煤巷锚杆支护技术的研究与应用.pdf

第3 5 卷第2 期 煤 矿 安 全 2 O 0 4 年2 月 安 全 技 术 文章编号 1 0 0 3 4 9 6 X 2 0 0 4 0 20 0 2 3 0 2 煤巷锚杆支护技术的研究与应用 秦远平 潞安环能股份公司 漳村煤矿， 山西 长治 0 4 6 0 3 2 摘要 介绍了漳村煤矿多年来锚杆支护技术研究、 试验和推广应用的经验， 包括锚杆支护设计 方法改进、 快速施工工艺优化 、 回收技术研究、 监测技术与仪 器完善 ， 材料生产与检测。 关键词 煤巷 ； 锚杆支护设计 ； 快速施工； 监测 中图分类号 1 1 3 5 3 ． 6 文献标识码 B 锚杆支护以其能充分发挥围岩 自承能力而广 泛应用 于煤矿开采等地下工程维护领域 。漳村矿 多年来一直致 力于锚杆支护技术的研究 、 试验和 推广工作。在锚杆 支护设计 、 施 工技术 、 监测技 术 、 材料加工系列化与标 准化及其它相关技术 和 管理方面取得 了诸多成果 ， 成功解决 了大断面、 围 岩松软破碎、 小煤柱、 受地质构造和采动影响的煤 巷支护难题 ， 拓展 了锚杆支护使用范围 ， 为实现高 产高效创造 了良好条件。 1 煤巷锚杆支护技术研究 1 ． 1 巷道 围岩地质力学测试 围岩强度、 围岩结构和地应力测试是锚杆 支 护研究工作的前提和基础 ， 巷道布置 、 巷道支护设 计特别是锚杆支护设计 ， 始终离不开对 围岩地质 力学特征的充分了解。只有对巷道围岩进行地质 力学测试并将测试结果应用于支护设 计 ， 才能保 证巷道布置和支护 设计 的合理性 和可靠性 。为 此 ， 先后对煤岩基本力学特性包括密度 、 坚固性系 数、 弹性模量、 泊松比、 抗压强度、 内摩擦角、 表面 摩擦系数等进行 了逐 一测定。在 测试结果基础 上， 应用模糊聚类分析法进行了采场和巷道围岩 稳定性分类。与煤炭科学研究总院北京开采研究 所合作 ， 进行 了地应力测量、 井下巷道围岩强度测 试和巷道围岩结构观察 ， 较全 面地掌握 了巷道 围 岩地质力学特征 ， 为锚杆支护设计提供 了可靠 的 基础参数。 1 ． 2 锚杆支护设计方法改进 锚杆支护设计 关系到巷道支护 是否安全 可 靠， 以及经济是否合理等重要问题。漳村矿结合 当前 国内外先进技术经验和该矿巷 道特点 ， 确定 “ 动信息处设计法” 作 为 目前锚杆 支护的设计方 法。该设计方法包括五部分 ， 即试验点 调查和地 质力学评估、 初 始设计、 井下监测和信息反馈 、 修 正设计和 日常监测。其 中初始设计以数值计算方 法为主 ， 结合解析法和经验法 ， 根据围岩参数和已 有实测数据确定出比较合理的初始设计 。在大量 数值计算和井下实践经验 的基础上 ， 对初始设计 进行 了提炼和简化 ， 开发了适合于现场工程技术 人员使用的设计软件 ， 使锚杆支护初 始设计既简 单 、 方便 ， 又具有较高的科学性和合理性。 2 锚杆支护快速施工工艺优化及监测 2 ． 1 锚杆 支护快速施工工序的合理安排 锚杆支护施工的主要工序有 割煤后铺 网及 钢筋托梁 、 打锚杆孔 、 组装锚杆、 放置树脂药卷 、 搅 拌树脂药卷 、 等待药卷 固化 、 上紧螺母等 ， 其 中打 锚杆孔、 搅拌树脂药卷 、 上 紧螺母为主要工序 ， 其 余为辅助工序。在锚杆支护过程中采用系统工程 的方法 ， 以锚杆支护施工主要工序钻孔 、 搅拌 树脂药卷、 上紧螺母为主， 考虑辅助工序先后的基 础上， 尽可能安排他们与主要工序平行作业， 合理 利用工时。在锚杆支护施工时 ， 安排多台锚杆钻 机同时作业 ， 并尽可能安排顶锚杆与帮锚杆 同时 作业。 2 ． 2 锚杆 支护快速 施 工的主要 工 艺措 施 23 维普资讯 第3 5 卷第2 期 煤 矿 安 全 2 0 0 4 年2 月 1 钻孔 。先用短钻杆再换长钻杆。钻孔 时 保持推力与钻进速度相匹配， 防止钻杆弯曲及造 成孔壁不光滑而影响锚杆的安装 。在更换钻杆时 不要挪动锚杆钻机 ， 以免第二根钻杆不 能沿第一 根钻杆原有 的轴线进行钻进 ， 使钻孔不能保持直 线 ， 给锚杆安装带来困难。 2 安装锚杆 。不要挪动锚杆钻机 ， 以免锚杆 不能沿钻孔的轴线前进 ， 使锚杆与钻孔的磨擦 阻 力过大 ， 安装 困难。同时 ， 为实现锚杆快速安装 ， 漳村矿 自行研制了快速安装器， 特别针对巷道顶 帮出现 凹凸现象时， 钢筋托梁不 能紧贴煤壁影响 支护效果和安装速度 的现状 ， 设计研制 了专用弯 梁器 ， 实现了快速安装。 2 ． 3 锚杆 支护监测技 术与仪器完善 由于锚杆支护巷道围岩活动状况 的隐蔽性 ， 因此 ， 所有采用锚杆支护 的煤巷都应进 行 日常巷 道矿压与支护监测 。监测的 目的一是井下作业人 员随时观测巷道围岩活动情况 ， 一旦发现异常， 可 及时采取措施 ， 保证安全生产 ； 二是通过监测获得 围岩稳定状况 的信息 ， 为修改、 完善设计 提供依 据。结合现场实际确定漳村煤矿煤巷锚杆支护监 测内容主要 为 巷道表面收敛 、 顶板下沉 、 锚 固区 内外的离层值、 锚杆受力及其分布、 锚杆锚固力、 预紧力等。围绕以上监测 内容 ， 完善 了检测技术 和仪器 ， 如 测力锚杆 、 离层指示 仪、 锚杆拉拔 仪、 力矩扳手等， 并严格 了锚杆监测管理制度 ， 保证 了 锚杆支护监测的正常有序进行。 2 ． 4 锚杆 支护材料生产与检测 锚杆支护材料主要包括锚杆杆体、 托板、 螺 母、 锚固剂、 注浆材料、 钢筋托梁、 金属网、 锚索等。 锚杆支护材料质量对提高锚杆支护质量和安全效 果 ， 降低支护成本 具有举足轻重 的作用。根据材 料来源和加工质量现状 ， 漳村矿先后 投资约 1 0 0 万元进行技术引进和设备投资 ， 已形成锚杆与锚 索加工 、 检测和树脂药卷制作的生产线 。锚杆产 品均经过国家检测中心检验合格， 并通过国家安 全标志认证 ， 达到了锚杆支护材料标准的要求 ， 生 产规模达 3万套 ／ 月 ， 市场前景 良好 。 3 锚杆支护技术的推广应用 漳村矿建井初期 ， 曾在 8 1 0 m水平 的 1 1 、 1 2 采 区煤仓的上仓斜巷 岩巷 内采用 了钢丝绳砂浆 2 4 单体锚杆喷浆支护。1 9 8 3年开始在综采工作面 停采撤架空 间煤壁 采用锚杆支护 。1 9 8 7年在矿 井单轨机车运输的轨道悬 吊过 程中， 成功采用 了 组合锚杆悬 吊机车轨道技术。1 9 9 0年在综采放 顶煤工作面两巷超前支护中开始使用锚棚联合支 护 ， 曾在 1 4 0 7综放孤岛面两巷全 面应用 ， 解决 了 两巷压力超常控制问题。同时在顶煤巷棚式支护 交岔点 ， 为满足单轨吊运行需要 ， 使用了悬吊锚杆 组对交岔点支架进行补 强加 固技术。2 0 0 0年以 来 ， 对煤巷锚杆支护技术进行 了全面 、 系统 的研究 与试验， 推行了高强度锚杆组合支护系统， 并采用 锚索补强。全面采用动态信息设计法， 在 1 3 0 8开 切眼大跨度条件下 ， 进行 了全锚 网支护。切眼断 面达 7 ． 0 mx3 ． 2 m， 端头尾交岔点面积达 7 5 m； 在 1 3 0 8回风巷沿空掘巷和 2 2胶带巷破碎顶煤条 件下， 成功采用了锚杆支护， 巷道断面均为 3 ． 6 m x 3 ． 2 m， 在 1 3 1 0工作面收尾撤架空间采用 了锚 杆支护等， 成功解决了大断面、 围岩松软破碎、 小 煤柱 、 受地质构造 和采动影响的煤巷支护难题 ， 使 漳村煤矿巷道支护技术上 了一个新 的台阶， 全矿 锚杆支护已占到全年总进尺 的 5 0 ％。 4 技术改进及发展方向 随着矿井开采逐步向深部转 移， 煤巷锚杆支 护将成为漳村煤矿 首选 的有效支护手段。为此， 漳村矿将立足于现 已取得的研 究应用成果 ， 借鉴 国内外锚杆支护先进技术 经验 ， 积极稳妥地进行 煤巷锚杆支护技术的推广应用。结合二水平地质 条件复杂特点 ， 补充进行地应力测试和围岩结构 观测， 为锚杆支护设计提供科学可靠的基础参数； 全面采用动态信息设计法作为锚杆支护设计方 法， 并不断丰富完善现场工程技术人员使用的设 计软件， 使锚杆支护设计更具有科学性和合理性； 积极引进和应用 掘锚机组 ， 全 面实现锚杆巷道快 速掘进。深 人开展快 速施工 工艺技术研究 与探 索 ， 对现有临时支护形式进行简化 ， 使综掘锚杆施 工单进突破 1 0 0 0 m／ 月以上。 作者简介 秦远平 1 9 7 2一 ， 男， 工程师， 现在 山西路 安环能股份公司漳村煤矿从事技术管理工作。 收稿 日期 2 0 0 3 一O 7 2 5 ； 责任编辑 梁绍权 维普资讯