郭世杰

摘 要:闡述了煤礦掘進(jìn)支護(hù)的重要意義,分析了當(dāng)前煤礦掘進(jìn)支護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀,提出了煤礦掘進(jìn)支護(hù)應(yīng)用的對(duì)策措施,以提高煤礦安全生產(chǎn)水平。

關(guān)鍵詞:煤礦掘進(jìn)支護(hù)應(yīng)用

中圖分類號(hào):TD353.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)05(c)-0071-01

1 引言

我國(guó)的煤礦生產(chǎn)多數(shù)是在地下進(jìn)行,露天開(kāi)采的數(shù)量極為有限,根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),我國(guó)大部分煤礦開(kāi)采近八成以上均需要在地下進(jìn)行,這種井工開(kāi)采,井下作業(yè),需要在地表以下開(kāi)掘大量巷道,以實(shí)現(xiàn)采煤與運(yùn)輸?shù)母咝н\(yùn)行。由于地下礦井地質(zhì)條件復(fù)雜、作業(yè)施工環(huán)境惡劣,搞好煤礦掘進(jìn)支護(hù),提高巷道暢通與圍巖穩(wěn)定水平,對(duì)提升煤礦安全生產(chǎn)質(zhì)量與水平具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在這種背景之下,積極探索煤礦掘進(jìn)支護(hù)的相關(guān)應(yīng)用技術(shù),提高煤礦掘進(jìn)支護(hù)水平,對(duì)促進(jìn)煤礦可持續(xù)發(fā)展意義重大。

2 煤礦掘進(jìn)支護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著煤礦開(kāi)采強(qiáng)度與范圍顯著增加,巷道布置出現(xiàn)了以下發(fā)展方向:一是在巷道層位方面,永久性巷道從巖巷向煤巷發(fā)展,以提高掘進(jìn)速度,縮短建井周期;放頂煤開(kāi)采技術(shù)的廣泛應(yīng)用,使得回采巷道從巖石頂板煤巷向煤層頂板巷道和全煤巷道發(fā)展。二是在巷道斷面形狀與大小方面,拱形斷面向矩形斷面發(fā)展,以提高掘進(jìn)速度與斷面利用率,回采巷道有利于采煤工作面的快速推進(jìn);小斷面向大斷面發(fā)展,以滿足大型采掘設(shè)備與高開(kāi)采強(qiáng)度的要求。三是在回采巷道數(shù)量方面,單巷布置向多巷發(fā)展,以滿足高瓦斯礦井及大型礦井運(yùn)輸、通風(fēng)的要求。四是從巷道賦存條件方面,埋深從淺部向深部發(fā)展,簡(jiǎn)單地質(zhì)條件向復(fù)雜地質(zhì)條件發(fā)展。所有這些發(fā)展趨勢(shì)都增加了巷道支護(hù)難度,對(duì)支護(hù)技術(shù)提出更高、更苛刻的要求。

煤礦巷道支護(hù)經(jīng)歷了木支護(hù)、砌碹支護(hù)、型鋼支護(hù)到錨桿支護(hù)的漫長(zhǎng)過(guò)程。我國(guó)煤礦于20世紀(jì)50年代開(kāi)始在巖巷中使用錨桿支護(hù),至今已有半個(gè)多世紀(jì)的歷史。錨桿支護(hù)經(jīng)歷了從低強(qiáng)度、高強(qiáng)度到高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力支護(hù)的發(fā)展過(guò)程。早期的錨桿主要是機(jī)械錨固錨桿、鋼絲繩砂漿錨桿、端部錨固樹(shù)脂錨桿、快硬水泥錨桿及管縫式錨桿等。這些錨桿支護(hù)強(qiáng)度與剛度低,支護(hù)原理上仍屬于被動(dòng)支護(hù),只適應(yīng)于簡(jiǎn)單地質(zhì)條件。對(duì)高強(qiáng)度錨桿支護(hù)技術(shù)是由澳大利亞引進(jìn)的錨桿支護(hù)技術(shù)。近年來(lái),為了解決深部及復(fù)雜困難巷道支護(hù)難題,又開(kāi)發(fā)出高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力錨桿支護(hù)技術(shù)。不僅重視錨桿的強(qiáng)度,而且更重視支護(hù)系統(tǒng)的剛度,特別是錨桿預(yù)應(yīng)力的重要性,真正實(shí)現(xiàn)了錨桿的主動(dòng)、及時(shí)支護(hù),充分發(fā)揮了錨桿的支護(hù)作用。

井下應(yīng)用大幅度減少了巷道圍巖變形與破壞,巷道支護(hù)與安全狀況發(fā)生了本質(zhì)改變。同時(shí),實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度、高剛度、高可靠性與低支護(hù)密度的“三高一低”的現(xiàn)代錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)理念,在保證支護(hù)效果的前提下,顯著提高了巷道掘進(jìn)速度與工效。目前,國(guó)有大中型煤礦的煤巷錨桿支護(hù)率達(dá)到六成以上,有些礦區(qū)超過(guò)了九成。我國(guó)煤礦已經(jīng)形成了有中國(guó)特色的煤巷錨桿支護(hù)成套技術(shù)體系,錨桿支護(hù)已經(jīng)成為煤礦巷道首選的、安全高效的主要支護(hù)方式。它深刻地改變了礦井的開(kāi)拓部署與巷道布置方式,對(duì)我國(guó)高產(chǎn)高效礦井建設(shè)、煤炭產(chǎn)量與效益的大幅度提高及安全狀況的改善起到不可替代的重要作用。

3煤礦掘進(jìn)支護(hù)應(yīng)用對(duì)策

3.1 吊環(huán)式前探梁應(yīng)用

采用三根吊掛前探支架做為臨時(shí)支護(hù)。前探梁采用11#礦用工字鋼或π型鋼制作,長(zhǎng)度大于3.0m,用吊環(huán)固定。中間一根沿巷道中線布置,兩側(cè)前探梁距中間一根1.0m,每根前探梁不少于2個(gè)固定點(diǎn)。前探梁到迎頭的端面距不得大于0.3m。前探梁上方使用專用方木、構(gòu)木、木契等,超前支護(hù)距兩幫端面距不超過(guò)0.3m。吊環(huán)的強(qiáng)度要與前探梁的強(qiáng)度相匹配。上吊環(huán)的錨桿必須留有40～100mm的絲扣,以保證吊環(huán)的牢固。吊環(huán)必須全部上入錨桿,要求上緊上牢上滿絲;在前探梁臨時(shí)支護(hù)掩護(hù)下,再進(jìn)行其他工作。架設(shè)前要先進(jìn)行敲幫問(wèn)頂,清理浮矸活石,然后前移前探梁。

3.2 吊鏈時(shí)前探梁應(yīng)用

采用三根吊掛前探梁做為臨時(shí)支護(hù)。前探梁采用π型鋼制作,長(zhǎng)度大于3.5m,用吊環(huán)固定。中間一根沿巷道中線布置,兩側(cè)前探梁距中間一根1.0-1.2m,每根前探梁不少于2個(gè)固定點(diǎn)。前探梁到迎頭的端面距不得大于0.3m。超前支護(hù)距兩幫不超過(guò)0.3m。架設(shè)前要先進(jìn)行敲幫問(wèn)頂,清理浮矸活石,然后前移前探梁。一切工作必須在完好的永久支護(hù)或臨時(shí)支護(hù)下進(jìn)行,嚴(yán)禁空頂作業(yè)。迎頭10m范圍內(nèi)的棚必須使用聯(lián)棚器進(jìn)行連鎖加固,每架棚使用兩個(gè)聯(lián)棚器,聯(lián)棚器使在距離底板1m處,施工中,遇特殊情況使不上聯(lián)棚器時(shí),必須用鐵镢子進(jìn)行防倒加固。

3.3 單體柱配π型鋼前探梁應(yīng)用

前探梁采用π型鋼制作,長(zhǎng)度大于3.5m,用外注式單體液壓支柱支設(shè)(一梁三柱)。每?jī)蓷l前探梁間距1.0m,每根前探梁不少于3個(gè)單體液壓支柱。前探梁到迎頭的端面距不得大于0.3m。前探梁上方使用專用方木(規(guī)格160×120×3200mm)、穿桿、木楔等,超前支護(hù)距兩幫端面距不超過(guò)0.3m。架設(shè)前要先進(jìn)行敲幫問(wèn)頂,清理浮矸活石,然后前移前探梁。

3.4 單體液壓支柱配鉸接頂梁支護(hù)應(yīng)用

支護(hù)采用單體液壓支柱配選用HDJA—1200型金屬鉸接頂梁,柱距1.2m、排距0.9-1.2m、距幫不大于0.6m,柱子打在頂梁的中部。每次放炮后立即掛上頂梁插上水平銷,在頂梁的掩護(hù)下,鋪上鋼筋網(wǎng),打上水平楔,然后在頂梁下支設(shè)單體液壓支柱。鋪網(wǎng)要求:網(wǎng)要緊貼巖面,搭接0.2m,每隔0.2m用11#鐵絲扭結(jié)。單體支護(hù)支設(shè)要求:所有基本柱的初撐力不低于90kN,每班對(duì)單體液壓支柱巡查管理,發(fā)現(xiàn)漏液、卸載的單體液壓支柱及時(shí)進(jìn)行更換,確保支柱全承載支護(hù)。單體液壓支柱和金屬鉸接頂梁,沿巷道支設(shè)成三排,一梁一柱支設(shè),柱子支設(shè)在梁的中間,頂板破碎地段每?jī)膳彭斄褐g間隔200～400mm穿小木棍、板批防止漏頂,要增加穿桿數(shù)量,穿桿要鉸接使用。

3.5 混凝土永久支護(hù)應(yīng)用

煤礦永久支護(hù)是在巷道的服務(wù)年限內(nèi),為維護(hù)巷道圍巖穩(wěn)定而進(jìn)行的支護(hù)。通常包括混凝土支護(hù)、料石碹支護(hù)、錨網(wǎng)噴支護(hù)等。噴射混凝土施工設(shè)備的布置,要以施工安全、高效操作為前提,科學(xué)選取施工距離。錨桿噴射混凝土支護(hù)施工要根據(jù)錨桿的型號(hào)科學(xué)組織。在掘進(jìn)后,先安裝臨時(shí)錨桿,繼而噴薄層混凝土,再進(jìn)行復(fù)噴達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的噴層厚度,頂板情況良好時(shí),噴一薄層混凝土,再安裝錨桿,再進(jìn)行復(fù)噴,達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的噴層厚度。錨網(wǎng)噴射混凝土施工,對(duì)于破碎軟巖斷層帶需增加金屬網(wǎng)一層或兩層,增大其強(qiáng)度,起到鋼筋混凝土的作用,鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)在使用前清除污銹。鋼筋網(wǎng)噴射混凝土作業(yè)時(shí),應(yīng)先埋設(shè)好噴厚的標(biāo)釘,以控制噴層厚度。噴射時(shí),適當(dāng)縮小噴頭與受噴面間的距離,調(diào)節(jié)噴射角度,確保鋼筋和圍巖表面混凝土的密實(shí)性,確保施工平整、安全。

參考文獻(xiàn)

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