锚杆巷道探顶杆的技术改进及效果分析

文/刘翠

锚杆巷道探顶杆的技术改进及效果分析

文/刘翠

煤矿巷道掘进工程施工采用锚杆支护工艺，是现代煤矿支护的一种重要支护方式。采用锚杆支护具有主动性支护、有效强化围岩强度和保持围岩稳定，施工简单、成本较低、安全可靠、改善作业环境等优点，现已成为世界各国煤矿巷道支护的一种主要工程施工形式。

一、技术改进概况

煤矿锚杆巷道支护，目前大量采用螺纹钢锚杆探顶杆支护工艺支护，实际巷道掘进工程中，其支护施工工程效果较以往传统的架棚等支护工艺更具显著优点：变被动支护为主动支护；及时有效地控制围岩应力；带来良好的安全效益、经济效益和社会效益。

工程实践中，螺纹钢锚杆探顶杆支护工艺虽然比较成熟，但仍然面临着工作面空顶下的临时支护这一难题，不仅使现场施工难度加大、作业强度增高，而且劳动效率低、效益差，同时安全生产条件也有所恶化。

因此，在推广应用螺纹钢锚杆探顶杆支护工艺时，怎样才能有效解决工作面空顶下的临时支护这一难题，已经成为了这项支护技术能否推广应用的关键，并因其影响的广泛性、重要性，成为煤矿专业工程技术人员广泛关注和研究探索的新问题。

针对这一难题，在全面掌握了螺纹钢锚杆探顶杆支护工艺技术的基础上，山西煤炭运销集团兰煜煤业有限公司结合矿井巷道掘进工程实际，针对螺纹钢锚杆探顶杆支护工艺技术中关于探顶锚杆的结构，重新进行了可伸缩探顶锚杆的结构设计、零部件加工制作、结构组装和改进等技术革新，专门研究并发明了可伸缩探顶锚杆技术。并在矿井的巷道支护工程作业中，对这一新技术进行了工业性实验。经过对专用零部件、专用工具、作业流程的确定，实现了可伸缩探顶锚杆操作工艺定型，确定了可伸缩探顶锚杆技术的各项技术指标优势。随之，在矿井的巷道掘进工作中，向专业工程技术人员推广采用了可伸缩探顶锚杆技术，较好地解决了工作面空顶下的临时支护这一难题。不仅明显降低了工人作业的劳动强度，提升了施工作业的安全性，而且显著提高了施工效率，加快了施工进度，取得了良好的经济效益和社会效益。

二、技术对比分析

1.制作工艺对比

原工艺中，使用的探顶杆每根均采用3．2米长、直径50mm(2吋)的铁管；利用套环将其固定在顶板锚杆上，并及时前探；利用刹杆刹严接顶；套环采用内径100mm（4吋）的法兰盘结构，其上部焊接有M20螺母一个；套环分别用螺纹连接，固定在第一排钢带与第二排钢带的锚杆上；每个循环两个套环同时前移一次。

新工艺中则采用可伸缩探顶杆，即在每根探顶杆上采用一根2．2m长、直径62.5mm（2．5吋）铁管（一般称为主杆）和一根2．2m长、直径50mm（2．0吋）铁管（一般称为副杆）。将主杆、副杆相互插装在一起，组合制作而成。副杆全部伸出时，其最大伸出长度为3．8m；副杆全部缩回时，其完全缩回后的最小长度为2．5m；副杆伸出后，在主杆上可以利用穿销结构将副杆固定住，以锁定防其回缩；套环采用了内径100mm（4吋）的法兰盘，在它上面焊接了M20的螺母一个；套环则分别拧装在第一排钢带和第三排钢带的锚杆上。每个循环及时前移一个套环。

2.操作工艺对比描述

原工艺使用的探顶杆，在每次放炮后须将探顶杆及时前置（即将整个探顶杆前伸）到工作面，继而使用适当长度的刹杆刹严接顶；随后开始打滑楔眼、挂滑子、出货（即装载、运输、清理工作面等专业工序的俗语表述）；待出货完成后，将探顶杆再往后撤，之后打注锚杆；待打注完成后，探顶杆再次前置（即将整个探顶杆的杆身一起向前推进，）到工作面顶端后，再次用刹杆刹严接顶；如此重复可以不断进行循环工作。

新工艺使用了安装有套装在一起的主、副杆，即可以任意调整伸缩长度的探顶杆（其结构如前所述），在每次放炮后，可以极方便地将探顶杆中的副杆从主杆中及时伸出所需要的长度，前探至所需要的位置，然后利用锁紧螺母锁定，并用刹杆刹严接顶；然后开始打滑楔眼、挂滑子、出货；待出货完成后，可以松开锁紧螺母，将探顶杆的副杆及时缩回至主杆中；接着打注锚杆，打完后，开始前移探顶杆的主杆（此时探顶杆的副杆仍然缩回在探顶杆的主杆中）。前移时，首先将探顶杆主杆上位于后面的一个套环取下，并利用螺纹连接拧在工作面的第一排钢带上，之后前移主杆并前窜到工作面最小空顶处，用刹杆刹严接顶。如此重复操作，就可以不断进行循环工作。

3.使用效果对比分析

原工艺的探顶杆在每个工作循环中需要前后移动两次，并且每个循环移动时，探顶杆上的两个套环均须前移，先卸下套环往前移，之后再拧装在锚杆上，然后再上探顶杆。工序繁琐，效率低下。

新工艺中，使用了可伸缩探顶杆，每个循环只需前移一次探顶杆主杆，并且每次前移时只须卸下一个套环即可。当工作面达到最大空顶时，只须伸出副杆即可。操作简单、安全、快捷、高效。

4.经济效益对比分析

新工艺的关键，是改进了探顶杆构件，形成可伸缩探顶杆。它结构简单，制作容易；重量轻，操作方便；操作步骤简洁，容易学习使用；同时安全可靠。全面推广应用这项技术，既大幅减轻了工人的劳动强度，又节省了工序循环时间，提高了效率，增强了安全性。

新工艺有效节约了材料，降低了成本。原工艺使用的探顶杆由于杆体较长，且不便于移动。尤其开拓岩石巷道时，几乎每个工作班（组）都要损坏一副。山西煤炭运销集团兰煜煤业有限公司矿井在应用新工艺以来，使用可伸缩探顶杆近一个月时间内没有发生损坏现象，无需更换。

据此进行节约成本估算：按照矿井作业实际，拱形全岩巷道（使用两根探顶杆），可节约资金2534．4元/月。

三、结论

对“锚杆巷道采用可伸缩探顶杆的工艺改进及使用效果分析”表明，在煤矿锚杆巷道中采用可伸缩探顶杆，加工容易，制作简单，改装成本低廉。实际施工作业时，可伸缩探顶杆操作工艺较先进，使用方便、灵活、快捷；工序简单，操作安全，探顶及时；大大提高了劳动效率，经济实用，安全可靠。具有良好的推广应用价值。

（作者单位：山西煤炭运销集团兰煜煤业有限公司）

（责任编辑：庞永厚）