礦用廢舊皮帶在巷道支護(hù)中的應(yīng)用

王佩 秦榮

摘要：為減少支護(hù)成本，優(yōu)化支護(hù)設(shè)計(jì)，本文以陜煤韓城礦業(yè)桑樹(shù)坪煤礦為工程背景，論證了皮帶幫梯代替鋼筋幫梯支護(hù)的可行性，在保證合理支護(hù)強(qiáng)度的前提下，實(shí)現(xiàn)了廢舊皮帶的二次應(yīng)用，同時(shí)使巷道支護(hù)成本降低約95元/m，為其它具有相似地質(zhì)條件的礦井支護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了新的解決思路。

關(guān)鍵詞：巷道支護(hù)優(yōu)化;支護(hù)監(jiān)測(cè);廢舊皮帶;降本增效

引言

降本增效一直是煤炭行業(yè)永恒的話題，尤其礦山企業(yè)，巷道掘進(jìn)成本高居不下，如何優(yōu)化支護(hù)設(shè)計(jì)，減少材料投入，成為節(jié)支降耗的一個(gè)重要手段。礦井廢舊運(yùn)輸皮帶一直以來(lái)都是作為淘汰品而被隨意丟棄，既不環(huán)保，也不經(jīng)濟(jì)。為充分利用廢舊皮帶資源，降低支護(hù)成本，韓城礦業(yè)桑樹(shù)坪煤礦決定在3312運(yùn)輸巷采用廢舊皮帶進(jìn)行巷幫支護(hù)，工程實(shí)踐表明，皮帶支護(hù)效果不僅能夠滿足支護(hù)需要，而且變廢為寶，大大降低了生產(chǎn)成本。

1 試驗(yàn)巷道地質(zhì)概況

桑樹(shù)坪煤礦3312運(yùn)輸巷沿煤層底板掘進(jìn)，所在地層為單斜構(gòu)造，走向NNE，傾向NWW。單斜面上分布有寬緩的褶曲及局部小構(gòu)造，煤層平均傾角為4°，煤厚平均6.5m。由3312運(yùn)輸巷道綜合地質(zhì)柱狀圖可知，3#煤直接頂板為砂質(zhì)泥巖，基本頂為中粒砂巖，直接底板巖性為泥巖，基本底板為石英砂巖。

2 巷幫支護(hù)優(yōu)化

2.1 原支護(hù)方案

3312運(yùn)輸巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1148.576m，現(xiàn)已掘進(jìn)完畢，其中金支支護(hù)465m，之后更改支護(hù)方式為錨網(wǎng)梁索支護(hù)，施工105m后更換鋼筋幫梯為皮帶幫梯進(jìn)行試驗(yàn)。巷道支護(hù)所用錨桿規(guī)格為：φ20×2400mm螺紋鋼，矩形布置，間排距980mm×800mm;頂部采用900mm×2300mm冷拔絲網(wǎng);錨索采用φ17.8×6200mm鋼絞線錨索，二二布置，間排距為1600mm×800mm。兩幫采用φ32×3500mm自攻固錨桿配合四孔200mm×2.9m長(zhǎng)廢舊皮帶幫梯和900mm×2000mm鋼筋網(wǎng)及芭片進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，間排距850mm×800mm。

2.2 巷道支護(hù)優(yōu)化方案

礦用皮帶是一種高強(qiáng)度復(fù)合材料，抗拉強(qiáng)度大，耐磨損，廢舊皮帶拉伸測(cè)試結(jié)果表明，其抗拉強(qiáng)度不低于35MPa。為優(yōu)化支護(hù)設(shè)計(jì)，減小巷道掘進(jìn)成本，實(shí)現(xiàn)廢舊皮帶的二次應(yīng)用，礦井將原設(shè)計(jì)方案中巷幫鋼筋梯更換為皮帶幫梯，規(guī)格為200mm×2.9m。為保證施工質(zhì)量，決定在巷道內(nèi)進(jìn)行階段性實(shí)驗(yàn)，初步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度為100m。

2.3 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

為了解皮帶支護(hù)效果，掌握巷幫圍巖運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)錨桿壓力及巷幫收斂量進(jìn)行為期一月的礦壓監(jiān)測(cè)，測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖1。本次實(shí)驗(yàn)初期每2天進(jìn)行一次測(cè)量，若收斂量較小則可以每周測(cè)量一次，若實(shí)驗(yàn)期間巷幫收斂量超過(guò)400mm，立即停止實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明該巷道不適用皮帶幫梯。實(shí)驗(yàn)總共布置3組Y40型錨桿壓力表，每組兩個(gè)，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)定期采集壓力數(shù)值。

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

（1）兩幫錨桿收斂量

圖2為巷道開(kāi)挖穩(wěn)定以后，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集到的巷道最收斂值。由圖可知，左幫錨桿收斂量普遍大于右?guī)图s10mm，左幫最大值為50mm，最小為25mm，右?guī)妥畲笾禐?0mm，最小值為18mm。左右?guī)驮诿后w松軟處局部產(chǎn)生鼓包現(xiàn)象，鼓出量最大值小于150mm。兩幫最大移近量均遠(yuǎn)小于400mm，能夠滿足生產(chǎn)及通風(fēng)需要。

（2）錨桿壓力值

圖3為錨桿應(yīng)力力變化曲線圖，實(shí)驗(yàn)期間共采集20次數(shù)據(jù)。巷道從開(kāi)挖到穩(wěn)定可以大致分為三個(gè)時(shí)期，即初步變形期，快速變形期和穩(wěn)定變形期。圖中AB段為初步變形期，壓力值隨時(shí)間呈線性增長(zhǎng)，增長(zhǎng)速率基本不變，增長(zhǎng)穩(wěn)定;BC段為快速增長(zhǎng)階段，也成為初次來(lái)壓階段，這一時(shí)期巷道圍巖變化較大，應(yīng)力由原始應(yīng)力狀態(tài)向新的平衡狀態(tài)過(guò)度;CD段為穩(wěn)定變形階段，也成為二次來(lái)壓階段，此時(shí)巷道應(yīng)力波動(dòng)較小，圍巖逐步達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)力最大值為18.4MPa。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

材料消耗費(fèi)用對(duì)比：

（1）支護(hù)變更前每米需要支護(hù)費(fèi)用：1287.4375元;支護(hù)變更后每米需要支護(hù)費(fèi)用：1192.4375元。

（2）鋼筋幫梯支護(hù)形式掘進(jìn)100米巷道所需費(fèi)用：100×1287.4375=128743.75元;皮帶幫梯支護(hù)形式掘進(jìn)100米巷道所需費(fèi)用：100×1192.4375=119243.75元。

費(fèi)用差額：128743.75-119243.75=9500元。經(jīng)過(guò)比對(duì)分析得出：采用皮帶幫梯進(jìn)行幫部支護(hù)每掘進(jìn)每米巷道節(jié)約支護(hù)材料費(fèi)用95元。

5 結(jié)論

（1）皮帶幫梯取締鋼筋幫梯支護(hù)方案，兩幫收斂量左幫略大于右?guī)?，均小?0mm，遠(yuǎn)低于最大允許收斂量（400mm），完全能夠滿足生產(chǎn)需要。

（2）錨桿應(yīng)力監(jiān)測(cè)顯示，錨桿最大應(yīng)力值為18.4MPa，小于皮帶抗拉強(qiáng)度。

（3）皮帶幫梯取締鋼筋幫梯支護(hù)方案經(jīng)工程實(shí)踐，具有支護(hù)效果好、成本低的優(yōu)勢(shì)，每米巷道可節(jié)省掘進(jìn)支護(hù)成本95元，同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢舊皮帶的二次利用。

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作者簡(jiǎn)介：秦榮（1990.10-）男，畢業(yè)于西安科技大學(xué)采礦工程，韓城礦業(yè)有限公司桑樹(shù)坪煤礦，助理工程師。

本文通訊者：王佩（1991.04-），男，畢業(yè)于山東科技大學(xué)采礦工程，韓城礦業(yè)有限公司桑樹(shù)坪煤礦，助理工程師。