恒源煤矿支护现状的分析

1恒源煤矿支护现状的分析恒源煤矿的前身是刘桥二矿，自建矿以来巷道支护形式有了很大的改观，由原来的架棚支护占主导地位，到锚杆支护占90%以上，锚杆支护由于其具有“快速、主动、有效”的特点，在我矿得到了广泛的应用。经过多年的研究、改进和工程实践，已成为我矿巷道的主要支护形式之一。随着开采深度的增加，地质情况越来越复杂多变，地质条件恶化、地应力增大、破碎岩体增多、地温升高、水头压力和涌水量加大，使得巷道近场围岩有效应力增大，致使围岩应力超过其强度，发生破坏失稳。同时随着硐室和巷道的开挖，通风工作的进行，对巷道围岩造成了一定的附加应力，使得对巷道围岩的控制和支护增加了困难，这不仅增加了巷道支护费用和生产成本，也使得井下作业环境恶化，对矿井的安全生产是个严峻的挑战。选择合理的巷道支护方式不仅对煤矿生产的安全至关重要,也对提高煤炭企业经济效益有着重要影响。一、几种支护形式经济比较（一）架棚支护与锚杆支护不同支护参数（锚喷、锚梁网、锚梁网索、锚注）以综采4、6煤综采工作面Ⅱ6117沿空机巷道：净宽×净高=4200mm×2400mm架棚与锚、网、带、索支护成本比较如下：1、锚、网、索、带支护参数:Φ=20mm、L=2400mm的左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆，锚杆间排距800mm×800mm，帮锚杆间排距700mm×800mm，锚索均选用Φ17.8mm，L=6000mm钢绞线小孔径预应力锚索，锚索间排距1800mm×2400mm，顶板配合“M3”钢带，帮部配合平钢带。每米巷道消耗材料综合单价：1841.9元2、架棚梯形巷道：架棚支护:梁*腿*腿=3.8×2.6=11.23㎡，棚距：600mm，塘柴、芭片腰帮过顶每米巷道消耗材料综合单价：1943.6元通过对支护费用经济效益比较，架棚巷道的以费用高，劳动强度大，进尺速度慢在实际生产中很少采用。（二）锚喷巷道不同支护形式材料消耗对比表：通过对不同断面不同支护参数的比较，锚杆间排距800m×800mm与900mm×900mm对支护成本的影响很小，但锚杆的长度Φ=20mm、L=2000mm与Φ=20mm、L=2400mm对支护成本的影响较大，对建工材料不产生影响。所以合理的确定锚杆长度使之安全上可靠、技术上可行、经济合理。在不同的地质条件、回采条件下，采用动态设计有效差异化的支护，保证巷道在不同时期对围岩进行有效的差异化支护，保证巷道在不同时期的使用安全，提高施工进度，提高效率，降低巷道开掘维护成本，从而提高经济效益。附：支护材料明细表2锚喷支护材料明细表1数量金额所占比例数量金额所占比例数量金额所占比例数量金额所占比例高强锚杆φ20*2000套32.4813.8446.624.6%12.2396.322.9%φ20*2400套38.0013.8524.427.7%12.2463.625.9%玻璃钢锚杆φ20*2000套25.00锚固剂z/k28.35卷3.3030.6101.05.6%30.4100.35.8%30.6101.05.3%27.891.75.1%锚梁2.4*80架14.000.00.00.0焊接平网φ6.5mmm220.0011.3226.012.5%10.6212.012.2%11.3226.011.9%10.6212.011.8%金属网12#根21.00塑料护帮网1.1*10mm28.12W型钢带1.0mm31.41锚索具盘SKP18-1/1860套160.801.2193.010.6%1.1176.910.2%1.2193.010.2%1.1176.99.9%注浆锚杆φ20*2800套47.005.0235.013.0%5.0235.013.6%5.0235.012.4%5.0235.013.1%元1201.566.3%1120.564.7%1279.367.6%1179.265.8%元5.55.55.55.5元11.011.012.012.0元32.432.433.433.4水泥po42.5吨240.000.95228.00.95228.00.95228.00.95228.0黄沙3.0~2.3中吨47.001.4065.81.4065.81.4065.81.4065.8瓜子片7-13mm吨35.001.0536.81.0536.81.0536.81.0536.8速凝剂D型吨732.000.0643.90.0643.90.0643.90.0643.9元374.520.7%374.521.6%374.519.8%374.520.9%元198.1198.1199.1199.1元1812.01730.91891.81791.7锚杆长2400mm间排距：900*900支护方式：(锚网梁索喷)间排距：900*900锚杆长2400mm合计锚杆长2000mm配件建工材料建工材料小计其他材料支护用品小计间排距：800*800油脂专用工具锚喷厚度：90mm项目名称单位单价规格型号间排距：800*800锚杆长2000mm支护用品直墙半圆拱型，掘进断面11.3m2，净宽×净高=3600mm×3200mm净周长12.1m，底长3.6m锚喷支护材料明细表2数量金额所占比例数量金额所占比例数量金额所占比例数量金额所占比例高强锚杆φ20*2000套32.4818.8610.626.6%14.5471.023.1%φ20*2400套38.0016.3619.427.7%14.5551.026.0%玻璃钢锚杆φ20*2000套25.00锚固剂z/k28.35卷3.3040.0132.05.8%33.0108.95.3%36.5120.55.4%33.0108.95.1%锚梁2.4*80架14.00焊接平网φ6.5mmm220.0015.3306.013.3%12.2244.012.0%12.4248.011.1%12.2244.011.5%金属网12#根21.00塑料护帮网1.1*10mm28.12W型钢带1.0mm31.41锚索具盘SKP18-1/1860套160.801.9305.513.3%1.7273.413.4%1.9305.513.7%1.7273.412.9%注浆锚杆φ20*2800套47.007.0329.014.3%7.0329.016.2%7.0329.014.7%7.0329.015.5%元1683.173.4%1426.270.0%1622.472.6%1506.371.1%元5.55.55.55.5元11.011.012.012.0元32.432.433.433.4水泥po42.5吨240.000.95228.00.95228.00.95228.00.95228.0黄沙3.0~2.3中吨47.001.4065.81.4065.81.4065.81.4065.8瓜子片7-13mm吨35.001.0536.81.0536.81.0536.81.0536.8速凝剂D型吨732.000.0643.90.0643.90.0643.90.0643.9元374.516.3%374.518.4%374.516.8%374.517.7%元198.1198.1199.1199.1元2293.62036.72234.92118.8支护方式：(锚网梁索喷)锚喷厚度：90mm项目名称规格型号单位单价直墙半圆拱型，掘进断面17.5m2，净宽×净高=5000mm×3700mm净周长15.1m，底长5.0m间排距：800*800间排距：900*900间排距：800*800间排距：900*900锚杆长2000mm锚杆长2000mm锚杆长2400mm锚杆长2400mm支护用品支护用品小计油脂专用工具合计配件建工材料建工材料小计其他材料3二、锚杆支护必然取代传统支护煤巷原有支护方式——矿用工字钢金属棚；是一种被动支护形式，巷道变形量大、修复困难；顶板易离层、棚梁上方形成的煤层破碎区；支护劳动强度大，施工速度慢，支护成本高。目前我矿在413沿空机巷过断层期间，由于4层煤距离3层煤距离较近（3m～4m）局部过断层期间采用架梯形棚支护，其余施工回采巷道95%达到了锚、网、带、索联合支护。锚、网、索、注支护；是一种主动支护形式，能及时加固围岩，发挥围岩自身强度减少围岩变形，保证巷道安全稳定；提高了巷道断面利用率；有利于预防自然发火（煤巷）；极大的减少了辅助运输工作量，施工速度快，支护成本低；特别是在三水平延伸过程中，由于巷道随着开采深度的增加，地质情况越来越复杂多变，巷道上覆岩层的质量增加，从而作用于巷道的支撑力加大，而Ⅱ61下采区整个巷道的支护设计是同一个强度，未能整体综合考虑，对局部围岩强度较低，地质条件变化未能及时修改相应的支护参数，采取相应的支护强度，造成局部巷道支护强度相应的较低。巷道后期修复投入了大量的人力和财力目前从岩巷的锚杆支护到煤巷的锚杆支护再到煤巷沿空巷道的锚杆支护，有了一整套支护技术参数，但在总体支护设计和现场施工中还存在这样那样的问题。三、我矿锚杆支护存在的问题（一）巷道设计支护材料与实际施工中投入的支护材料存在较大的差别（增加修复的成本）以我矿标准巷道断面计算（二）设计存在的问题：在分析巷道顶板岩性时发现，459工作面机巷顶板平均标高为-488.314T；413工作面机巷顶板平均标高在-295.371T；Ⅱ627工作面顶板平均标高为-578.542T，而巷道支护强度是统一的，顶板均采用选用Φ=20mm、L=2400mm的左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆，锚杆间排距900mm×800mm，帮锚杆间排距700mm×800mm，锚索均选用Φ17.8mm，L=6000mm钢绞线小孔径预应力锚索，锚索间排距1800mm×2400mm，顶板配合“M3”钢带，帮部配合平钢带。围岩分类不细，缺乏科学的决策依据，信息反馈不及时，未能建立有效的现场施工中围岩地质信息有效的动态监控机制，对支护条件的研究不够，生搬硬套，一成不变，对整个巷道从头至尾几乎采用一种支护形式（三）现场的质量保证存在的问题：1、对施工条件的变化掌握不够，不注意观察顶板岩性、水、断层及裂隙的变化情况，造成支护形式、支护强度不能适应支护条件的变化。2、锚杆眼深的控制4实际施工中，为保证锚杆一次性安装合格，防止锚杆外露过长，往往锚杆眼打得过深，而降低了锚杆的有效锚固长度3、锚杆安装质量①、初锚力、锚固力的班组自检、区队日检流于形式，②、锚固剂用量不符合设计，锚杆实行编号管理不到位，责任制流于形式；③、忽视了锚杆、锚索的二次紧固问题；4、张拉时间的确定锚杆、锚索安装搅拌后，图省事，安上就拉，大大降低了锚杆、锚索的预紧力（四）监测监控存在的问题1、对初锚力、锚固力的监测监控认真落实班组自检、区队日检、矿井抽检的三级监测监控体制2、对巷道围岩变形量的监测监控①必须建立对巷道围岩变形量的监测监控制度②采用十字布点法，对顶、底板和两帮移近量进行监测，重点是迎头向后20米左右的范围内巷道变形量3、正确理解初锚力、锚固力与巷道围岩变形量之间的关系①初锚力、锚固力合格，并不一定巷道支护是成功的。更重要的是对巷道变形量的控制②对巷道安全影响最大的是顶板下沉量，要引起足够重视，在锚杆锚固范围内的顶板离层与锚固力、支护密度有关，锚固范围以外的离层与锚杆长度及两帮的破坏情况有关，应根据监测数据及时修改支护设计③要特别注意两帮变形量较小，而顶板变形量大，速度较快的不协调巷道变形，说明顶板支护强度太低或顶板的可锚性较差，已发生快速离层，应立即补强并改进支护。④由掘进副总工程师负责，对监测数据定期进行分析，并据此修改、完善支护设计方案（五）未能对巷道支护进行二次补强安排专人对掘进后路进行观察：1、巷道补强措施的采取，主要依据巷道变形量来确定。2、补强措施应及时。3、不宜采用加补锚杆、锚索的措施来补强。4、二次补强的强度，必须大于一次支护的强度。5（六）施工的机具及材料存在的问题1、机具的工况、输出扭矩必须定期检测2、对使用的锚杆支护材料要进行定期检测（七）特殊地段的加固问题1、顶板明显变软的裂隙发育带、断层附近（特别是断层的下盘）、有淋水的地点、巷道顶板变形速度较大的地点，必须及时采取加