1.概述
在巷道掘進(jìn)施工中,支護(hù)工藝占用時(shí)間的比重相當(dāng)大。同時(shí),巷道開(kāi)挖后,要求盡快地對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù),支護(hù)不及時(shí),巷道頂板會(huì)在短時(shí)間內(nèi)會(huì)發(fā)生離層,因此快速支護(hù)施工工藝成為提高巷道支護(hù)效果、實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的關(guān)鍵。
2.改進(jìn)施工機(jī)具
傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)施工工藝中,采用YT-24型風(fēng)鉆打頂板錨桿眼,幫錨桿眼采用ZMS60型風(fēng)煤鉆打眼,風(fēng)動(dòng)錨桿安裝器攪拌安裝錨桿,人力扳手預(yù)緊。
為了提高錨桿支護(hù)過(guò)程中的鉆眼速度,減少支護(hù)工藝占用的時(shí)間,各煤炭企業(yè)從打眼、攪拌、預(yù)緊機(jī)具上入手,積極推廣應(yīng)用新設(shè)備,推行大功率設(shè)備,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,選擇合適的配套機(jī)具。
錨桿鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn):①鉆機(jī)機(jī)體設(shè)計(jì)合理,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便;②鉆進(jìn)打眼時(shí),震動(dòng)力小,減輕對(duì)巷道圍巖的破壞;③鉆進(jìn)速度快,保證了巷道圍巖的及時(shí)支護(hù),有利于控制巷道圍巖的變形;④鉆進(jìn)速度快,縮短了錨桿支護(hù)時(shí)間,提高了掘進(jìn)速度。
經(jīng)過(guò)試驗(yàn),確定合理的搭配機(jī)具:根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖情況,在頂板為砂巖的情況下,應(yīng)用MYT-120型液壓錨桿鉆機(jī)進(jìn)行頂板錨桿眼的鉆孔、頂板錨桿的攪拌安裝;在頂板為頁(yè)巖時(shí),采用MQT-120型風(fēng)動(dòng)錨桿鉆機(jī)進(jìn)行頂板錨桿眼的鉆孔、頂板錨桿的攪拌安裝。緊固螺母采用風(fēng)炮;在煤巷、半煤巷,幫部則采用7665型風(fēng)鉆鉆孔,采用防突鉆機(jī)攪拌幫錨桿,緊固螺母采用2600型氣動(dòng)扳手。
傳統(tǒng)的風(fēng)鉆打眼,每打一個(gè)錨桿眼需5~7分鐘,采用錨桿鉆機(jī)每個(gè)錨桿眼則只需要約50秒的時(shí)間,每個(gè)錨桿眼孔節(jié)省時(shí)間5分鐘。打眼時(shí)間短,支護(hù)及時(shí),對(duì)巷道圍巖的控制起到了非常重要的作用。另外,采用風(fēng)鉆打眼,打眼時(shí)風(fēng)鉆沖擊力強(qiáng),震動(dòng)力大,對(duì)巷道圍巖的破壞嚴(yán)重,采用錨桿鉆機(jī)打眼,則避免了該問(wèn)題,錨桿鉆機(jī)打眼時(shí),均勻鉆進(jìn),基本無(wú)震動(dòng)力,不會(huì)對(duì)圍巖造成大的破壞。尤其是二層煤復(fù)合頂板,采用錨桿鉆機(jī)后,打眼時(shí)間短,支護(hù)及時(shí),圍巖及早得到控制,支護(hù)效果明顯加強(qiáng),巷道失修率大大降低。
同時(shí),錨桿使用機(jī)械安裝,安裝可靠性高,避免了人工操作的隨意性,保證了安裝質(zhì)量。避免了過(guò)去錨桿使用扳手人工緊固時(shí)隨意性強(qiáng),難以保證足夠的預(yù)緊力等問(wèn)題。
3. 優(yōu)化施工工藝
3.1確定最佳鉆機(jī)位置
經(jīng)多次試驗(yàn),錨桿鉆機(jī)位置放置在巷道中心線偏上幫0.4米位置最為合理。在此位置,不用頻繁移動(dòng)鉆機(jī),將頂板的錨桿眼孔按規(guī)定角度打出,提高打眼速度,降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.2長(zhǎng)短釬交替使用:
為提高錨桿鉆機(jī)的速度,在鉆孔時(shí),首先使用1.2米的短釬將頂板眼孔一起鉆出,然后換用2.4米的長(zhǎng)釬,將眼孔加深至要求眼孔位置。解決了原有1.0米標(biāo)準(zhǔn)釬子完成鉆眼需多次換釬的情況,提高了鉆進(jìn)效率。
3.3合理搭配不同直徑鉆頭:
為防止卡鉆,提高換釬時(shí)的速度,短釬配直徑32mm的鉆頭,長(zhǎng)釬配直徑28mm的鉆頭。
4.錨桿快速支護(hù)施工工藝的試驗(yàn)應(yīng)用
隨著開(kāi)采深度的加大,深部巷道圍巖已明顯顯現(xiàn)出了軟巖的特性,開(kāi)掘巷道放炮以及支護(hù)打眼所造成的震動(dòng),都不同程度的對(duì)圍巖造成破壞,不利于圍巖的控制。傳統(tǒng)的錨桿孔眼鉆打機(jī)具采用風(fēng)鉆,在深部巷道中,它的缺點(diǎn)更加明顯。
新汶礦區(qū)老礦井目前開(kāi)采二層、四層、十一層和十三層,各煤層的圍巖條件差別很大,需根據(jù)各煤層的頂板條件分別采用不同的鉆孔機(jī)具。
二層煤:全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層,煤層平均厚度2.2m。典型的復(fù)合頂板,偽頂為砂質(zhì)頁(yè)巖,厚度0~2.1m,平均1.22m;其上為砂質(zhì)頁(yè)巖,硬度較小,平均厚度3.15m;再上為煤1,不穩(wěn)定,1~3層,平均厚度1.35m;再上為老頂,細(xì)砂巖,平均厚度5.2m。
四層煤:煤層平均厚度2.6m,頂板為砂質(zhì)頁(yè)巖,深灰色,局部破碎,平均厚4.50 m;其上為粉砂巖,灰色,水平層理發(fā)育,厚7.20m;再上為煤3,厚0.53m。。
十一層煤:煤層平均厚度1.53m,直接頂板為深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖,厚度4~8m;老頂為石英砂巖,厚約18m。
十三層煤:煤層平均厚度1.31m,直接頂板為石灰?guī)r,厚度6.2~8.1m,平均厚度7.0m。
針對(duì)錨桿鉆機(jī)的特點(diǎn),我們首先考慮在回采巷道應(yīng)用。目前新汶礦區(qū)老礦井的回采巷道掘進(jìn)主要集中在二層、四層、十一層和十三層,根據(jù)各煤層的頂板巖性,結(jié)合錨桿鉆機(jī)的適用條件,選擇合適的巷道進(jìn)行試驗(yàn)應(yīng)用,以后又相繼在其他掘進(jìn)工作面推廣使用。
目前,新汶礦區(qū)老礦井二、四、十一層煤普掘巷道已普遍推廣應(yīng)用錨桿鉆機(jī),正逐步在錨網(wǎng)噴巷道推廣。
同時(shí),在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),由于錨桿鉆機(jī)沖擊力小,不適合于在f>6以上硬巖層中應(yīng)用,十三層巷道頂板(灰?guī)r)目前就不適合采用錨桿鉆機(jī)。
5.結(jié)論
通過(guò)改進(jìn)錨桿施工機(jī)具,優(yōu)化錨桿施工工藝,極大提高了錨桿支護(hù)過(guò)程中的鉆眼速度,縮短了支護(hù)工藝所占用的時(shí)間,提高了巷道的掘進(jìn)速度,有利于緩解緊張的采掘接續(xù)。應(yīng)用錨桿鉆機(jī)鉆孔,鉆進(jìn)速度均勻,基本無(wú)震動(dòng)力,對(duì)圍巖不會(huì)造成大的破壞,增強(qiáng)了支護(hù)效果,提高了巷道錨桿的支護(hù)質(zhì)量,降低了巷道的維修量,具有很大的經(jīng)濟(jì)和安全效益。