关于煤巷掘进中提高锚杆支护效果的探讨

2015-09-18 121 0

   【摘要】我国煤巷锚杆支护快速掘进技术应用中存在的问题主要有煤矿矿区地质条件预测缺失、锚杆支护方法不够合理、支护工作人员技术水平低和锚杆施工工程质量不高等,提高煤巷锚杆支护效果的方法有科学设计锚杆支护方法、推进组合式锚杆支护体系、开发掘锚新机具、合理采用二次支护、注重锚杆支护人员的培训和加强施工工程质量管理等。
 
  在煤巷掘进工作中,快速支护施工工艺已成为提高巷道支护效果、实现快速掘进的关键。然而,锚杆支护作为一种有效的采准巷道支护方式,由于对巷道围岩强度的强化作用,可显著提高围岩的稳定性,加之具有支护成本较低、成巷速度快、劳动强度减轻、提高巷道断面利用率、简化回采面端头维护工艺、明显改善作业环境和安全生产条件等优点,可提高矿井的经济效益,因而成为煤矿企业矿井巷道的一种主要支护形式,代表了煤矿巷道支护技术的主要发展方向。锚杆支护技术虽然经历了几十年的发展,但是仍然有其不完善之处。下面,本文将对我国煤巷锚杆支护快速掘进技术中存在的问题进行探讨,并就如何煤巷掘进中如何提高锚杆支护效果提出一点自己的拙见。
 
  1我国煤巷锚杆支护快速掘进技术应用中存在的问题
 
  尽管在煤矿生产中,锚杆支护技术已经得到了较为广泛运用,并取得了良好效益。然而,由于我国锚杆支护技术起步比较晚,目前,还有多方面因素制约锚杆技术发展,主要表现在以下几个方面:
 
  1.1煤矿矿区地质条件预测缺失
 
  主要表现在对煤矿矿区地质条件的预测发生缺失。众所周知,煤矿矿区的岩体是相当复杂的地质体,因而,在支护设计的时候,需要全面的了解地质体的实际情况。然而,在实践中,很多的煤矿企业在进行支护设计的时候,没有全面的了解围岩的实际情况,忽视了对围岩强度、围岩结构、锚固性等相关参数的测试。这就使得在支护设计的时候,很多的缺点没有被发现出来,忽视采取相应的措施来加强锚杆的支护,由于锚杆支护欠缺牢固,因而容易导致顶板事故的发生。
 
  1.2锚杆支护方法不够合理
 
  主要表现为设计方法不合理,设计比较单一,在实践中,基本上仅有两种设计方法,包括主工程类比法和理论分析法。但是这两种方法存在着缺陷与不足,主要表现为:工程类比法缺乏科学的设计依据,在设计的实践中大多数是凭经验设计。而如果运用理论分析法进行设计的话,由于矿井的实际情况经常发生变化,这就使得理论分析与实际情况存在着很大的差距。另外,运用这两种方法设计出来的支护参数,往往与实践存在着偏差,不能很好的适应工程的实际情况。
 
  1.3支护工作人员技术水平低
 
  从事煤巷锚杆支护作业的人员大多数缺乏专业的技能,平时也缺乏对他们的培训,技术水平不高,难以做好锚杆支护的各项工作。此外,在施工实践中,缺乏对施工人员的监督管理,难以对各项不当操作进行及时有效的管理和控制,使得工程质量难以得到保障。
 
  1.4锚杆施工工程质量不高
 
  在锚杆支护作业的实际中,其工程质量容易受到施工现场情况和地质条件的影响,常常会发生锚杆失效、防水效果不佳的情况。发生顶板破坏失稳之前,常常没有明显的预兆,施工人员难以及时采取措施进行预防,一旦发生事故,往往规模很大,造成的破坏比较大。
 
  2提高煤巷锚杆支护效果的策略
 
  锚杆支护快速掘进技术对煤矿生产实践有着重要的作用,然而,现阶段存在着多方面因素制约了该技术的发展,为了因对这些问题,改进锚杆支护技术,笔者认为可以采取以下策略。
 
  2.1科学设计锚杆支护方法
 
  美国、英国等发达国家的锚杆支护技术发展较快,水平较高,应该重视引进和吸收。在引进国外先进技术的同时,要注重结合煤矿的实际情况,将地应力现场实测值作为前提条件,建立相应的动态设计方法,将地应力学评估、初始支护设计、现场监测、信息反馈、设计的修正和完善有机的结合起来,增强对煤矿区锚杆支护技术的针对性,进一步提高工程质量,保证锚杆支护的可靠性和科学性。另外,在支护设计的时候,还要重视运用现代化技术和现代化设备,对围岩结构进行全方位的测量,加强对围岩的理解,全面了解煤矿矿区的物理学特性,为科学设计锚杆支护做好准备;
 
  2.2推进组合式锚杆支护体系
 
  第一、采用抗破断强度的锚杆。一般使用的螺纹钢锚杆的杆体强度较小,在施工中不适宜采用。可以考虑采用玻璃钢,这样能够增强锚杆的性能,提高锚杆的抗破断强度提高锚杆的支护强度。第二、采用预应力锚杆和锚索、桁架的组合支护。由于围岩不稳定,由于受到软岩层、地层压力的影响,因此,需要采用预应力锚杆和锚索、桁架的组合支护,这样有利于防止巷道变形,防止顶板离层,进而保证支护效果,保证施工质量。第三、规范监督管理,加强监测工作,及时掌握巷道顶板下沉及离层现象,进一步保证锚杆支护的可靠性、安全性,保证支护效果;
 
  2.3开发掘锚新机具
 
  当前煤巷快速掘进的施工方法为:掘进机割煤桥式胶带转载机和固定皮带机运煤敲帮问顶顶锚杆机打顶眼并安装、帮锚杆机打帮眼并安装,实现一次成巷,及时支护。这种方法的主要矛盾是掘进工作面的开机率较低,一般在30%以下,支护时间过长,跟不上机掘速度,影响单进水平的提高。因此发展掘锚联合机组,实现“掘支锚一体化”平行作业,将是加快煤巷锚杆支护单进速度的必要手段。就目前的施工工艺而言,影响煤巷快速掘进的主要因素有两方面:一是掘进机割煤速度;二是锚杆机打眼及安装速度。现在使用的S100及EBJ132型掘进机功率较小,割煤速度较慢,打眼使用的MQT-50型风动锚杆钻机钻进速度慢,维修率较高。因此,要实现快速掘进,一方面要发展应用大功率掘进机,如S200型;另一方面要研制新型锚杆钻机。现在澳大利亚液压工程公司生产的机载锚杆机,拥有ARO4000系列顶锚杆钻机、ARO5500系列帮锚杆钻机等型号,可安装在任何型号掘进机上,以掘进机自身液压系统为动力,具有安全、高效、准确、快速、使用寿命长等优点,能够实现顶帮锚杆的快速安装。它将是我国煤巷快速掘进的又一发展方向。
 
  2.4合理采用二次支护
 
  在施工设计时,考虑到围岩的自身承载能力,以现场监测数据为指导,增大锚杆间排距,先布置低密度锚杆,后路及时进行二次支护,与迎头支护平行作业,使支护强度达到最终支护密度。具体施工时,还要确定二次支护距离迎头的距离。二次支护可采用小孔径锚索或柔性锚杆,以弥补一般锚杆支护的不足,锚固到深层坚硬岩层,增强支护的可靠性。
 
  2.5注重锚杆支护人员的培训
 
  设计和施工是保证锚杆支护质量的重要策略,因此有必要加强对支护人员的培训,提高支护人员的素质。一方面,要加强对支护人员的岗前培训工作,让他们熟练的掌握施工技术,在作业中严格按照相关规定进行操作;另一方面,要注重对支护人员专业技能的培训,让他们掌握专业的技术知识,做好施工的各项工作,保证整个工程的质量。
 
  2.6加强施工工程质量管理
 
  施工质量管理是提高工程质量、保证支护科学合理的重要前提,因此,必须高度重视。具体措施可以是加强对煤巷锚杆支护技术的管理工作、注重质量管理、采取措施加强现场管理工作,在施工的时候严格按照各项要求进行。此外,监督管理部门要积极履行自己的职责,加强对施工的监督管理,进一步保证支护的质量。
 
  3结束语
 
  煤巷锚杆支护及快速掘进技术是煤矿巷道支护技术的主要发展方向,可提高围岩的稳定性,同时支护成本较低、成巷速度迅速、经济效益明显,因此,煤矿企业应该大力发展锚杆支护技术,使其具备科学化、系统化、规范化的要求,达到生产高产高效、安全稳定的目的。

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