机掘锚网支护新工艺在长走向掘进工作面的应用探讨

2015-07-17李昆鹏

科学中国人 2015年12期

关键词：新工艺节省锚杆

李昆鹏

开滦集团东欢坨矿业分公司

机掘锚网支护新工艺在长走向掘进工作面的应用探讨

李昆鹏

开滦集团东欢坨矿业分公司

锚网支护技术在大规模施工中存在的一些问题，本文的研究就是综合分析问题的根本解决措施，采用新设备及科学优化选取支护材料及设计参数，进而从根本上解决长走向工作面锚网支护快速掘进难题，为实现工作面乃至矿井高产高效建设打好基础。

机掘锚网支护；新工艺；应用

目前锚网支护技术正在我公司逐步得到推广应用，但由于顶板条件限制及支护技术落后，目前导致该种支护方式不能大规模施工采用的主要有两方面问题：一是锚网支护施工中在进行永久支护前临时支护技术不完善，造成现场时常进行空顶作业，影响安全生产；二是目前现有的锚网支护材料个别停留在初期阶段，不能满足高地应力下支护强度，另外长期以来锚网支护设计及参数比较保守，导致支护密度过大，严重影响掘进工作面单进效率，进而不能保证正常的采掘衔接。

一、项目的立项背景和意义

我公司现有12-1、12-2煤层顶板较坚硬完整，目前受采掘衔接紧张影响仍大多采用金属架棚支护，虽然掘进效率较高，但将来回采时受上下两个出口繁重的工作量影响，回采时不但不能达到高产高效，而且效率较低，并且两条顺槽日常维修量较大，发生了大量的外围修理用工。提高了生产成本，且一度导致生产单位用工紧张。本课题主要是解决以上问题，通过锚网支护新工艺的使用，达到快速掘进，保证正常采掘衔接，使回采工作面达到高产高效要求，降低综合成本，提高生产效率，保证安全生产。

二、项目主要研究和实施内容

锚网支护是以锚杆为主要构件并辅以其他支护构件而组成的锚杆支护系统，是近几年发展起来并得到广泛应用的新型锚杆支护形式，主要用于煤巷支护，其类型主要有锚网支护、锚梁(带)网支护等。锚网支护是将铁丝网、钢筋网或塑料网等用托盘固定在锚杆上所组成的复合支护形式。各种网主要用来维护锚杆间的围岩，防止小块松散岩石掉落，也可用作喷射混凝土的配筋；同时，被锚杆拉紧的网还能起到联系各锚杆组成支护整体的作用。各种网负担的松散岩石的荷载主要取决于锚杆间距大小。①铁丝网一般采用Φ3～4mm的镀锌铁丝编织而成。根据网格特征不同，可将铁丝网分为经纬网和菱形网。由于菱形网具有强度高、连接方便等优点，正逐步取代经纬网。②钢筋网是由钢筋焊接而成的大网格金属网，网格约150mm×150mm。这种网强度和刚度都比较大，不仅能阻止松动岩块掉落，而且能够有效地增加锚杆支护的整体效果，适用于大变形、高应力巷道支护。③塑料网具有成本低、轻便、抗腐蚀等特点，但是强度和刚度较低。

本研究项目主要内容包括：机载临时支护装置的选型、购置及使用；在适合地质条件下进行锚网支护设计、参数优化，最终进行该工作面全程锚网支护。

选用一种适合井下锚网支护机掘掘进工作面的临时护顶及护帮的前探支护设备或装置来从根本上解决临时支护问题。该装置需满足可以并入掘进机液压系统的结构，可以实现利用掘进机液压系统改造进行操作，同时该装置需满足巷道断面空间要求，可折叠。

关于支护参数及设计，进行彻底优化，利用悬吊理论进行参数设计，确保公式可靠，同时依据已有工程类比及现有锚网巷道顶板监测记录，总结矿压对支护的作用规律，最后提出最总的优化设计方案并付诸实施。