淺談錨桿支護巷道的快速掘進

引言
　　伴隨煤炭企業生產規模的逐漸擴大，開采強度的不斷提高，對巷道需求量也大幅增加。煤礦巷道快速、安全、高效地掘進已是煤礦生產的先行條件，也是確保正常的采掘銜接、有效開展瓦斯治理、本質安全型礦井建設的必要條件。隨著我國煤炭生產規模的不斷擴大及現代化機械水平的不斷提高，大中型煤炭企業已逐步走上了集約化、可持續發展的道路，煤礦巷道掘進單進速度已成為礦井邁向現代化瓶頸。
　　1 概況
　　1.1 礦井概況 陽煤集團二礦東距陽泉市約5KM，始建于1951年5月1日，礦井設計生產能力為810萬t/年。
　　1.2 地質基本情況 井田位于沁水盆地東北邊緣，地層走向北西南東，傾向南西。含煤地層為下二迭統山西組及上石炭統太原組，含煤15層，煤層總厚度15m左右。含煤系數為8.4%。主要可采煤層有3#、8#、15#三層，局部可采煤層有3#、6#、8#、9#、12#、13#、15#七層。8#煤層位于太原組頂部，鉆孔揭露煤平均2.8m，屬復雜結構煤層。巖性最明顯的標志是頂板的砂質泥巖，厚約4.5m，深灰色，含砂粒不等，含植物化石，中部發灰色，含鋁質，抗壓強度263-1041Kg/cm2，平均590Kg/cm2。老頂為中粒砂巖，抗壓強度754Kg/cm2。底板為砂質泥巖或泥巖，抗壓強度174-487Kg/cm2，平均369Kg/cm2，老底為淺灰色細砂巖。15#煤層位于太原組底部，鉆孔揭露煤厚平均6.83m，屬復雜結構煤層。直接頂板為泥巖，厚度變化較大，平均厚3m左右，抗壓強度223-910Kg/cm2，平均456Kg/cm2。老頂為細粒砂巖。底板為砂質泥巖或泥巖，抗壓強度618-838Kg/cm2，老底為淺灰色細砂巖。
　　1.3 巷道支護形式 陽煤集團回采工作面巷道支護方式大多數采用高強金屬錨桿、金屬網、鋼帶支護，并用錨索補強。只對地質構造發育及破碎帶或孤島和邊角區段采用架棚支護。
　　2 錨桿支護巷道現場管理技術措施
　　2.1 優化支護工序配置縮短支護工序時間 回采巷道掘進的每個作業循環中，支護工序大約占用全部時間的50%以上，因此縮短錨桿支護工序時間是提高掘進速度的關鍵環節。為縮短支護工序時間，要求掘進工作面必須有2臺頂錨桿機及2臺幫錨桿機同時運轉作業，并要求壓風管及水管必須安裝必要的凈化裝置并有足夠的壓力和流量，確保多臺機組同時作業，其中高壓風管風壓不得小于4MPa，水管水壓不得小于0.3MPa。在日常管理工作中還應加強風水管路的氣密性檢查，杜絕管路漏風而造成的風壓不穩而影響生產。以上管理措施是縮短支護時間提高掘進速度的主要措施。
　　2.2 優化錨桿的支護參數 當前回采巷道頂板的錨桿支護密度為1～2.08根/m2，煤幫的支護密度為1.23～2.04根/m2，其支護密度的變化范圍較大，因此在實際煤巷掘進過程中可根據具體頂、幫煤巖物理特性，靈活、準確地改變支護密度。及時調整支護參數，從而達到最優化施工、縮短支護工序時間、降低支護材料消耗、提高掘進效率的目的。
　　2.3 優化錨桿的支護方式 加強巷道頂板巖性的探測，對于巷道頂板破碎成形不好的巷道，必須采用超前錨桿支護掘前巷道頂板，減少冒頂確保巷道成形；對不處于構造異常區域、圍巖穩定且掘進過程中無片幫現象的巷道，可采用幫錨桿滯后頂部錨桿施工，幫錨桿施工時間可選擇在其他工序作業時進行平行作業，在安全條件允許的前提下，合理加大空頂距和循環進度減少機組移動等輔助時間，提高了掘進速度。
　　2.4 多工序平行作業的合理安排與管理 在巷道掘進作業循環中，割煤與支護這兩個主要工序在當前情況和技術條件下一般只能按序作業，為減短循環作業時間，其他各工序應盡可能多地進行平行作業，如掘進機割煤期間，除保證各運煤環節正常運轉外，還可安排支護工向前運送支護材料，機電工檢修錨桿機具，掘進機膠帶后側補底部幫錨桿，延長壓風、水管路等；如在頂、幫支護作業期間，可以檢修、延長膠帶、電纜，檢修掘進機等并運輸環節故障等；平行作業期間必須專人負責明確分工、加強各工序統一指揮和管理、提前安排好時間，是組織好多工序平行作業的關鍵和重點，否則可能造成各工序間互相干擾，延長循環作業時間。
　　3 錨桿支護輔助管理措施
　　3.1 加強設備的日常檢修維護及設備的備用 對井下生產過程中易壞的設備、部件要多準備井下。遇到損壞及時更換，減少影響時間。如錨桿機、鉆頭、鉆桿等，要配備充足，萬一遇到損壞即刻更換，使打眼、頂錨桿的安裝不受影響，對損壞的設備及部件及時升井檢修。對掘進期間機電設備實行承包機制，由專人負責日常檢修維護，減少設備損壞率，達到提高生產效率的目的。
　　3.2 快速掘進的材料保障 將常用的支護材料及膠帶延長用料及時準備在距煤頭100米的范圍內，在割煤期間的較短時間內，就可以將所有支護材料運到煤頭使用，是保障快速掘進的充要條件。對掘進后期的上千米巷道，采用多臺絞車接力運輸，材料和設備供應尤為困難，當遇到臨時軌道不能及時鋪設，更會影響掘進進度。因此在日常管理中除增加班次運料及鋪設軌道外，可采用底膠帶輔助運輸等措施保障掘進材料的運送，確保錨桿支護巷道的快速掘進。
　　3.3 轉載機橋式膠帶的改進 掘進機掘進過程中通過橋式膠帶輸送機將煤矸轉載到刮板輸送機上，再轉載到膠帶輸送機上，因橋式膠帶輸送機輸送長度較短，掘進期間需要每班延長刮板輸送機，浪費了較多工時，為滿足進尺需要，可將橋式膠帶輸送機延長到15m，采用可伸縮膠帶機取代橋式膠帶輸送機與膠帶輸送機之間的刮板輸送機，使橋式膠帶輸送機機頭安設在可伸縮膠帶機尾上滑行，實現準確送煤，減少安裝刮板輸送機刮板時間，增加掘進效率。
　　4 加強制度管理與員工培訓
　　4.1 加強錨桿支護巷道質量監管 通過使用頂板離層儀及無損錨桿測力計來檢測頂板離層和錨桿受力，監督施工質量、保證支護安全可靠，并根據巷道頂板離層情況及錨桿受力情況對支護效果進行綜合評價分析，通過支護分析結果確定支護方式，優化支護使支護更加經濟、合理。
　　4.2 施工隊組的綜合作業及隊組管理制度 在掘進隊組的施工組織方面采用綜合作業隊勞動組織形式，在施工過程中主要工種和輔助工種組織在一起，相互分工相互協作。建立健全各項規章管理制度，如崗位責任、場交接班、設備維修、質量驗收、技術管理和材料管理制度等，實現隊組管理的制度化、科學化、規范化。在技術管理上，要求各工種堅持正規操作與多工種相互配合平行作業方式學習，是保證實現快速掘進的有效方式。
　　4.3 員工素質培訓 加強技術培訓提高隊組人員素質。錨桿支護巷道的技術性強，其支護方式需要有科學的設計、精心的組織施工和嚴格的質量檢驗來保證，只有多培養一職多能的人才，不斷提高職工正規操作水平和業務素質，才能提高掘進隊組綜合素質，才能實現錨桿支護巷道的快速掘進。
　　結束語
　　當前煤巷錨桿支護及快速掘進技術已取得長足的發展，錨桿支護技術日趨完善，但在現場施工過程中仍存在諸多問題，只有加強推廣錨桿支護快速掘進方法、技術，不斷建立健全錨桿支護巷道施工隊組的管理制度，加強錨桿支護巷道施工隊組員工素質培訓，才能快速推進煤巷快速掘進技術的應用與發展。