采煤掘進(jìn)中高強(qiáng)度支護(hù)技術(shù)研究

彭 偉

陜西彬長文家坡礦業(yè)有限公司 陜西 彬州 713500

1 引言

隨著我國煤礦開采作業(yè)的不斷深入以及煤炭資源需求量的不斷增加，目前煤礦開采深度在不斷增加，也增加了煤礦井下開采作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)性，增大了巷道所承受的壓力。為此為了確保煤礦開采作業(yè)中的安全，就需要在采煤掘進(jìn)作業(yè)中合理應(yīng)用支護(hù)技術(shù)。而在目前的煤礦開采中，比較常用的高強(qiáng)度支護(hù)技術(shù)，下面就以某泄水巷為例對其中高強(qiáng)度支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究。

2 高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)概述

通常來說，在巷道頂幫比較常用高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)，通過其中的錨桿起到對巷道頂部產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力的作用，通過此技術(shù)形成的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)來保證巷道頂部具有足夠的承載能力，提升巷道的堅(jiān)固度并防止出現(xiàn)安全事故。此種支護(hù)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，表現(xiàn)出可以使用高強(qiáng)度的支護(hù)技術(shù)和材料來提高巷道巖壁和側(cè)壁穩(wěn)定性和承載力的特點(diǎn)。同時(shí)也具有較低的成本和較高的實(shí)用性。所用的材料也比較輕，降低了作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度。

3 煤礦開采高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

以某泄水巷為例，此泄水巷內(nèi)及周邊勘探鉆孔6－1、6－3、6－4鉆孔皆為見煤，平均煤厚9.1 m，4號煤為黑色，半暗型，玻璃光澤，層狀構(gòu)造，條帶狀結(jié)構(gòu)，階梯狀斷口。該工作面內(nèi)煤層結(jié)構(gòu)簡單，局部含1～5層夾矸，厚度平均0～0.35 m左右，巖性為泥巖為主。因煤層底板為鋁土質(zhì)泥巖，遇水易膨脹，為了確保掘進(jìn)期間的安全，在掘進(jìn)期間巷道底板留設(shè)0.5 m厚的底煤。

3.1 頂錨桿施工工藝 把風(fēng)、水管路理順，運(yùn)至工作面，抬進(jìn)鉆機(jī)、鉆桿等，將風(fēng)、水管路分別用U型卡與鉆機(jī)聯(lián)接牢固，打開風(fēng)、水閥門，進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。操作者站穩(wěn)，雙手緊握操作手把，身體保持平衡。扶鉆人一手握住鉆機(jī)手把，一手將鉆桿插入鉆機(jī)連接套內(nèi)向操作者示意開鉆。操作者緩送氣腿閥門、使氣腿慢慢升起，對準(zhǔn)眼位、頂緊、點(diǎn)動鉆機(jī)。當(dāng)鉆進(jìn)約50 mm深度時(shí)，開水，扶鉆人退到操作者身后側(cè)監(jiān)護(hù)，全速鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過程中，鉆機(jī)要反復(fù)升落2－3次，以防孔內(nèi)碎渣堵孔、卡鉆。扶鉆人待鉆機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，下落鉆機(jī)，接鉆桿。打至設(shè)計(jì)深度后，下縮錨桿機(jī)。人工用錨桿桿體將樹脂錨固劑(先裝填一支MSK23/35，再裝填一支MSZ23/60，連續(xù)裝填)送入眼底，錨桿桿體套上托盤，上好螺母。將攪拌器尾端與鉆機(jī)連接好，緩開氣腿閥門，將樹脂錨固劑頂至孔底，開機(jī)攪拌，邊攪邊推，直到錨桿頂端推到眼底時(shí)，攪拌30－45秒停機(jī)，等待樹脂錨固劑凝固480s后再次啟動錨桿機(jī)旋轉(zhuǎn)推進(jìn)，將螺母定位銷破開，使托盤錨網(wǎng)壓緊巖面。

3.2 幫錨桿施工工藝 采用MQS－90型幫錨桿鉆機(jī)配YT－28氣腿式鑿巖機(jī)、φ28 mm鉆頭施工幫部錨桿。按照從上向下的順序使用手鎬找掉兩幫的活煤矸，使兩幫為硬體。鋪幫網(wǎng)，量取間排距，標(biāo)定眼位。用幫錨桿鉆機(jī)打眼。扶鉆工扶住鉆桿，使鉆尖對準(zhǔn)眼位，點(diǎn)動鉆機(jī)鉆進(jìn)50 mm后，扶鉆工退至操作者后側(cè)，全速鉆進(jìn)，打至設(shè)計(jì)深度后，來回串動鉆桿清除鉆孔粉末。采用掃眼器對錨桿眼進(jìn)行掃眼，將錨桿眼內(nèi)碎屑、雜質(zhì)清理干凈。人工用錨桿桿體將樹脂錨固劑(先裝填一支MSK23/35，再裝填一支MSZ23/60，連續(xù)裝填)送入眼底，錨桿桿體套上托盤，上好螺母。把攪拌器尾端與鉆機(jī)連接好，將樹脂錨固劑頂至孔底，開機(jī)攪拌，邊攪邊推直到錨桿頂端推到眼底時(shí)，全速攪拌30－45秒停機(jī)，等待樹脂錨固劑凝固480s后再次啟動錨桿機(jī)旋轉(zhuǎn)推進(jìn)，將螺母定位銷破開，使托盤錨網(wǎng)壓緊巖面。卸下攪拌器，待初凝后，采用啟動風(fēng)炮將螺母旋緊，采用力矩扳手對錨桿扭矩進(jìn)行檢測。

3.3 錨索施工工藝 根據(jù)規(guī)程標(biāo)定錨索眼位。按頂錨桿鉆孔施工工藝打設(shè)錨索眼。每根鉆桿打完后，落下鉆機(jī)，撥下鉆桿，再續(xù)接一根，待扶鉆工撤離后，繼續(xù)升鉆打眼至規(guī)定深度，溢水清孔。從下往上依次卸下鉆桿，把鉆桿放在規(guī)定地點(diǎn)。按規(guī)定的樹脂錨固劑規(guī)格、數(shù)量、順序，用錨索錨固頭輕輕將樹脂錨固劑送入孔底。把攪拌器尾端與鉆機(jī)連接好，將樹脂錨固劑頂至孔底，開機(jī)攪拌，邊攪邊推直到錨索頂端推到眼底時(shí)，全速攪拌30～45秒，之后使用錨索機(jī)頂住錨索約60秒后，方能放下錨索機(jī)。待錨索終凝后，架設(shè)槽鋼、緊固鎖具及托盤漲拉千斤頂張拉錨索到設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力之后，卸下千斤頂。張拉：錨索錨固后，等待8 min后用風(fēng)動張拉機(jī)對錨索進(jìn)行張拉。

4 高強(qiáng)度支護(hù)技術(shù)存在的問題和改進(jìn)措施

在目前此高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)在煤礦采煤掘進(jìn)中廣泛應(yīng)用的同時(shí)，也表現(xiàn)出在前期開展支護(hù)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)設(shè)計(jì)支護(hù)應(yīng)力不足而導(dǎo)致出現(xiàn)安全事故的問題。同時(shí)還由于支護(hù)技術(shù)具有隱蔽性的特點(diǎn)，隨著采煤掘進(jìn)作業(yè)的推進(jìn)，在復(fù)雜的地質(zhì)條件下更是會增加采煤掘進(jìn)和支護(hù)難度，容易由于高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)選擇不合適而導(dǎo)致出現(xiàn)地質(zhì)坍塌等問題。此外在比較惡劣的地下環(huán)境中，還會出現(xiàn)高應(yīng)力巷道和大傾角高幫等問題，這也會造成巷道頂部的變形，增加煤礦開采作業(yè)中的風(fēng)險(xiǎn)以及安全事故概率。

針對上述問題，就需要在巷道中使用高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行主動支護(hù)，還要保證所確定支護(hù)方案的合理性以及滿足實(shí)際應(yīng)用要求，提升煤炭開采作業(yè)的穩(wěn)定性和安全性。其次就是要在開展支護(hù)作業(yè)之前需要全面考察周圍環(huán)境中的地質(zhì)特征、地形地貌以及溫濕度等，通過專業(yè)的參數(shù)計(jì)算來選擇合適的支護(hù)方式，通過預(yù)實(shí)驗(yàn)來對支護(hù)方案進(jìn)行改進(jìn)和完善，實(shí)現(xiàn)支護(hù)效果的提升。最后就是可以與其他支護(hù)技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用，減少地質(zhì)應(yīng)力對巷道的不利影響，實(shí)現(xiàn)施工安全性的增強(qiáng)。

5 結(jié)語

針對目前煤炭開采深度不斷增加的發(fā)展趨勢，由于在此趨勢下也增加了煤炭開采作業(yè)中的安全風(fēng)險(xiǎn)性，為此本文就提出了采用高強(qiáng)度支護(hù)技術(shù)的策略。并且以某泄水巷為例，對應(yīng)用高強(qiáng)度支護(hù)技術(shù)的情況進(jìn)行介紹，針對其應(yīng)用中出現(xiàn)的問題提出了相應(yīng)的改進(jìn)策略，希望可以為同行提供一定的經(jīng)驗(yàn)。