优化支护方式实现快速掘进
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【摘要】一直以来井下掘进工作难度较大，而支护是影响进度关键因素。因矿工钢支护的难度比较大，支护成本比较高，不但耗费大还影响掘进进度。因此对支护方式优化研究，是相关人士探究的重要课题。本文是笔者依据多年工作经验，对支护方式的优化提出个人见解。
【关键词】快速掘进；支护方式；优化
1、前言
2012年11月，十多天的大雨给山西某煤矿带来事故，井下出现了坍塌事故。事后对这起事故调查发现，问题就出在支护方式上。因此支护留下安全隐患，被雨水长时间浸泡就发了事故。对于井下施工而言，支护非常重要。因此在井下掘进之时，一旦遇到不稳定的围岩就可能造成一系列安全事故。因此，探究支护方式的优化具有现实意义。
2、对支护方式进行优化
2.1锚杆喷射混凝土的支护方式
某煤矿井下的地质构造极为复杂，因井下的推覆构造之影响，围岩比较松软，采用了矿工钢形式支护，不但工程量较大而且基建成本也比较高，平均每米造价达到了3500元左右，直接给掘进造成影响。所以优化制化是该煤矿相关人员探究重要课题。经过有关人员积极探索，采取锚杆喷射混凝土支护极大优化了支护方式，实现了快速掘进。
采用锚杆喷射混凝土的支护方式，应用了管缝式锚杆，又叫摩擦式锚杆或者开缝式锚杆，就是把高强度的钢板卷压制成带纵缝管状杆体，其外径φ38.1mm，使用凿岩机强压入到杆径略小1.5～2.5mm锚孔中。为了方便安装就将打入端制成锥形。当压入之后，因管壁具备弹性恢复力就会挤压孔壁产生出锚固力，这种属于全长锚固型的锚杆。按照围岩形式，锚杆形式多样，有三花形、方形、五花形等。一般比较稳定岩层多采用三花形、方形，稳定性较差岩层大多使用五花形。锚杆的锚入方向应该和岩层面或者主要裂隙面形成较大角度相交，最好是处于正交状态；裂隙面和层面不明显时，锚杆应该垂直锚入巷道周边。锚杆支护布置方式如下图所示：
喷射混凝土支护就是按照设计配合比将水泥、石子、砂及速凝剂进行干拌合料，采用混凝土的喷射机与输料管传送到喷头处和水进行混合，高压下喷射到岩面上进行凝结硬化形成的。这种方式进行支护主要有几个方面的作用，即为填充作用、支撑作用、转化作用及隔绝作用。
采用锚喷支护具备几个方面的优点，其一易操作耗时少，一般支护每根锚杆仅仅耗时5min，延米支护3—5根左右，仅仅需要两个人就能够进行操作；其二成本较低，每根锚杆成本费仅仅三四十元左右，延米支护成本包含混凝土支护成本才四五百元；其三短掘短喷，在自然拱巷道中每掘进到10米之后，就要安排早班十二点之后，喷浆班安排两人，掘进早班人员协助，对巷道围岩实施喷浆支护，每一次能够喷射混凝土的支护长度为10米，在不会对掘进施工造成影响。
2.2优化巷道断面支护方式
某煤矿中的副巷设计时采用了梯形断面，巷道规格为净宽×净高=4.2m×2.6m。所采用的支护方式为小孔径的预应力锚索补强+锚网梁的支护方式。在掘进了200多米之后，因为受到当地地质条件影响，所用支护方式不能够满足巷道支护的需要，因此对该支护方式优化成为了重要问题。依据该巷道煤层顶底板岩性与地质条件，结合原有的支护压力与断面变形量实测总结，提出了优化巷道支护方式方案。
2.2.1巷道断面的规格。从掘机作业空间与巷道有效使用断面进行分析，并且要考虑到预留变形量，因此就需要改进巷道掘进的规格，净宽×净高=4.2m×2.8m，其净断的面积为11.76mm。
2.2.2巷道的支护方式。巷道支护方式依然采用了锚网梁支护，小孔径预应力的锚索加固，但是适当改进了各个环节的支护参数。锚网梁支护示意图如下：
1）顶板支护
顶板上使用了φ22×2400mm左旋式的螺纹钢锚杆配上梯子梁支护，而锚杆的间排距离是800mm×600mm，锚网要全铺密密相连，采用小孔径预应力的锚索加固。
其一对于顶锚杆锚固上应该使用Z2360树脂药卷进行全长锚固，其预紧力不能够低于300N.m，锚固力不能低于12t；锚杆托盘使用了120mm×120mm×12mm加厚的左旋螺纹钢锚杆专用托盘，要紧压在梯子梁两根横梁上，锚杆螺母和球形垫之间要加设尼龙垫圈。
其二顶部梯子梁要应用φ16mm的圆钢焊接长度是420cm金属梯子梁。梯子梁的两端相距两帮的距离必须低于15cm。
其三顶网要铺设上φ6.5mm的钢筋焊接成规格是1500mm×700mm的金属网。当网片相连接时，还要在前后左右搭接上100mm，前后网边采用12#的铁丝形成双连，将每一个网格都连接起来。
2）两帮支护
巷道的两帮应用φ20×2600mm左旋螺纹钢锚杆进行支护，锚杆之间排距应该600mm×800mm，锚网要全铺密连，同时采用小孔径预应力的锚索进行加固。
其一锚杆要使用卷Z2360数值的药卷对锚固加长，而预应力不能够低于200N.m。锚固力不低于8t。锚杆托盘最好使用150mm×150mm×10mm异型帮的锚杆托盘，其内部要加设200mm×200mm×50mm木托盘，将金属网紧压住。
其二帮网使用了10#的铁丝编制出100mm×100mm菱形网格与钢筋焊接的金属网共同形成双层网。当网片相连时，菱形网片就通过铁丝连网，在盘条网的四周要各自搭接100mm，同时网边还要采用12#铁丝进行双连。
3、结束语
总之，对煤矿巷道支护方式进行优化，方法并不是单一的，而是涉及到各个方面。将优化后的支护方式应用到实践中，有效增快井下的掘进巷道施工进度，降低支护成本的费用，严禁操作人员空顶冒险操作，实现了一次成巷与安全生产，有效实现了快速掘进目标。
参考文献
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