“三高一低”現(xiàn)代錨桿支護(hù)，效果怎么樣？ ―――陽(yáng)煤集團(tuán)新景公司創(chuàng)新巷道支護(hù)技術(shù)側(cè)記 —— 文章正文2017-05-25

 一直以來，巷道支護(hù)都是煤礦安全生產(chǎn)的重要保障。隨著煤礦開采延伸，制約巷道支護(hù)的各種不利因素也隨之增加。因此，探索研究新型巷道支護(hù)技術(shù)成為煤礦技術(shù)創(chuàng)新的一項(xiàng)重要課題。

山西陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)新景公司與煤炭科學(xué)研究總院巷道礦壓與支護(hù)研究所合作，率先開展新型巷道支護(hù)技術(shù)試驗(yàn)。此技術(shù)通過更換支護(hù)材料、改變支護(hù)力學(xué)性能等手段，踐行了高強(qiáng)度、高剛度、高可靠性與低支護(hù)密度“三高一低”的現(xiàn)代錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)理念，在保證支護(hù)效果的前提下，顯著加快了巷道掘進(jìn)速度，提高了工作效率。

截至目前，新景公司共完成了3個(gè)主采煤層的巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)參數(shù)測(cè)試和7條巷道的支護(hù)優(yōu)化試驗(yàn)及推廣應(yīng)用，累計(jì)施工2600米。

巷道支護(hù)技術(shù)亟待突破

新景公司位于山西省陽(yáng)泉市西北部，主采3號(hào)、8號(hào)、15號(hào)煤，均為優(yōu)質(zhì)無煙煤。井下全部采用綜合機(jī)械化采煤，其中3號(hào)煤層、8號(hào)煤層為普通綜采，15號(hào)煤層為低位放頂開采。因?yàn)?5號(hào)煤層是6．5米厚煤層，且煤質(zhì)軟，以往頂板支護(hù)均采用全錨索進(jìn)行施工，支護(hù)密度大，鉆眼工程量大，支護(hù)成本高，掘進(jìn)效率低，巷道支護(hù)技術(shù)亟待突破。

為此，新景公司開始鉆研如何將更好的支護(hù)技術(shù)應(yīng)用到這樣的厚煤層中。他們經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)研，找到了煤科總院巷道礦壓與支護(hù)研究所。2016年6月1日，新景公司與巷道礦壓與支護(hù)研究所共同合作的新型巷道支護(hù)技術(shù)試驗(yàn)項(xiàng)目正式啟動(dòng)。

根據(jù)礦井實(shí)際情況，新景公司決定先在15號(hào)煤層巷道進(jìn)行該技術(shù)的試驗(yàn)。他們成立了新型巷道支護(hù)項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)組，制定了施工方案，通過井下現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、同類型巷道變形破壞情況統(tǒng)計(jì)分析、巷道圍巖結(jié)構(gòu)窺視、錨桿錨索錨固力試驗(yàn)、新型支護(hù)材料優(yōu)選、新型施工機(jī)具性能檢測(cè)等前期工序，為初始設(shè)計(jì)提供了可靠的參數(shù)。

加強(qiáng)支護(hù)，材料是關(guān)鍵

“要想提高支護(hù)效率，加快掘進(jìn)速度，必須在保證支護(hù)強(qiáng)度和巷道安全的前提下，減小支護(hù)密度，降低單位面積上的錨桿數(shù)量。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李育鵬說。

在對(duì)原有支護(hù)材料力學(xué)性能分析的基礎(chǔ)上，該項(xiàng)目的研究人員通過改進(jìn)支護(hù)材料以提升支護(hù)材料力學(xué)性能。他們找到并應(yīng)用了高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿、拱形錨桿錨索托板、加箍錨索等多種新型支護(hù)材料，替換原有材料。

研究人員將巷道預(yù)緊和檢測(cè)機(jī)具更新?lián)Q代，應(yīng)用扭矩倍增器增加錨桿的扭矩，使錨桿扭矩由原來的頂150牛米、幫120牛米統(tǒng)一提高至400牛米；使用高性能錨索張拉機(jī)具增大了錨索的預(yù)緊力，由160千牛提高至250千牛。

通過實(shí)施這一系列措施，試驗(yàn)巷道的支護(hù)質(zhì)量提高了，也滿足了巷道支護(hù)的強(qiáng)度要求，從原有弱主動(dòng)支護(hù)改變?yōu)閺?qiáng)主動(dòng)支護(hù)，保證了巷道圍巖的穩(wěn)定性。

“僅加大支護(hù)強(qiáng)度是不夠的，我們還要保證試驗(yàn)效果的可靠性。”李育鵬說，“我們利用錨桿拉拔器對(duì)錨桿錨固力進(jìn)行抽檢，做非破壞性拉拔，檢測(cè)錨桿錨固力達(dá)到150千牛即為合格；使用數(shù)顯扭矩扳手對(duì)錨桿扭矩進(jìn)行抽檢，檢驗(yàn)指標(biāo)達(dá)400牛米才算合格。同時(shí)，我們根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析錨桿受力和巷道圍巖位移分布，全面了解支護(hù)狀態(tài)，保證巷道安全。”

礦壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，該公司采用新型巷道支護(hù)技術(shù)后，巷道表面位移量與原支護(hù)相比降低了48％，巷道圍巖得到了有效控制，巷道支護(hù)收到了預(yù)期效果。

支護(hù)好了，效率高了

“在整個(gè)新型巷道支護(hù)技術(shù)的試驗(yàn)過程中，遇到最棘手的問題就是施工人員剛開始對(duì)新型支護(hù)工藝不熟悉，導(dǎo)致工程質(zhì)量不高，新型機(jī)具扭矩倍增器易損壞，使用壽命短，返廠維修周期長(zhǎng)，影響了項(xiàng)目的施工速度。”談起新技術(shù)試驗(yàn)過程中遇到的困難，新景公司生產(chǎn)技術(shù)部新型巷道支護(hù)項(xiàng)目技術(shù)員李博強(qiáng)說。

針對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，項(xiàng)目研究人員在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)工人進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況改進(jìn)支護(hù)方案，嚴(yán)格把控巷道施工質(zhì)量。研究人員對(duì)扭矩倍增器進(jìn)行拆解研究，并形成了一套自己的維修方法，解決了返廠維修周期長(zhǎng)的問題，施工效率大幅提高。

最新數(shù)據(jù)顯示，新景公司15號(hào)煤層采空側(cè)的二次動(dòng)壓巷道掘進(jìn)采用新型巷道支護(hù)技術(shù)后，強(qiáng)度比原來的支護(hù)方式增大了149％，支護(hù)成本大幅降低。巷道支護(hù)強(qiáng)度增大，使得巷道掘進(jìn)速度大幅加快，采掘銜接緊張的局面得到緩解。