新型玻璃钢锚杆支护在东怀煤矿的应用

2020-11-05黄栋梁

科学技术创新 2020年32期

高瑞黄栋梁于兴

（吉利百矿集团广西东怀矿业有限责任公司，广西百色533000）

1 概述

矿井传统采煤法支护巷道边帮采用“金属锚杆+H 型钢带+菱形金属网”的支护形式，但是当工作面回采时，金属锚杆、锚索容易缠绕在采煤机滚筒上，不易清除，易损坏采煤机的截齿，降低装煤效率，也易出现过杆体甩出伤人事故[1]；遗落在煤流中的锚杆会导致刮板机卡链和刮伤皮带等，造成严重的经济损失。

此外，滚筒切割金属杆体容易产生火花，存在引发煤尘、瓦斯爆炸事故的可能性。为消除隐患，简化生产工序，提高生产效率，矿井在六采区26C01 皮带进风巷进行支护试验，采用可截割新型玻璃钢锚杆及矿用钢丝网对回采巷道边帮支护，并观测效果。

本文重点从玻璃锚杆特性、现场支护效果、经济效益等方面分析总结新型玻璃钢锚杆的应用，为今后新型玻璃钢锚杆使用的推广提供建议和经验。

2 新型玻璃钢锚杆简介

新型高强度玻璃纤维增强塑料锚杆，是以不饱和树脂为基本材料，以玻璃纤维为增强材料复合而成，同传统金属锚杆相比具有良好的表面性，优良的耐腐蚀性，良好的可切割性，同时还具有较高的抗拉强度、重量轻、经济实惠等优点。

本次试验的全螺纹式玻璃钢锚杆规格为：

直径18mm，长2000mm，其锚固深度1900mm；矿用钢丝网规格为：宽2m，长10m。

3 现场应用效果

3.1 巷道支护情况及规格

本次试验巷道为东怀煤矿六采区26C01 皮带进风巷。东怀煤矿位于百色煤田西端南西翼，井田内地层年代属新生代晚始新世- 渐新世。

煤系地层属下第三系（E），七中晚始新统那读组（E32n）下百岗段（E32nb）为主要含煤层。六采区位于东怀煤矿一号井矿区范围内西北面。

主要开采A、C、D 煤层，采区开采深度+50 米～-150 米，距离地表较近。

巷道布置所在C 煤层稳定性较好，煤层直接顶厚度约3m，主要为泥岩、泥岩、炭质泥岩、砂质泥岩泥岩，含砂质泥岩，遇水膨胀，较破碎，下部为0.2 米含炭质泥岩，灰黑色，性软，断口粗糙；煤层直接底厚度约4.0m，为深灰色泥岩，硬度小，遇水膨胀、变软。

巷道设计断面为4.6m*3.0m，沿煤层顶板掘进。顶板、边帮均采用“金属锚索+金属锚杆+H 型钢带+菱形金属网”的支护方式，顶板支护间排距900mm*900mm，边帮自上往下间距600mm、1200mm，排距900mm。

试验段边帮采用“新型玻璃钢锚杆+高强度支护网”支护方式，支护的间排距、使用锚固剂、支护时间等均相同。

表1 玻璃钢锚杆参数

图1 顶板支护效果

3.2 效果图（图1，图2）

3.3 巷道边帮位移量观测记录（表2）

3.4 现场应用优缺点

优点：

（1）玻璃钢锚杆相较于全螺纹金属锚杆，重量更轻，是现用边帮锚杆的1/5，便于使用与运输；

（2）玻璃钢锚杆和高强度支护网的耐腐蚀、抗锈蚀性更强，当巷道边帮涌水时，支护有效期更长；

（3）玻璃钢锚杆布置在回采巷道时采煤机可以直接截割，减少回采工序，提高回采效率，同时又不易损伤截齿。

缺点：

图2 边帮支护效果图

（1）新式高强度支护锚网个体体积较冗大，矿井每辆矿车预计可装载3 卷。由此较于旧式锚网造成运输步骤增加，输运人员增加，运输效率下降；

（2）巷道顶板平整时新式锚网支护效果较为理想，但顶板破碎或不平整时，新式锚网不贴顶，空隙较大；实际现场支护效果及支护巷道观测来看，“新型玻璃钢锚杆+高强度支护网”支护效果较传统金属锚杆支护效果无明显差异，满足矿井正常生产使用。

4 经济效益对比

4.1 材料成本（表3）

4.2 其他成本费用

以东怀煤矿六采区使用情况，单套矿用金属锚杆玻璃钢锚杆重量为玻璃钢锚杆5 倍，考虑到新锚网装车较少等，运输成本基本持平；两者施工工艺类似，均采用树脂锚固剂安装，故安装费用也相差不大；但考虑到金属锚杆撤出所需花费的人员工资成本。

表2 东怀煤矿巷道表面位移量观测记录表

表3 新旧支护参数成本对比表

根据我矿统计使用金属锚杆，回采班每班需两人对两侧回采侧边帮金属锚杆退锚、捡出约20 条，按180 元/人，平均每人人工费为217 元/班。人员人工费用=（217*2）/20=21.7 元/套。玻璃钢锚杆安装和人工费用低于普通金属锚杆。另外，以上费用不含切割金属锚杆加剧采煤机滚筒切割齿过度消耗以及混入煤流的金属杆体出现的卡链和划伤皮带的隐性风险成本；同时，玻璃钢锚杆抗腐蚀性强，能有效避免因腐蚀问题造成的支护失效，从而降低二次支护成本[2]。

实际矿井使用后，玻璃钢锚杆减少了支护成本约50%，具有很好的经济效益。“新型玻璃钢锚杆+高强度支护网”的支护形式要优于现用的“全螺纹金属锚杆+锚网+钢带”的支护形式。目前矿井回采巷道正大面积推广使用。