道推行锚杆支护。1992~2000年,先后在1900小井、南四小井、北三小井、太华小井、西山小井等的回采巷道的回顺、运顺、运煤下山等巷道中进行锚杆支护,取得经验后,2001年又开始在大井综放工作面的2421(一)切顶巷、运回顺、大切眼、瓦斯顶板巷等巷道中推广使用锚杆支护。具体方法:在综放回采巷道开掘后,采用锚网耦合、锚索加固支护或者玻璃钢锚杆及竹锚杆联合支护;在回采阶段,在采动影响超前应力集中区的回顺、运顺20m内加强支护,即采用单位液压支柱配合铰接顶梁上下帮各一排的支护形式,形成锚网索、支混合的支护结构。

2 技术经济效益分析

2.1 加快了巷道的掘进速度

自1992~2002年期间,锚杆支护巷道月平均单进176m,而采用架棚支护的巷道月平均单进118m。因此锚杆支护的巷道比架棚支护巷道的掘进速度提高49%。锚杆支护巷道掘进速度加快的原因。

(1)锚杆支护施工工艺简单,而架棚支护施工工艺复杂。

(2)在支护后净断面相同条件下,煤巷用锚杆支护比用架棚支护掘进毛断面小1.9~4.2m2,(如综采、综放大切眼,毛断面都是22m2,净断面为17.8m2,综采综放在眼里回顺,毛断面都是9.1m2,净断面为7.2m2)少掘巷道断面积25%,从而提高了断面有效利用率。

(3)架棚支护的巷道爆破时常出现歪棚或倒棚的现象,而锚杆支护的巷道爆破时不会有这种倒棚扶棚现象,从而提高了工时的有效利用率。

(4)架棚支护的巷道,受上下两侧挤压的影响易变形,常出现前面掘进一段,后巷变形严重,不得不停掘进行后巷维修,而锚杆支护的巷道,在服务期间基本上不维修,基本上杜绝了巷道前掘后修的现象,节省了大量时间。

正因为锚杆支护巷道掘进速度快,因而提高了单进和综合单进水平,保证了采与掘的接续。如2421(一)综放工作面,运二川~运一川全长550m运顺,2002年3月份原设计为采用架棚支护,安排一个掘进工作面施工,按单进120m计算,需4.6个月,到2002年7月中旬才能掘完。而2421(一)综放工作面2002年6月初就要采过运一川,这样2421(一)工作面就要停产1.5个月,少出煤15万t,价值2250万元。由于接续紧张,将原来准备用架棚支护的2421(一)运顺改用锚杆支护。结果综掘队2.5个月就掘完了这段工程,创出了锚杆支护巷道月进尺228m的好成绩,比原来计划架棚支护的单进120m,提高了90%,提前16d完成了该巷道的施工任务,保证了2421(一)工作面的正常接线。

2.2 改善巷道支护状况 提高工作面单产

由于锚杆支护能对巷道围岩主动及时支护,而且支护效果好,顶板下沉量小,巷道维护量小。它克服了巷道用架棚支护损坏严重和巷道端头维护困难的弊端,使上下出口畅通,加快了回采工作面推进速度,提高了工作面单产。2421(一)大切眼用锚杆支护比2321(四)大切眼用木棚支护节省时间11d;2421(一)大切眼安装支架和设备比2321(四)大切眼安装支架和设备,因避免安装过程中改棚回收支架等工艺,工作面安装提前9d完成。上述两项共节省时间20d,多出煤7万t。2421(一)回顺、运顺都是锚杆支护,2321(四)回运顺都是金属棚支护,它克服了巷道用架棚支护损坏严重和巷道端头维护困难的弊端,使上下出口畅通,加快了回采工作面推进速度,2421(一)综放工作面比2321(三)综放工作面月平均单产多出煤2万t。

2.3 降低了掘进工作面的支护费用

锚杆支护与金属棚支护、木棚支护相比,节约了大量掘进支护费用,且有显著的经济效益。在支护后净断面相同的条件下,煤巷用锚杆支护比用架棚支护节省支护成本费和维护费在200~1100元/m,我矿每年锚杆支护巷道达600m以上,由此每年降低掘进工作面支护费和维修费用可达20万元以上。

(石凡生 李祥 杨少国)

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