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革新巷道支护技术 保障矿井安全发展
--徐矿深部支护技术研究应用效果显著
来源: 作者: 发布时间:2008-10-06
徐州矿务集团以打造本质安全型企业为目标,以推进支护技术革新为抓手,积极探索适应徐州矿区地质条件的支护新技术、新工艺,经过多年重点攻关和广泛实践,深井锚杆支护的适应性和科学性不断提高,巷道抗变形能力、稳固性显著增强,掘进顶板事故率逐年下降,近5年来,锚杆支护巷道平均万米死亡率不超过0.08,有力保障和促进了矿井安全生产。在前不久召开的“全国煤矿深部巷道支护及高地温治理现场专题研讨”会上,徐矿集团做了专题介绍。主要做法是: 一、健全制度体系,强力推广锚杆支护技术 多年来,徐矿集团十分重视锚杆支护研究工作。初期,集团公司成立了煤巷、半煤巷锚杆支护推广工作领导小组和煤巷锚杆支护研究、推广应用课题组,由集团公司总经理任组长,生产副总经理、总工程师任副组长,有关部室负责人为成员和课题组研究人员,组织协调相关工作,负责组织外出调研学习。研究期间,公司领导鼓励支持研究小组本着“成熟技术全面推广,困难条件重点攻关”的原则,大胆试验,积极创新,坚定不移地推广应用煤巷锚杆支护技术,制定了适合徐州矿区巷道支护研究的指导路线。建立了经常化、高效率的工作机制,领导小组每月定期召开会议,研究重点推进项目,协调解决相关问题,并以简报形式下发各矿;每季召开一次经验交流暨表彰奖励会,参观学习标准工程,交流工作经验,介绍先进工艺技术。同时,摄制了锚杆支护科教片,对有关人员进行锚杆支护材料选择和工艺操作技能培训,根据各矿井采掘接续,巷道工程地质和开采条件,与矿井一起研究编排煤巷、半煤巷锚杆支护推广计划。在全集团开展“无架棚工作面”竞赛活动,研究制定了多项推广应用锚杆支护的政策、方案、措施,把推广计划落实作为集团公司对矿井季度奖罚考核的依据,实行重奖重罚,对于推广速度慢、工程质量差的单位进行曝光和从重处罚,推动了锚杆支护迅速普遍应用,煤巷锚杆支护率从1999年的35%(进尺22714m)提升到了2001年89%(进尺95000m)。 制定巷道支护标准。推广锚杆支护技术初期,课题组人员针对各矿采区地质条件,认真分析岩体节理裂隙发育程度、沉积变化和构造影响等因素,协助矿井制定各条巷道锚杆支护方案,对条件复杂的巷道逐一进行分析、研究、修改,同时全过程跟踪监测,适时组织课题组人员和全集团各矿掘进副总进行问题剖析,查找原因和不足,提出改进措施,为后期锚杆支护参数优化提供了依据。技术课题研究成功后,及时修改技术标准,边试验边推广。2001年,按照“高于行业标准、严于安全规程”的要求,徐矿集团编制了《煤巷锚杆支护技术规范》,对矿区锚杆支护的设计、施工、验收、支护质量控制等作出明确规定。同时根据生产条件变化,适时对规范进行修订和补充,以适应新技术、新形势发展要求。 严格控制定型支架使用。集团公司明确规定,由生产技术部负责架棚工字钢、U型钢材料审批,不宜采用锚杆支护的巷道要履行报批程序,由矿井掘进副总以上技术负责人会签报集团公司,经批准后物资供应部门方可供应架棚工字钢料。从制度上控制了非锚杆支护工艺,加大了矿井锚杆支护的推广力度。 实行灵活的工程质量验收制度。针对“三软”煤层锚杆支护巷道断面难以控制的问题,因地制宜,按照施工断面和变形后的断面,统筹考核工程质量,较好地适应了锚杆支护巷道的变形特点。 成立示范队伍,典型引路,重点推进。 采用先进的巷道支护监测监控手段。在掘进迎头每50~ 二、大力开展技术创新,推动锚杆支护体系不断完善 一是优化采区巷道设计。设计前,首先进行工程地质调查,查清围岩强度、结构和沉积变化,了解构造形态、分布及对岩体强度、完整性可能带来的影响。按不同组别主采煤层的岩石强度、岩石性质划分等级,并充分利用动态过程提供的信息,多次修正设计,最终实现支护结构、形式、参数的优化。根据影响外载大小的因素如采动影响、构造应力等,采用不同对策,有序实施支护设计、巷道断面选择和预留煤柱尺寸等。 二是建立独特的锚杆支护模式。徐矿集团推广应用锚杆支护过程中,对锚杆规格不断进行改革,从起初端头弯曲式金属锚杆,发展到左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆,并由孤立锚杆支护发展为锚网梁联合支护。 三是自行研制快速安装防松螺母和异形锚杆托盘等专利产品。 徐矿集团在推广锚杆支护初期采用普通六角螺母,因种种因素不能满足支护要求,为此研制了具有强度高、适合快速安装要求、防松性能显著的螺母,并建成高效生产线,进行批量生产。使用快速安装螺母可提高锚杆安装效率20%以上,已在国内多个煤炭企业广泛应用。深部锚杆支护巷道来压后,锚杆断裂主要发生在巷道顶帮应力集中的部位,断裂又往往在锚杆托盘处,其主要原因是锚杆与巷道表面不垂直,锚杆受力后普通锚杆托盘对锚杆起剪切作用。为此,徐矿集团研制了碟状异形锚杆托盘,有效地解决了上述问题。采用该托盘后,锚杆的锚固力转化为对托盘的紧固力,缓解了锚杆托盘对杆体的剪应力和杆体丝扣处应力集中现象,增强了支护体的承载能力。 四是按照不同直径锚杆确定螺母安装扭矩标准,提出锚杆“二次紧固”、锚索“二次张拉”支护规范。一方面充分考虑到锚杆、锚索的变形、稳定时间,另一方面在锚杆、锚索锚固力下降到一定量的情况下,适时进行锚杆螺母二次紧固、锚索二次张拉,以保证锚杆、锚索自安装后自始至终都有一定的锚固力。 五是研究了锚杆、锚索切顶机理,完善了沿空留巷技术。自2003年起,徐矿集团开始研究采用锚杆、锚索控制切顶技术,提高了巷旁充填支护控制效果。工作面回采过程中,在预留巷道靠工作面煤体一侧顶板施工锚杆、锚索,工作面回采后,控制老顶顺延充填体上方顶板补打的锚索方向,在锚索附近成直线断裂,使留巷及巷旁支护体上覆岩层整体呈悬臂,降低了巷旁支护充填体载荷,有效控制了留巷围岩变形。近年来,徐矿集团每年沿空留巷保持在 徐矿集团自1999年研究煤巷锚杆支护技术以来,在煤巷、半煤巷共推广应用84.8万米,其中“三软”煤层巷道26.3万米。同时,积极将锚杆支护技术推广到全煤巷道,大幅度提高了综采放顶煤工作面单产水平。特别是在工作面大断面切眼应用锚杆支护后,省去了频繁交替扶大棚工序,工作面搬家时间大大缩短,为安全生产创造了有利条件。在深部巷道施工中,徐矿集团把巷壁注浆和锚杆支护技术有机结合起来,充分运用锚注联合加固支护技术控制围岩,有效改善了深部巷道软弱围岩性能,促进了锚杆支护技术的发展。 三、校企联合共克难题,积极探索深部巷道支护新途径 为了更好地解决深部支护问题,徐矿集团采用“走出去、请进来”的方法,积极开展深部井巷支护研究,一方面,经常性到深井支护做法先进的矿区取经学习,另一方面邀请科研院所专家进行技术理论指导和举办专题讲座。2005年,徐矿集团与中国矿业大学(北京)进行合作,成立了深部支护课题组,联合开展“徐州矿区深部岩层稳定性控制关键技术及其应用研究”,该项目被确定为2005~2008年度国家自然科学基金重大项目现场实验示范工程。徐矿集团确定了课题负责人,建立了试验基地,形成了固定的工作制度。试验矿井按照“三固定”原则,固定领导、技术人员、专业施工队伍,保证了课题研究的顺利开展。通过几年的努力,徐州矿区深部支护课题研究取得了明显成果,其中“煤矿深部岩巷工程支护技术研究”项目获2007年度江苏省科技进步奖二等奖;“徐州矿区深部地应力分布规律研究”项目获2007年徐州市科技进步二等奖;“深部煤巷底臌机理及防治技术研究”、“煤矿深部硐室群工程稳定性控制关键技术研究”两项目于2007年通过了中国煤炭工业协会组织的鉴定,达到了国际领先水平。 在近年来开展深部支护技术研究过程中,徐矿集团十分注重加强工程技术人员的培养。利用和高校课题合作以及全国煤矿支护专业委员会举办的锚杆支护技术培训的机会,广泛学习先进技术,提升了队伍深井支护技术理论水平。课题研究中,注重引导现场技术人员深入开展数据收集分析工作,提高了基层工程技术人员整体素质。注重学以致用,不断探索应用新型支护材料,推动了支护技术的革新和发展。本着边研究、边推广、边完善,成熟一项推广一项技术的原则,不断扩大深部井巷支护技术的应用范围,在煤巷推广应用总长度 |
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