锚杆支护巷道快速掘进的方法和措施

2007 年第 2 期 2 4 推行工序管理 , 提高作业效率
煤矿支护
27 通过理论分析、井下试验 , 找到锚索与
工序管理是煤矿高效生产的法宝, 是现 代煤炭企业生产管理行之有效的手段。确定 合理的施工工艺、科学进行劳动组织是提高 巷道掘进工效的重要保证。在集团公司的倡 导下 , 各矿制定相应措施 , 从生产工艺到施 工工序实行优化管理 , 在下述几个方面取得 一定的收获。 2 4 1 合理使用超前锚杆支护空顶 综掘机割煤后, 如果巷道顶板破碎成形 不好 , 必然给锚杆支护带来困难。为此 , 采 用超前锚杆支护掘前巷道顶板 , 这是一种控 制顶板、减少冒顶从而保证巷道成形、加快 巷道施工的有效手段。 2 4 2 合理确定帮部锚杆滞后顶部锚杆的 方式 巷道不处于构造异常区域 , 遇到围岩稳 定、无片帮现象时, 帮部锚杆滞后顶部锚杆 在其它时间进行安装 , 可以增加工序平行作 业, 加快施工进度。 2 4 2 用锚索替代顶板锚杆
王台矿现主采 9 煤 , 平均厚度 1 58m, 无伪顶, 直接顶为灰岩, 比较坚硬 , 容易维 护。工作面顺槽掘进断面 积 9 4 m 2 , 采用 锚杆、锚索支护。为加快掘进速度最大程度 实施工序平行作业, 机掘工作面采用 形梁 临时支护取得很好的收效。综掘机割煤后用 工作面移动泵站供液的单体支柱和 型梁临 时支护, 梁间距 0 8m 。临时支护与工作面 迎头的距离最大 1 5m 、最小 0 5m, 临时支 护段范围最大 100m 。永久支护顶部用锚杆、 锚索支护 , 两帮用锚杆支护, 滞后工作面迎 头 30~ 100m 。迎头掘进与转载机后的临时 支护平行作业。在掘进出煤过程中 , 永久支 护中顶板支护只安设行人侧的 3 根锚杆 , 帮 部则只安设行人侧的锚杆 , 而非行人侧的一 根顶板锚杆和帮部锚杆在检修班或皮带不运 转时集中安设。 2 3 应用新型支护材料 支护材料和施工机具的选择必须符合支 护设计要求, 适应生产条件的变化 , 有利于
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锚杆支护巷道快速掘进的方法和措施
宋空军 郝忠太
[ 晋城无烟煤矿业 ( 集团) 公司 , 山西 晋城 048006]
摘
要 介绍晋城矿区矿井基本概况、 地质情况及掘进装备技术特征 , 阐述了提高 措施
机掘锚杆支护煤巷单进的方法和措施。 关键词 快速掘进
快速、安全、高效地掘进巷道是煤矿生产的先决条件 , 是保证正常的采掘衔接、开展有 效的瓦斯治理、建设两安双高矿井的必要条件。随着我国煤炭生产和现代化机械水平的不断 提高 , 大部分大中型煤炭企业已经走上了集约化、可持续发展的道路。如何提高巷道掘进单 进水平是摆在所有矿井迈向现代化的关键。 随着晋煤集团煤炭生产规模的不断扩大, 开采强度的不断提高, 巷道需求量也大幅攀 升。全公司现有掘进设备主要是连续式采煤机 ( 下称连采机 ) 、掘锚机和普通综掘机型 ( 下 称普掘机 ) 。岩巷施工主要采用 三小 及光爆锚喷掘进施工技术工艺, 煤及半煤岩巷的施 工以综 合 机 械化 掘 进 和 锚 杆支 护 为 主, 金 属棚 支 护 为 辅。 掘进 装 载 机 械 化程 度 达 到 82 17% , 综掘机械化程度达到 73 87% , 锚杆支护巷道达到 80% 。近年来 , 晋煤集团以安 全求生存、以科技促发展、以管理要活力, 采取主动措施, 针对影响机掘单进的各类因素 , 积极引进新技术新设备, 全方位深挖潜力加强管理, 取得了可喜的成效。 2005 年 , 全公司 原煤产量突破 3000 万 t , 进尺总量突破 20 万 m, 生产经营总额超过 180 亿元。综掘单进水 平也提高至 400m / 月, 其中最高月进普掘机达 630 1m 、连采机达 1536m; 单机年度进尺量 普掘机最高达 5437m 、连采机最高达 13925m 。机掘单进水平的提高、进尺总量的增加为缓 解采掘衔接紧张局面、确保瓦斯预抽创造了条件。下面分几个方面 , 介绍晋城煤业集团提高 机掘单进的方法和措施。 1 1 1 概 况 地质基本概况 位于矿区东部的老三矿主采石炭统太原
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0 6m, 灰色, 致密坚硬。直接底为泥岩, 厚 度在 1 05~ 2 36m, 灰黑色, 含植物化石及 黄铁矿。老底为 K3 灰岩或细粒砂岩, 细粒 砂岩 厚度在 2 3~ 2 7m, 灰色, 石英为 主; K3 灰岩厚度在 0 2~ 0 55m, 深灰色, 坚硬, 含动物化石。 位于矿区西部的成庄矿和寺河矿主采下 统山西组 3# 煤为煤层。采区巷道一般都为 沿煤层底板掘进的煤巷。煤层性质 : 厚度为 6 0~ 6 5m, 平 均厚 度 6 25m, 煤 层倾 角 1 5~ 3!, 为优质无烟煤, 光泽强 , 质较硬, 坚固性系数 f 值为 2~ 4, 节理、裂隙发育, 煤层酥软 , 无煤尘爆炸和自燃倾向 , 夹矸一 般 1~ 2 层。瓦斯绝对涌出量为 2 9m / min, 属高 瓦 斯矿 井。二 氧 化 碳 绝 对 涌 出 量 为 0 21m 3 / m in。老顶为 砂质泥 岩, 平 均厚度 2 11~ 4 70m, 深灰 色 或 灰白 色, 中厚 层 状, 含植物化石 , 夹薄层状细砂岩 ; 直接顶 为砂岩 或砂 质泥 岩, 平 均厚 度 6 74m, 黑 色, 质软有层理。直接底为砂质泥岩, 平均 厚度 9 45m, 灰 黑色 , 层理 清楚 , 质 不坚 硬, 含植物化石 ; 老底为中细砂岩 , 平均厚 度 1 30m , 浅灰色, 中粒结构 , 石英长石为 主, 局部含薄层状细砂岩。一般无伪顶 , 局 部见炭质 泥岩 , 厚 度 0 3m, 黑 色, 质 软, 随采随落。 1 2 巷道支护形式 晋煤集团回采工作面巷道大多数采用高 强金属锚杆、金属网、钢带或钢筋梯支护, 用锚索补强。只在地质构造发育, 破碎带或 边角和孤岛区 段采用架棚支护。 2005 年全 公司锚杆支护率达 80 3% 。 2 提高机掘单进的方法和措施 2 1 加快设备更新换代 , 加强检修维护 晋煤集团自 80 年代开始综掘以来一直
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的半煤岩巷。煤层厚度一般在 1 2~ 1 65m, 黑色、块状、性脆 , 以亮煤为主, 具金属光 泽, 煤坚固性系数 f 值为 1 1~ 3 8。煤层中 一般含两层夹矸, 无自燃 发火、煤 尘爆炸。 瓦斯绝对涌出量为 0 15~ 0 42m / min, 属低 瓦斯矿井。二氧化 碳绝对涌出 量为 0 08~ 0 26m3 / min。老顶为中粒砂岩 , 平均厚度为 2 4m, 灰色, 间夹 粉砂 岩层 理。直 接顶 为 K4 灰 岩 或 粉 砂 岩, 粉 砂 岩 厚 度 在 1 2 ~ 2 6m, 灰色, 含黄铁矿; K4 灰岩厚度在 0~
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9# 煤半煤岩巷道的增 多, 暴露出 AM - 50 型综掘机的功率偏小、截割高度低、故障率 高、整体能力不足等弊端。集团公司根据不 同矿井的不同情况 , 分别在古书院矿配备了 EBH - 120 型矮型掘进机 , 凤凰山矿配备了 EBJ- 110 型矮型掘进机, 寺河矿引进美国 久益 公司生产的 12CM 27 型连续 采煤机和 CH DDR 型锚杆 钻车, 成庄 矿 2003 年引进 奥钢联 ABM - 20 型掘锚机进行快速掘进 , 并配备 S- 150J 型掘进机组, 为机掘单进水 平的快速提高创造了条件。 为保证设备正常运转 , 最大程度避免设 备故障对掘进速度的影响 , 公司除加强管理 考核各矿设备开机率外, 还积极与厂家联手 组建设备维修站, 解决了设备换件难、维修 难的问题 , 为保证设备的完好运行 , 确保开 机率创造了有利条件。 2 2 革新掘进工艺 , 优化工艺流程 巷道支护参数的科学选择和掘进工艺革
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巷道的快速施工, 满足回采工作面高产高效 要求。近年来 , 晋煤集团形成了自己的锚杆 支护体系。 ( 1) 非金属支护材料 玻璃钢锚 杆的优 势在于 耐腐蚀、可切 割。高强度玻璃钢锚杆、非金属梯子梁等支 护构件在晋煤集团的使用 , 对保护采煤机截 齿和皮带、防止瓦斯爆炸以及工作面快速推 进起到一定的作用。 ( 2) 新型亲水锚固剂 针对在涌 ( 含 ) 水量大的钻孔内锚固剂 锚固困难、锚固效果差等问题 , 公司自行研 制并生产出亲水锚固剂。亲水锚固剂不仅解 决了这些问题 , 而且加快了含水层中安设锚 杆、锚索的速度。 ( 3) 使用扭矩螺母 扭矩螺母主要有阻尼式、销钉式、压片 式, 扭矩从 30~ 150N % m 不等 , 可实现搅 拌树脂锚固剂、安装锚杆、拧紧螺母的一体 化, 减少了锚杆安装时间。目前扭矩螺母在 王台矿长平井区得到推广应用。 ( 4) 塑料复合式可回收锚杆 塑料复合式可 回收锚杆 属端头 锚固锚 杆, 其主要技术特点是锚杆中的金属杆体与 塑料粘结套用丝扣连接为一体 , 树脂粘接孔 壁与塑料套来达到支护目的。该产品具有可 回收、重量轻、使 用寿命 长、 锚固剂 用量 小、锚固力高、安装方便快捷等特点。 2005 年 8 月在王台矿长平井区 ∀ 2303 综采工作 面切眼和回风顺槽进行试验并获得成功。并 在公司推广应用。 ( 5) 其它新型材料 使用自钻进金属锚杆可取消钻孔、搅拌 树脂锚固剂、等待凝固等环节 , 真正实现了 钻孔、安装、锚固一体化 , 缩短了锚杆安装 时间。塑料模压网不同于普通塑料编制网 , 由于其具有强度大、重量轻、刚性好、成本 低、轻便、抗腐蚀、可切割等优点 , 因此适 应范围广、支护效果好, 还可保证地质勘测 手段的正常使用。
组 9# 煤。采区巷道一般都为沿煤层顶板掘进 晋城矿区位于太行山南麓的泽州盆地, 总面积 903 6 km 2 , 现有古书院矿、王台铺 矿、凤凰山矿、成庄矿、寺河矿五对生产矿 井, 总设计生产能力 1710 万 t / 年。经过 40 多年的开采, 前三个矿的 3 主采煤层资源 已濒临枯竭, 相继进入了末采期, 主采煤层 转为 9# 煤。目前 , 集团公司正在加快以成 庄矿、寺河矿、赵庄矿 新三矿 接替 老 三矿 。其中赵庄矿正在加紧建设, 首采工 作面即将投产。
新是提高巷道掘进速度的关键 , 是提高掘进 单进的主要环节, 也是降低掘进成本、提高 工效的重要手段。为了激励各单位在掘进工 艺上推陈出新 , 大胆推广和运用新技术、新 设备、新成果 , 集团公司连续几年来大力开 展掘进工艺创新竞赛, 对有价值的项目实施 重奖并积极推广, 取得了显著成果。 2 2 1 寺河矿一机多巷使用连掘机 寺河矿井采煤工艺为综采长壁工作面一 次采全 高。由于 矿井瓦斯 涌出量较 大, 为 406 m 3 / min, 工作面顺槽以三进两回布置。 顺槽掘进断面积为 19m 2 , 采用锚、网加锚 索补强支护。针对瓦斯大、产量高、一面多 巷的特点 , 与佳木斯煤机厂合作, 并对该厂 生产 的 S200MJ 型 机 组 进 行 改 造 研 制 出 S200M J 型连掘机 , 在煤巷锚杆施工中采用 一机多巷作业取 得了显著 成效。 该机组从 2004 年 底试 用成 功, 现 有四 台机 组 使用。 施工作业方式是一机多巷采用 S200M J 型连 掘机割煤 , 采用自制锚杆钻机安设锚杆。最 高日进达 32m, 最高月进达 903m , 单机年