優(yōu)化支護方式實現快速掘進

【摘要】一直以來井下掘進工作難度較大，而支護是影響進度關鍵因素。因礦工鋼支護的難度比較大，支護成本比較高，不但耗費大還影響掘進進度。因此對支護方式優(yōu)化研究，是相關人士探究的重要課題。本文是筆者依據多年工作經驗，對支護方式的優(yōu)化提出個人見解。

【關鍵詞】快速掘進；支護方式；優(yōu)化

1、前言

2012年11月，十多天的大雨給山西某煤礦帶來事故，井下出現了坍塌事故。事后對這起事故調查發(fā)現，問題就出在支護方式上。因此支護留下安全隱患，被雨水長時間浸泡就發(fā)了事故。對于井下施工而言，支護非常重要。因此在井下掘進之時，一旦遇到不穩(wěn)定的圍巖就可能造成一系列安全事故。因此，探究支護方式的優(yōu)化具有現實意義。

2、對支護方式進行優(yōu)化

2.1錨桿噴射混凝土的支護方式

某煤礦井下的地質構造極為復雜，因井下的推覆構造之影響，圍巖比較松軟，采用了礦工鋼形式支護，不但工程量較大而且基建成本也比較高，平均每米造價達到了3500元左右，直接給掘進造成影響。所以優(yōu)化制化是該煤礦相關人員探究重要課題。經過有關人員積極探索，采取錨桿噴射混凝土支護極大優(yōu)化了支護方式，實現了快速掘進。

采用錨桿噴射混凝土的支護方式，應用了管縫式錨桿，又叫摩擦式錨桿或者開縫式錨桿，就是把高強度的鋼板卷壓制成帶縱縫管狀桿體，其外徑φ38.1mm，使用鑿巖機強壓入到桿徑略小1.5～2.5mm錨孔中。為了方便安裝就將打入端制成錐形。當壓入之后，因管壁具備彈性恢復力就會擠壓孔壁產生出錨固力，這種屬于全長錨固型的錨桿。按照圍巖形式，錨桿形式多樣，有三花形、方形、五花形等。一般比較穩(wěn)定巖層多采用三花形、方形，穩(wěn)定性較差巖層大多使用五花形。錨桿的錨入方向應該和巖層面或者主要裂隙面形成較大角度相交，最好是處于正交狀態(tài)；裂隙面和層面不明顯時，錨桿應該垂直錨入巷道周邊。錨桿支護布置方式如下圖所示：

噴射混凝土支護就是按照設計配合比將水泥、石子、砂及速凝劑進行干拌合料，采用混凝土的噴射機與輸料管傳送到噴頭處和水進行混合，高壓下噴射到巖面上進行凝結硬化形成的。這種方式進行支護主要有幾個方面的作用，即為填充作用、支撐作用、轉化作用及隔絕作用。

采用錨噴支護具備幾個方面的優(yōu)點，其一易操作耗時少，一般支護每根錨桿僅僅耗時5min，延米支護3—5根左右，僅僅需要兩個人就能夠進行操作；其二成本較低，每根錨桿成本費僅僅三四十元左右，延米支護成本包含混凝土支護成本才四五百元；其三短掘短噴，在自然拱巷道中每掘進到10米之后，就要安排早班十二點之后，噴漿班安排兩人，掘進早班人員協(xié)助，對巷道圍巖實施噴漿支護，每一次能夠噴射混凝土的支護長度為10米，在不會對掘進施工造成影響。

2.2優(yōu)化巷道斷面支護方式

某煤礦中的副巷設計時采用了梯形斷面，巷道規(guī)格為凈寬×凈高=4.2m×2.6m。所采用的支護方式為小孔徑的預應力錨索補強+錨網梁的支護方式。在掘進了200多米之后，因為受到當地地質條件影響，所用支護方式不能夠滿足巷道支護的需要，因此對該支護方式優(yōu)化成為了重要問題。依據該巷道煤層頂底板巖性與地質條件，結合原有的支護壓力與斷面變形量實測總結，提出了優(yōu)化巷道支護方式方案。

2.2.1巷道斷面的規(guī)格。從掘機作業(yè)空間與巷道有效使用斷面進行分析，并且要考慮到預留變形量，因此就需要改進巷道掘進的規(guī)格，凈寬×凈高=4.2m×2.8m，其凈斷的面積為11.76mm。

2.2.2巷道的支護方式。巷道支護方式依然采用了錨網梁支護，小孔徑預應力的錨索加固，但是適當改進了各個環(huán)節(jié)的支護參數。錨網梁支護示意圖如下：

1）頂板支護

頂板上使用了φ22×2400mm左旋式的螺紋鋼錨桿配上梯子梁支護，而錨桿的間排距離是800mm×600mm，錨網要全鋪密密相連，采用小孔徑預應力的錨索加固。

其一對于頂錨桿錨固上應該使用Z2360樹脂藥卷進行全長錨固，其預緊力不能夠低于300N.m，錨固力不能低于12t；錨桿托盤使用了120mm×120mm×12mm加厚的左旋螺紋鋼錨桿專用托盤，要緊壓在梯子梁兩根橫梁上，錨桿螺母和球形墊之間要加設尼龍墊圈。

其二頂部梯子梁要應用φ16mm的圓鋼焊接長度是420cm金屬梯子梁。梯子梁的兩端相距兩幫的距離必須低于15cm。

其三頂網要鋪設上φ6.5mm的鋼筋焊接成規(guī)格是1500mm×700mm的金屬網。當網片相連接時，還要在前后左右搭接上100mm，前后網邊采用12#的鐵絲形成雙連，將每一個網格都連接起來。

2）兩幫支護

巷道的兩幫應用φ20×2600mm左旋螺紋鋼錨桿進行支護，錨桿之間排距應該600mm×800mm，錨網要全鋪密連，同時采用小孔徑預應力的錨索進行加固。

其一錨桿要使用卷Z2360數值的藥卷對錨固加長，而預應力不能夠低于200N.m。錨固力不低于8t。錨桿托盤最好使用150mm×150mm×10mm異型幫的錨桿托盤，其內部要加設200mm×200mm×50mm木托盤，將金屬網緊壓住。

其二幫網使用了10#的鐵絲編制出100mm×100mm菱形網格與鋼筋焊接的金屬網共同形成雙層網。當網片相連時，菱形網片就通過鐵絲連網，在盤條網的四周要各自搭接100mm，同時網邊還要采用12#鐵絲進行雙連。

3、結束語

總之，對煤礦巷道支護方式進行優(yōu)化，方法并不是單一的，而是涉及到各個方面。將優(yōu)化后的支護方式應用到實踐中，有效增快井下的掘進巷道施工進度，降低支護成本的費用，嚴禁操作人員空頂冒險操作，實現了一次成巷與安全生產，有效實現了快速掘進目標。

參考文獻

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