论文部分内容阅读
摘要：介绍了鹤矿集团兴山煤矿三水平南二石门中右22层一分层溜子道，大倾角煤层采用拱形锚网索支护技术、工艺。通过实践证明，比采用传统的直角矩形锚网索支护减少了破岩量，比传统的拱形铁棚支护降低了成本，减轻了工人劳动强度，杜绝了安全隐患。掘进速度从原来的月进100m提高到150m以上，实现了快速掘进，缓解了矿井采掘接续紧张状况。
关键词 急倾斜 一分层 拱形锚网索 掘进 支护
中图分类号：F403.6
前 言 鹤矿集团兴山煤矿三水平南二石门中右22煤层，中硬煤，煤层厚度6.2米-8.4米之间，平均煤厚7.3米，煤层倾角36°-56°，平均倾角达到46°，属急倾斜煤层。该22号煤层顶板为完整坚硬Ⅱ类顶板，采用分层开采，设计两个分层。
一、 采用拱形锚网索支护优点
一般情况下，煤巷沿一分层顶板掘送施工时，普遍都是采用直角梯形锚网索支护或拱形铁棚支护形式。这都是相对于煤层顶板倾角小于30°时经常采用的方法，而煤层顶板倾角达到30°以上，中净高一定时，采用拱形锚网索支护就要比直角梯形锚网索支护或拱形铁棚支护要显现出许多优点来。拱形锚网索支护与直角梯形锚网索支护对比图。
1、减少了破岩石量，减少了设备损坏
在采用锚网索支护，每循环进度为1.0米，相同断面的情况下，采用直角梯形支护，破岩量是9.0立方米，而采用拱形支护的破岩量只有7.0立方米，相对来说每前进1.0米就减少了2立方米破岩量。按每月掘进150米计算，每月少破、运岩石300立方米，同时减少了对运输设备的损坏，降低了工人劳动强度。
2、便于施工，增大了有效空间利用率。
正常掘进期间，设计中净高为3.0米，采用直角梯形断面支护时，右上帮高度达到4米以上，很难做到一次成巷。不但给打眼、挂网造成施工困难，而且右上角煤体极易垮落，对右帮壁煤体支护造成很大困难。采用拱形断面支护时，避免了以上的缺点，不但能做到一次成巷，而且增大了巷道的有效空间，为运输、行人、设备检修等提供了更大空间。
3、增加了施工安全性，节约了成本。
采用直角梯形支护的溜子道，右上帮高度达到4米以上，在正常开采时，不但给超前支护造成困难，而且在此范围内很容易造成瓦斯积聚。如果采煤正常采高为2.8米时，采煤沿顶板割煤时会出现留底煤（有台阶）现象。给正常开采造成了许多不利因素。而采用拱形锚网索支护时，则有效避免了这些缺点。正常情况下，如果采用拱形铁棚支护时，每米成本为3600元，而采用锚网索支护时，成本仅为1200元，每米节约2400元。铁棚支护为被动支护，锚网索支护为主动支护，不但节约了成本，而且安全性也大大的增加，为安全生产提供了保证。
二、施工技术规定：
溜子道采用拱形锚网索支护：规格为：净宽5.0m、中净高3.0m；断面积12.8m2，沿22层巷道顶板施工。
（1）顶板支护参数 顶板每排安设7根直径20mm、长2500mm右旋无纵筋螺纹钢，锚杆间排距为800×1000mm，锚杆垂直顶板岩（煤）面，锚索采用17.8×6000mm矿用钢铰线，每3米一对，间距为3.5米，锚索垂直于顶板安设。锚杆、锚索采用端头锚固，每根锚杆使用两卷，每根锚索使用三卷超快型树脂药卷剂锚固。
（2）巷道上下两帮支护参数 两帮各安设4根直径20mm、长2500mm右旋无纵筋螺纹钢，锚杆间排距为800×1000（mm），底角锚杆距底板不大于0.3米，垂直于煤（岩）壁向下与水平方向成30-45度夹角安设。两帮及顶板铺钢筋网，两帮钢筋网必须铺至底板。网与网之间搭接不小于100mm，网与网之间采用铁丝联接，且双丝双扣。每根锚杆用球形铁托板及预紧力螺母各一个，铁托板规格为100×100×5（mm）。
三、选择合理的爆破参数：
爆破效果的好坏直接影响到巷道的快速掘进速度和巷道工程质量。由于该煤层倾角较大，施工过程中需要破顶板岩石施工，而且左半部是岩石，右半部是煤，所以应合理布置炮眼，选择好炮眼装药量。岩石侧炮眼比煤炮眼间距小，炮眼间距为0.4-0.5米，每眼装药量不得大于0.45公斤，周边眼采用光面爆破，每眼装药量不得大于0.3公斤。煤体侧辅助炮眼间距设计为0.6-0.7米，每眼装药量不得大于0.4公斤，周边眼根据煤质软硬程度适当进行内错100-200mm，炮眼间距不得大于0.4米，装药量不得大于0.2公斤，炮后用手刨镐或风镐进行找齐帮顶。掏槽采用楔形通过合理炮眼布置及装药量，避免了超挖、欠挖、片帮和抽顶现象的发生，真正做到了一次成巷，提高了掘进速度，保证了巷道造型整齐美观。
四、施工工艺
该溜子道采用炮掘施工，打眼、放炮和铺网打锚杆是两道最主要的施工工序，占用时间最长。该巷破岩石施工，打眼速度的快慢直接影响了掘进速度，打眼时，在岩石侧使用YT-23凿岩机进行打眼，煤体侧使用MZ-1.2风煤钻进行打眼，进行平行作业，全断面一次打眼、一次装药、一次起爆。实践证明，钻眼速度可提高30～40%，掘进工效可提高10～15%。
巷道支护 放炮后、安装顶板锚杆前，先敲帮问顶，并站在安全地点，用2m以上的金属长把工具由外向里、自顶向帮逐步找掉浮煤悬矸，用4根DN25-250/90型矿用单体液压支护和铁刹杆护顶板联合做临时支护。然后及时将煤矸外运。再进行挂网打锚杆支护。顶板锚杆安装 首先按照巷道中线确定好巷道顶板第一根锚杆位置，每排锚杆由中间向两帮逐根安设。帮锚杆由上向下逐根安设。锚杆的安装必须采用快速安装工艺，既搅拌树脂药卷、上托板、拧螺母一次完成。安装时，必须先将树脂锚固剂推至孔底，然后边搅拌边将锚杆推至孔底。紧固螺母时，用锤或钎子敲打锚杆托板，使其紧贴煤岩面以保证锚杆具有足够的实锚力，螺母必须用气扳机进行紧固，螺母的预紧力不小于120N·m。安装锚杆直径、药卷直径及钻孔直径应符合“三径”匹配原则。锚杆孔深不得超过设计±50mm。
五、 结 论 通过采用大倾角煤层拱形锚网索支护，取得了显著的经济效益和社会效益。实现了快速掘进，有效地缓解了采掘衔接紧张状况，促进了高产高效矿井建设。与以往的施工方法相比，降低了支护成本，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动效率。
关键词 急倾斜 一分层 拱形锚网索 掘进 支护
中图分类号：F403.6
前 言 鹤矿集团兴山煤矿三水平南二石门中右22煤层，中硬煤，煤层厚度6.2米-8.4米之间，平均煤厚7.3米，煤层倾角36°-56°，平均倾角达到46°，属急倾斜煤层。该22号煤层顶板为完整坚硬Ⅱ类顶板，采用分层开采，设计两个分层。
一、 采用拱形锚网索支护优点
一般情况下，煤巷沿一分层顶板掘送施工时，普遍都是采用直角梯形锚网索支护或拱形铁棚支护形式。这都是相对于煤层顶板倾角小于30°时经常采用的方法，而煤层顶板倾角达到30°以上，中净高一定时，采用拱形锚网索支护就要比直角梯形锚网索支护或拱形铁棚支护要显现出许多优点来。拱形锚网索支护与直角梯形锚网索支护对比图。
1、减少了破岩石量，减少了设备损坏
在采用锚网索支护，每循环进度为1.0米，相同断面的情况下，采用直角梯形支护，破岩量是9.0立方米，而采用拱形支护的破岩量只有7.0立方米，相对来说每前进1.0米就减少了2立方米破岩量。按每月掘进150米计算，每月少破、运岩石300立方米，同时减少了对运输设备的损坏，降低了工人劳动强度。
2、便于施工，增大了有效空间利用率。
正常掘进期间，设计中净高为3.0米，采用直角梯形断面支护时，右上帮高度达到4米以上，很难做到一次成巷。不但给打眼、挂网造成施工困难，而且右上角煤体极易垮落，对右帮壁煤体支护造成很大困难。采用拱形断面支护时，避免了以上的缺点，不但能做到一次成巷，而且增大了巷道的有效空间，为运输、行人、设备检修等提供了更大空间。
3、增加了施工安全性，节约了成本。
采用直角梯形支护的溜子道，右上帮高度达到4米以上，在正常开采时，不但给超前支护造成困难，而且在此范围内很容易造成瓦斯积聚。如果采煤正常采高为2.8米时，采煤沿顶板割煤时会出现留底煤（有台阶）现象。给正常开采造成了许多不利因素。而采用拱形锚网索支护时，则有效避免了这些缺点。正常情况下，如果采用拱形铁棚支护时，每米成本为3600元，而采用锚网索支护时，成本仅为1200元，每米节约2400元。铁棚支护为被动支护，锚网索支护为主动支护，不但节约了成本，而且安全性也大大的增加，为安全生产提供了保证。
二、施工技术规定：
溜子道采用拱形锚网索支护：规格为：净宽5.0m、中净高3.0m；断面积12.8m2，沿22层巷道顶板施工。
（1）顶板支护参数 顶板每排安设7根直径20mm、长2500mm右旋无纵筋螺纹钢，锚杆间排距为800×1000mm，锚杆垂直顶板岩（煤）面，锚索采用17.8×6000mm矿用钢铰线，每3米一对，间距为3.5米，锚索垂直于顶板安设。锚杆、锚索采用端头锚固，每根锚杆使用两卷，每根锚索使用三卷超快型树脂药卷剂锚固。
（2）巷道上下两帮支护参数 两帮各安设4根直径20mm、长2500mm右旋无纵筋螺纹钢，锚杆间排距为800×1000（mm），底角锚杆距底板不大于0.3米，垂直于煤（岩）壁向下与水平方向成30-45度夹角安设。两帮及顶板铺钢筋网，两帮钢筋网必须铺至底板。网与网之间搭接不小于100mm，网与网之间采用铁丝联接，且双丝双扣。每根锚杆用球形铁托板及预紧力螺母各一个，铁托板规格为100×100×5（mm）。
三、选择合理的爆破参数：
爆破效果的好坏直接影响到巷道的快速掘进速度和巷道工程质量。由于该煤层倾角较大，施工过程中需要破顶板岩石施工，而且左半部是岩石，右半部是煤，所以应合理布置炮眼，选择好炮眼装药量。岩石侧炮眼比煤炮眼间距小，炮眼间距为0.4-0.5米，每眼装药量不得大于0.45公斤，周边眼采用光面爆破，每眼装药量不得大于0.3公斤。煤体侧辅助炮眼间距设计为0.6-0.7米，每眼装药量不得大于0.4公斤，周边眼根据煤质软硬程度适当进行内错100-200mm，炮眼间距不得大于0.4米，装药量不得大于0.2公斤，炮后用手刨镐或风镐进行找齐帮顶。掏槽采用楔形通过合理炮眼布置及装药量，避免了超挖、欠挖、片帮和抽顶现象的发生，真正做到了一次成巷，提高了掘进速度，保证了巷道造型整齐美观。
四、施工工艺
该溜子道采用炮掘施工，打眼、放炮和铺网打锚杆是两道最主要的施工工序，占用时间最长。该巷破岩石施工，打眼速度的快慢直接影响了掘进速度，打眼时，在岩石侧使用YT-23凿岩机进行打眼，煤体侧使用MZ-1.2风煤钻进行打眼，进行平行作业，全断面一次打眼、一次装药、一次起爆。实践证明，钻眼速度可提高30～40%，掘进工效可提高10～15%。
巷道支护 放炮后、安装顶板锚杆前，先敲帮问顶，并站在安全地点，用2m以上的金属长把工具由外向里、自顶向帮逐步找掉浮煤悬矸，用4根DN25-250/90型矿用单体液压支护和铁刹杆护顶板联合做临时支护。然后及时将煤矸外运。再进行挂网打锚杆支护。顶板锚杆安装 首先按照巷道中线确定好巷道顶板第一根锚杆位置，每排锚杆由中间向两帮逐根安设。帮锚杆由上向下逐根安设。锚杆的安装必须采用快速安装工艺，既搅拌树脂药卷、上托板、拧螺母一次完成。安装时，必须先将树脂锚固剂推至孔底，然后边搅拌边将锚杆推至孔底。紧固螺母时，用锤或钎子敲打锚杆托板，使其紧贴煤岩面以保证锚杆具有足够的实锚力，螺母必须用气扳机进行紧固，螺母的预紧力不小于120N·m。安装锚杆直径、药卷直径及钻孔直径应符合“三径”匹配原则。锚杆孔深不得超过设计±50mm。
五、 结 论 通过采用大倾角煤层拱形锚网索支护，取得了显著的经济效益和社会效益。实现了快速掘进，有效地缓解了采掘衔接紧张状况，促进了高产高效矿井建设。与以往的施工方法相比，降低了支护成本，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动效率。