新城煤矿锚杆支护技术应用.doc

新城煤矿锚杆支护技术应用 摘 要本文较全面的总结了新城煤矿锚杆支护现状，分析并指出了推广应用过程中存在的问题，从生产现场应用技术及管理角度提出了新城煤矿进一步加快推广应用煤巷锚杆支护的对策。 关 键 词新城煤矿 煤层巷道 锚杆支护 1、概 况 新城煤矿位于鸡西煤田北部含煤条带中部，隶属于黑龙江省鸡西市城子河区，距鸡西火车站北约9.5公里。 1. 本矿区位于鸡西煤田北部条带中部，根据钻孔资料及出露在井区范围内的地层，由下而上分别为原古界麻山群，中生界上侏罗系和白垩系以及新生界第四系冲积层。本区开采煤层为城子河含煤组，全区可采煤层有1、2、3、4、24、25、29、36A8个煤层，局部可采有7、27煤2个煤层，地质储量为5700万吨，可采储量为3106万吨， 煤层倾角小于30度，开拓方式采用斜井盘区式，矿井辅助运输为1吨矿车。矿井巷道大部分布置于煤层中，2007年计划进尺23000米，其中煤巷2000米，半煤岩1020米，岩巷800米，煤巷全部采用锚杆支护。 如今，新城煤矿锚杆支护由单一的锚杆发展到锚网、锚网梁、锚网梁索等联合支护形式，取得了很好的经济效益。 2、煤巷锚杆支护现状 2.1、煤巷锚杆支护的应用范围 目前，新城煤矿煤巷锚杆支护主要应用于煤及煤层顶板，属于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类稳定性围岩，少量应用于Ⅳ、Ⅴ不稳定巷道中，在基建期间矿区少部分采用全长锚固类，如在1煤总回采用管缝式锚杆、全长水泥锚杆；以前大部分采用集中锚固类，有水泥、树脂两种，2006年全部采用树脂。从巷道类型看有工作面运输、回风、切眼、盘区集中运输、回风、辅运、矿井主运、辅运、回风，。 2.1.1、一般情况下巷道支护 由于全矿区地质条件简单、煤层赋存条件好，巷道采用煤层巷道，围岩完整性较好，层理不发育，煤体抗压、忍性强度较高，锚杆支护常以悬吊树脂锚杆端锚为主，杆体一般用φ16mm、φ18mm、A3圆钢加工而成，一部分采用变形钢筋（建筑用螺纹钢），长度一般为1.6m 、1.8m；锚索采用多股钢绞线，长度一般为6.0米左右；顶板配以钢筋梁，w型钢板钢带；两帮采用木锚杆、可回收金属锚杆。 2.2、锚杆支护结构形式 锚杆支护的结构形式主要有单一锚杆、锚杆网、锚杆钢带梁、锚杆网钢带梁、锚杆网钢带梁点柱（单体）、锚杆 网钢带梁架棚喷浆等形式。形式的选择主要取决于巷道围岩的性质，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类较好的围岩巷道中一般选择单一锚杆，随着围岩条件的变化程度及断面增大，Ⅳ、Ⅴ类围岩巷道采用锚杆钢带梁、锚杆网钢带梁锚索等其他支护形式。锚杆间排距在炮掘巷道锚杆布置有多种形式，有三花、五花、矩形等多种形式，间距一般情况下为1000*1000mm、1000*1200mm，巷中锚杆角度一般为垂直，两角锚杆根据钻孔机具，一般在65度以下，以锚杆能锚固到巷道两邦煤壁上方里部为宜。1200mm。 2.3、锚杆材料 锚杆材料一般采用圆钢加工而成，屈服强度为240MPa，抗拉强度为380MPa，杆体直径在φ16-18mm，锚杆破断力在100KN。变形螺纹钢φ18mm锚杆，经实验室检测锚杆破断力在190KN，随着矿井的发展，逐步向深部延伸，根据现在锚杆支护技术发展，矿区也将无纵筋、左旋、自带丝扣矿用螺纹钢成为锚杆杆体。 2.3.1、锚杆杆体 以前锚杆加工厂多，一般采用切削式来车丝扣，经过加工后锚杆杆尾直径缩小，锚杆实际破断力减小3-5，锚杆从端头上分有两种，一种是φ35mm，另一种是φ23mm，端头锚固长度有350mm、390mm、800mm等几种。 锚杆杆体大多数采用φ16-18mm、A3的圆钢，杆头作左麻花，用垫片制作止挡圈。φ18mm变形钢筋锚杆常用建筑螺纹钢来加工，少量采用无纵筋矿用螺纹钢，锚杆杆体加工简单，端头常切割成45度斜面，或锻成正方体。但钢筋杆体锚固段抗拉强度高，杆体阻力大，不单独作麻花端头，本身螺纹、锚固剂、煤（岩）孔成为一个整体，常用在φ28mm小钻孔内，帮上锚杆一般采用木锚杆或金属可回收锚杆。锚索直径为φ15.24mm，采用多根钢绞线，最大锚固力为260KN，预紧力为120KN，锚固长度为800mm，钻孔直径为φ28mm，锚索长度为6.0米，钻孔采用风动锚索（杆）机。 2.3.2、螺母 以前对锚杆螺母未引起足够的重视，经过现场冒顶事故分析，螺母扣破坏引起锚杆失效占一定比例，普通螺母强度应引起足够重视。现在一般锚杆采用高强度、高度在20mm专用螺母；杆体采用矿用螺纹钢后，相配套应采用专用大螺距、粗牙螺纹螺母。 2.3.3、锚固剂 以前，锚固剂有水泥、树脂两种。在2006年矿区引进了树脂锚固剂以适应各种锚杆、锚索要求。在树脂锚固剂使用过程中，进行大量的技术性能测试及现场拉力测试，各类锚固剂技术性能达到预期效果，常用大量生产锚固剂有快（k）、中（z）两种，常用型号有3525、2335型。 2.3.4、锚杆托板、梁、网 锚杆托板以前一直采用厚度为12mm、φ100mm铸铁托板；现大部分采用抗压、拉强度大的铸钢托板，厚度为10mm，规格为120*120mm；锚索托板一般厚20mm，规格为250*250mm。 锚杆支护在基建期间，少量采用w型钢带，用薄钢板制成，钢带上有钻孔，钻孔形式为圆形，有很好的支护效果，但成本高。现在钢带采用φ14-16mm圆钢加工而成，宽度为100mm左右的梯子型钢带梁，长度一般等同于巷道宽度，钢带梁上用同等规格材料的圆钢焊制方孔，方孔位置与锚杆相对应，以确保每根锚杆皆通过方孔锚入围岩中。 网是锚杆支护的辅助支护材料，应用较多的是普通经纬、菱形金属网，以前少部分外购双抗塑料网，网片尺寸一般与巷道掘进循环进尺、巷道宽度模数相适应，以方便操作使用。 2.4、锚杆支护机具 在炮掘巷道工作面采用石家庄煤机厂生产的MQT-50C系列风动锚杆钻机，锚索机采用江阴矿山器材厂生产的MQT-85J-33风动锚索（杆）机，搅拌器具用以上锚杆机。 3、高强度锚杆支护技术的应用 新城煤矿是一个新型矿区，顺槽长度均为700米，，一般采用锚杆、网等联合支护。运顺由于受相邻工作面采动影响，顶板下沉量大，片帮严重，运顺使用带来困难。根据这一情况，在原来支护基础上采用高强度锚杆、锚索补强支护。两边锚杆长度为1.8米，一侧邦锚杆在回采侧，采用金属可回收锚杆，锚杆长度1.6米，锚杆间距1.0米 ，锚索为多根钢绞线树脂锚固，长度为6.0米，采用上述支护后，顶板下沉量小于200mm，锚杆受力小于40KN，表明锚杆、锚索支护显著，减小了巷道围岩变形，保持了巷道的安全状态。同时表明锚杆支护设计比较合理，节约了锚杆支护材料，详见附图。 4、新城煤矿锚杆支护存在的主要问题 4.1、进一步提高对锚杆支护的认识 锚杆支护观念大大更新，过去认为巷道围岩应力集中，变形大，顶板破碎的巷道不应使用锚杆，而新的锚杆支护实践证明解决这类巷道支护的根本出路是锚、梁、网、索支护这一主动支护形式。 运顺、回顺煤层赋存条件好，煤顶稳定，顶煤厚度大于0.5米的情况下，工程技术人员一般会在掘进中不够重视锚杆支护质量，会减少锚杆支护强度，新城煤矿运顺在回采中发生多次冒顶，除了煤柱间距小原因外，同锚杆支护质量有很大关系。 煤巷锚杆支护除能降低巷道支护成本及巷道服务期内的费用（平均每米巷道节约50 元），提高巷道掘进速度（50），减少工人劳动强度，更重要的是它能够有利于回采工作面上下出口维护，使工作面推进速度大幅度提高，同时还缩短了综采工作面搬家倒面时间，提高单产，综合经济效益显著。 4.2、锚杆支护理论 矿不同程度都进行了各种各样的锚杆支护研究，以后应进一步加强煤巷锚杆支护推广应用的领导，科学地对待煤巷锚杆支护技术的发展，组织人员进行矿压观测，开展各种行之有效的实验研究，摸清围岩的矿压规律，因地制宜地确定锚杆支护参数和结构，建立一套能够指导矿区锚杆支护理论，编制出矿区锚杆支护技术规范。 5、加快锚杆支护推广应用采取的对策 1、矿区范围内要解放思想克服习惯势力，提高对煤巷锚杆支护的认识，学习其他国家先进经验，加大推广煤巷锚杆支护技术力度。 2、每年在专项基金中，专列煤巷锚杆支护科研，配套设备、仪器仪表，复杂条件下推广煤巷锚杆奖励等经费，用于激励煤巷锚杆支护的推广应用。 3、在提高锚杆锚固水平同时，合理确定锚杆参数、布置方式，减少成本的支出。 4、对已建立的锚杆支护材料厂进行进一步改造，生产同锚杆机具相适应、体积小、重量轻的液（气）动扳手、搅拌连接卡具等辅助机具；同太原煤科院合作尽快将进口锚杆机钻具国产化，以满足矿区发展需要。 5、锚杆支护是巷道支护的主要形式，矿区培训中心要加大对于工人、一般工程技术人员的培训，使得能够跟上矿区生产发展需要。 6、锚杆支护监测监控手段 现场监测监控是煤巷锚杆支护技术的重要组成部分，也是锚杆支护动态信息设计方法的核心内容之一，原来对此项工作开展的较少，只进行简单巷道表面位移测量，锚杆拉拔抽检。随着条件具备，在现场围岩强度测量和对巷道围岩岩性和强度分布状况了解的基础上，结合今年所购置的多点位移计、顶板离层指示仪、测力锚杆及时修改完善一些重大锚杆支护设计，为矿区更好的服务。