◎彭超子
石壕煤礦目前多為二分層工作面,區(qū)域整體為單斜構(gòu)造,煤巖層走向近南北向,傾向東,傾角平均10°。區(qū)內(nèi)無(wú)大的斷層構(gòu)造存在,但掘進(jìn)施工中可能受小的斷層構(gòu)造影響。采空區(qū)內(nèi)受采動(dòng)影響,一分層煤層頂板已破碎垮落,形成再生頂板,再生頂板膠結(jié)不實(shí),易垮落。采空區(qū)間煤柱受采動(dòng)影響,頂板巖層較破碎,且煤柱多為應(yīng)力集中區(qū),對(duì)巷道掘進(jìn)施工影響較大,巷道易變形。
12182 上巷里段改造巷掘進(jìn)及失修巷道擴(kuò)修以挑頂刷幫為主,采用手鎬配合風(fēng)鎬方式落渣,每次進(jìn)入施工地點(diǎn)都要檢查巷道加固情況,隨時(shí)注意頂板與兩幫及正頭煤(渣)的情況,防止正頭煤片幫,頂幫打設(shè)木質(zhì)板皮進(jìn)行防護(hù),防止掉渣傷人。施工人員必須在安全位置施工,嚴(yán)禁空頂作業(yè),對(duì)頂板要加強(qiáng)支護(hù),對(duì)空幫、碎頂處,及時(shí)打設(shè)板皮。但是二分層工作面頂板多為破碎嚴(yán)重,局部有大石頭,使用木質(zhì)穿皮一方面浪費(fèi)嚴(yán)重,另一方面支護(hù)強(qiáng)度低,易折斷,無(wú)法有效防護(hù)頂板。于是研制一種新型防片冒材料鐵穿皮。
礦用鐵穿皮采用廢舊工字鋼截割而成,長(zhǎng)×寬=1500mm×100mm,每根1500mm 工字鋼可截割成3 塊鐵穿皮。頭部截割為三角尖頭便于穿入頂板塌冒區(qū),尾部截割一個(gè)φ50 圓孔,架棚支護(hù)后未壓死的鐵板皮可以利用倒鏈將其拉出,便于回收,重復(fù)利用。
附圖:鐵穿皮加工

附圖:鐵穿皮加工
方案一:計(jì)劃掘進(jìn)施工長(zhǎng)度100m,地質(zhì)條件復(fù)雜,巷道圍巖破碎嚴(yán)重,經(jīng)常性出現(xiàn)片冒現(xiàn)象,巷道施工需打設(shè)超前木質(zhì)穿皮支護(hù)。對(duì)于常規(guī)普通片冒強(qiáng)度,頂板松軟,木質(zhì)穿皮支護(hù)強(qiáng)度可滿足巷幫及頂板支撐力,且能達(dá)到較好的支護(hù)效果。但對(duì)于頂板及兩側(cè)為高應(yīng)力巖層、大矸石塊等,若采用木質(zhì)穿皮支護(hù),穿皮支撐壓力也相應(yīng)增大,因木質(zhì)穿皮支護(hù)強(qiáng)度低,將會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)壓彎,斷裂等破壞現(xiàn)象,難以達(dá)到較好的支護(hù)效果。若100m巷道施工全部采用木質(zhì)穿皮,棚距按0.65m,每棚使用8 塊,每塊板皮16 元,共計(jì)使用1230 塊,材料費(fèi)約20000 萬(wàn)元。
優(yōu)點(diǎn):質(zhì)量輕便,施工簡(jiǎn)單,針對(duì)頂幫為松軟煤層的支護(hù)效果良好。
缺點(diǎn):支護(hù)成本高,支護(hù)強(qiáng)度低,且無(wú)法回收復(fù)用。
方案二:計(jì)劃掘進(jìn)施工長(zhǎng)度100m,地質(zhì)條件復(fù)雜,巷道圍巖破碎嚴(yán)重,經(jīng)常性出現(xiàn)片冒現(xiàn)象,巷道施工需打設(shè)超前鐵質(zhì)穿皮支護(hù)。對(duì)于常規(guī)普通片冒強(qiáng)度,頂板松軟,鐵質(zhì)穿皮支護(hù)強(qiáng)度完全可滿足巷幫及頂板支撐力,且能達(dá)到較好的支護(hù)效果。對(duì)于頂板及兩側(cè)為高應(yīng)力巖層、大矸石塊等,采用鐵質(zhì)穿皮支護(hù),鐵穿皮支撐壓力也相應(yīng)增大,但在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)壓彎,斷裂等破壞現(xiàn)象,支護(hù)效果較好。若100m 巷道施工全部采用鐵質(zhì)穿皮,回收率按60%,棚距按0.65m,每棚使用8 塊,每塊鐵質(zhì)板皮0 元,共計(jì)投入使用500 塊,材料費(fèi)為0 元。
優(yōu)點(diǎn):零成本,施工簡(jiǎn)單,針對(duì)各類巷道均有較好的支護(hù)效果,且可以回收復(fù)用。
缺點(diǎn):質(zhì)量較木質(zhì)穿皮大,單人操作不便。
從以上對(duì)比分析可以看出:圍巖破碎嚴(yán)重巷道掘進(jìn)擴(kuò)修施工100m,采用鐵質(zhì)穿皮支護(hù)巷道每米綜合費(fèi)用比木質(zhì)穿皮支護(hù)費(fèi)用可節(jié)約20000 元,經(jīng)濟(jì)效益明顯。
由此可見,傳統(tǒng)采用的是木質(zhì)穿皮支護(hù),雖然初期施工強(qiáng)度較低,但由于巷道破碎嚴(yán)重,支護(hù)強(qiáng)度較低,后期需要投入大量人工和材料進(jìn)行巷修維護(hù),在使用周期內(nèi)預(yù)計(jì)巷修次數(shù)達(dá)三次,維修成本約為10000 元/m,且位于應(yīng)力集中區(qū),安全狀況差。
采用鐵質(zhì)穿皮支護(hù),雖然前期施工強(qiáng)度投入較高,但該種材料設(shè)計(jì)合理,抗壓性能好,支護(hù)強(qiáng)度高,后期只需投入少量人工和材料費(fèi)用進(jìn)行簡(jiǎn)單維護(hù),維護(hù)成本僅為300 元/m,就可滿足正常生產(chǎn)需要,支護(hù)效果好。且巷道狀況穩(wěn)定的情況下可便于回收,二次利用。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況證明,應(yīng)用效果良好,能夠充分保證通風(fēng)、運(yùn)輸及行人斷面,保證機(jī)軌合一,使安全生產(chǎn)狀況和作業(yè)環(huán)境得到大大改善,有效地延長(zhǎng)了巷道使用年限,解決了以往工作面貫通后修護(hù)工程量大的問(wèn)題,減少了二次修護(hù)材料投入。
根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),采用架棚支護(hù)的巷道,過(guò)老巷及采空區(qū)期間頂板破碎嚴(yán)重,經(jīng)常性出現(xiàn)塌冒現(xiàn)象,木制板皮無(wú)法滿足防片冒的情況下多采用現(xiàn)場(chǎng)附近尋找鋼制材料,浪費(fèi)人力、時(shí)間、材料,同時(shí)可能會(huì)錯(cuò)過(guò)最佳防護(hù)時(shí)機(jī),造成巷道塌冒,影響施工安全(人員傷亡和設(shè)備損壞)。如果在掘進(jìn)施工前備用一部分鐵穿皮,如果出現(xiàn)特殊塌冒情況,即可隨取隨用,也可保證支護(hù)強(qiáng)度,該材料本身采用廢舊工字鋼加工而成,不占材料費(fèi),同時(shí)還可以回收一部分鐵穿皮,重復(fù)利用,經(jīng)濟(jì)效益明顯。
經(jīng)濟(jì)技術(shù)協(xié)作信息2020年12期