煤矿掘进巷道锚杆支护方式的应用与分析

2022-09-11

目前, 我国的煤矿产业, 正在不断的进行着发展, 因此其煤矿的掘进巷道长度, 也在逐年的进行着增长, 因此可以使用锚杆支护的方式, 对其巷道进行支护处理, 以此来有效的促进煤矿产业的安全生产, 促进其产量与经济效益的显著提高。

1、煤矿掘进巷道支护技术概述

在煤矿掘进巷道支护中, 使用巷道支护技术, 可以使得煤矿企业进行安全生产。目前我国的煤矿产业生产, 多以井下工人作业开采的方式为主, 因此需要在地下进行巷道的开掘, 为其生产提供作业环境。井下的巷道内, 多为煤巷、松软破碎的围岩巷、半煤岩巷环境, 因此较容易发生垮塌、下沉等情况, 给井下作业人员的人身安全, 造成了极大的隐患[1]。因此需要对其掘进巷道, 加强支护保护, 使其在作业期间内, 保持安全稳定的围岩环境。煤矿掘进巷道的支护技术, 多有木头支护、砌碹支护、型钢支护等, 但是目前较常使用的是锚杆支护技术, 其具有着安全性高的特点[2]。其支护效果优越, 显著的提高了巷道围岩的整体性, 对于不稳定的岩石层, 可以发挥出悬吊的作用, 同时还可以在巷道内, 形成压缩岩梁, 有效的防止岩石层分离, 扩大了岩石层的受力面, 提高了承载能力, 因此锚杆支护在煤矿掘进巷道的支护中, 效果显著[3]。

2、煤矿掘进巷道锚杆支护应用的设计施工要点分析

煤矿掘进巷道在进行锚杆支护设计施工时, 需要注意从以下三个方面展开设计施工。首先是支护设计。在煤矿, 进行煤炭资源开采之前, 需要对其巷道内的环境, 进行详细的了解和把握, 之后监测掘进巷道内岩石层的稳定程度、断面形状, 同时对煤炭资源开采中可能发生岩石分离的区域, 进行划分, 然后对其巷道内的岩石层, 进行耐受力的试验[4]。在试验中, 详细观察岩石层的松动情况、断面形状变化情况, 如若其变化量超过了原有变化情况的两三倍时, 需要在煤炭资源开采前, 对其容易发生变化的岩石层, 进行围岩松动圈的设定。其次是锚杆支护孔的设计施工。其在进行孔隙设计后, 需要根据锚杆支护技术的相关数据要求, 对其孔隙的距离间距, 进行测试, 其需要小于100毫米, 且其孔轴的偏差程度, 需要在5度的范围内。其锚杆支护孔, 深度, 需要大于锚杆的长度, 但是不可超过锚杆长度30毫米以上。最后, 在进行锚杆支护施工时, 要按照具体的施工要求进行施工, 需要将其顶端, 通向锚杆孔的底部位置, 且其孔隙尾端的长度, 不能超过20毫米。在施工的巷道内, 设置相应的警示牌, 对其支护作业行为进行有效的监管。针对支护作业情况, 较难的区域, 需要加强支护的力度。此外, 还需要注意在施工中, 不能使用永久支护的锚杆材料, 还需要对其施工完成后的锚杆支护情况, 进行定期的安全检查[5]。

3、结合具体案例分析煤矿掘进巷道锚杆支护方式的应用

3.1 连采机巷道锚杆支护方式的应用

连采机巷道锚杆支护方式, 其是目前煤矿掘进巷道内进行支护保护的一种重要方式[6]。例如XX煤矿集团, 其在进行资源开采时, 对其掘进巷道使用了该项锚杆支护方式, 进行保护。该煤矿掘进巷道内, 巷道高为4米, 巷道宽为6米左右 (左右差距不超过半米) 。巷道的顶板处, 较为稳定, 但是存在着部分的冒顶情况。经过锚杆支护设计人员, 对其巷道情况的调研, 可知其巷道内, 允许的空顶距离, 约为20~103米。因此设计人员, 结合巷道内的具体情况, 使用了连采机巷道锚杆支护方式。具体施工中, 在其巷道内的顶板部分, 使用了木托盘、塑料网, 以及玻璃钢锚杆的形式, 进行了施工, 其副帮, 使用了10#铅丝网, 以及圆钢锚杆, 进行了施工。在进行副帮锚杆、顶板处的锚杆排距处理时, 其数据设置为1.1米, 在进行锚索排距处理时, 其数据为2.5米。在使用中, 使用到的材料具体为:A3圆钢锚杆, 其型号为:Φ16毫米×1800毫米、树脂药卷材料, 型号为Φ23毫米×500毫米、玻璃钢锚杆, 型号为Φ18毫米×2000毫米、A3圆钢锚杆, 型号为Φ18毫米×1800毫米。支护施工完成后, 即可进行掘进巷道工作, 使用双巷作业, 设备为连采机、四臂锚杆钻车, 之后将其使用的锚杆每根固定18米之后, 便可以进行巷道的交换作业, 之后在对其进行同步作业。其巷道每月的共进尺, 需要达到1600米左右。

3.2 掘锚机巷道锚杆支护方式的应用

该项支护技术, 在煤矿巷道支护中, 较为常见。XX煤矿在进行掘进巷道支护中, 使用了掘锚机巷道锚杆支护方式。该煤矿在进行巷道支护前, 设计人员, 对其巷道内的情况, 进行了监测。其巷道内部的高度, 约为3.85米, 巷道宽为5米。巷道内部的顶板部分, 存在着部分脱落。同时由于巷道内部的侧面部分, 其断面, 较为平整, 因此其在较小部分地方, 有片帮情况出现。因此, 基于上述巷道内部的基本情况, 支护设计人员, 使用了钢筋骨架网、玻璃钢锚杆, 以及塑料网锚杆进行了支护设计。在其巷道的副帮位置, 进行了木托盘、圆钢锚杆、10#铅丝网的支护设计。在具体的施工中, 使用的锚杆支护材料为:锚索, Φ17.8毫米×6500毫米、玻璃钢锚杆, Φ18毫米×2000毫米、A3圆钢锚杆, Φ16毫米×1800毫米、10#铅丝网, 3000毫米×10000毫米、螺纹钢锚杆, Φ18毫米×2100毫米、塑料网, 1200毫米×10000毫米、树脂药卷材料, Φ23毫米×500毫米。之后需要对其副帮的锚杆排距进行确定, 数值为:0.9米, 之后确定其顶板处的锚杆排距、锚索排距, 数值为:0.9米、1.8米。材料与锚杆、锚索排距确定之后, 即可进行巷道掘进作业, 使用的作业设备为:掘锚机。但是使用该设备进行掘进操作, 其与具体的锚杆固定工作, 有着一定的重叠, 因此其掘进的速度很快, 可以显著的提高其施工的效率。其每月, 巷道内进尺长度, 需要达到640米左右。

3.3 悬臂掘进机巷道锚杆支护的方式

悬臂掘进机巷道锚杆支护, 其安全性较高, 但是效率较低。以XX煤矿集团为例, 其下属4座煤矿, 在2005年~2010年期间, 一共使用了70台悬臂式掘进机, 进行了煤矿掘进巷道的支护, 其每个月进尺长度约为300米左右, 因此掘进速度较慢。以该集团其中的一座煤矿为例, 其在进行巷道的支护保护中, 使用了该项支护方式。在进行具体的施工前, 支护设计人员, 对其巷道内的基本情况, 进行了勘测。其巷道内部, 高约为2.8~3.6米, 宽度约为4米左右, 根据顶板处的情况可知, 其顶板由块状的矸石组成, 且石块的直径, 在200~290毫米, 因此其最大的空顶距离为:0.8~2.3米。该巷道内部, 其侧帮处有着较大的压力, 因此当掘进作业的长度, 超过10米之后, 其顶板处的石块, 非常容易发生变形, 因此极易发生安全事故, 且不利于巷道内部的掘进工作。因此支护设计人员, 需要根据巷道内部的具体情况, 使用悬臂掘进机巷道锚杆支护设计, 在其压力较大的侧帮处, 则进行了锚索、U型钢锚索梁、螺纹钢锚杆, 以及W钢带、钢筋骨架网的锚固支护设计。在进行设计时, 还需要注意其副帮处的锚固支护方式, 能够和正帮处一致, 需要在其正帮处, 进行钢筋骨架网、螺纹钢锚杆、双钢筋的锚固方式, 以此来显著的提高这两处的锚固程度。之后在进行回采正帮作业时, 需要将此处的锚杆, 进行及时的拆除。其进行锚杆支护施工时, 使用的材料为:钢筋骨架网, 型号为1000毫米×2000毫米、树脂药卷, 型号为Φ23毫米×500毫米、螺纹钢锚杆, 型号为Φ18毫米×2100毫米、槽钢, 型号为120毫米×60毫米×2400毫米、钢筋, 其型号为Φ16。之后在具体的施工锚固作业中, 其悬臂掘进机, 需要停止作业。然后在锚固作业, 以及掘进作业交替进行时, 需要对其卷道长度, 进行合理的设置, 要求每月巷道的进尺长度, 能够达到330米左右。