第一篇：大采高綜采工作面切眼大斷面支護技術(shù)論文

【摘要】大斷面切眼成巷的關(guān)鍵是支護技術(shù)。本文總結(jié)了特大斷面成巷掘進工藝及頂板支護技術(shù)的先進做法和成功經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】大斷面 切眼 支護技術(shù)

神華寧夏煤業(yè)集團羊場灣礦于2008年6月裝備了一套6.2m大采高綜采設(shè)備,根據(jù)設(shè)備配套要求,按照先擺支架后穩(wěn)輸送機、上采煤機的順序進行切眼設(shè)備安裝。這就使切眼斷面一次達到寬×高=8400mm×4050mm的要求。寬斷面一次成巷最關(guān)鍵是頂板控制技術(shù)。工作面概況

大采高首采工作面Y120201位于2#煤層12采區(qū),總走向長度3720m,工作面傾斜長350m,煤厚6.85～7.37m,平均厚7.0m,煤層傾角3°～14°,平均為8°。2#煤層偽頂巖性為泥巖,直接頂巖性為粗砂巖,老頂為粉砂巖。切眼施工工藝

2.1 掘進工藝

(1)受掘進條件的限制,8400mm寬的切眼不可能一次掘夠?qū)挾?。采用先導硐施?700mm寬,成巷后再擴幫370mm寬的方式。

采用ABM20S型掘錨機及配套設(shè)備施工。使用ABM20S型掘錨機來完成割煤和裝煤及臨時支護、永久支護工序,破碎機破碎、轉(zhuǎn)運。具體為:每次掘進前,司機將掘錨機調(diào)整到巷道前進方向的中間位置,按由左向右,由上向下的順序割煤,逐步擴大到設(shè)計斷面的要求。循環(huán)截割深度不大于1000mm。截割下的煤落在裝煤鏟板上,同時圓盤耙桿連續(xù)運轉(zhuǎn),將煤炭裝入中部運輸機,運輸機再將落煤轉(zhuǎn)載至破碎機處,再利用帶式輸送機轉(zhuǎn)運至運輸大巷處的帶式輸送機上。采用掘錨機自帶頂護板完成臨時支護,最大控頂距離為2300mm。每一循環(huán)截割完畢后施工人員將鋼筋網(wǎng)及鋼帶放在頂板液壓支撐架橫梁上,然后靠兩個液壓缸頂起液壓支撐架到頂板。兩個尾部液壓穩(wěn)定架缸穩(wěn)定住掘錨機,并且輔助支撐頂板。在液壓缸頂起液壓支撐架到頂板的同時,錨桿機開始永久支護工作。截割結(jié)束并進行臨時支護后,開始進行頂、幫永久支護。頂錨桿及兩幫最上兩排錨桿緊跟迎頭,兩幫錨桿中最下兩排錨桿滯后迎頭不得超過15m。錨索永久支護滯后工作面迎頭不得超過30m。

(2)在距離4700mm導硐成巷施工50m之后(綜掘機滯后掘錨機的距離不小于50m),采用S150J型綜掘機進行3700mm的擴幫施工,采用由下向上左右循環(huán)截割。通過綜掘機二運皮帶將渣運輸至切眼導硐掘進使用的刮板輸送機運出。采用金屬前探梁(1.5寸和2寸的鋼管各三根,每根5.0m,φ20mm的圓鋼三根,每根長500mm,卡子6個,每個前探梁2個)臨時支護,循環(huán)進度為150mm(兩片網(wǎng)),最大控頂距離為1800mm。截割結(jié)束并進行臨時支護后,開始進行頂、幫永久支護。錨索永久支護滯后迎頭不超過30m。

2.2 頂板控制

(1)支護形式

采用“錨網(wǎng)+鋼帶+錨索”聯(lián)合支護。支護材料為頂板采用螺紋鋼錨桿、工作面推進方向煤幫采用玻璃鋼錨桿錨桿、擴幫側(cè)老空煤幫采用圓鋼錨桿、鋼絞線錨索、鐵托板、槽鋼托梁、金屬網(wǎng)、木托板,塑鋼網(wǎng)。

第1次導硐掘進4700mm寬巷道時,巷幫布置φ20×2000mm的玻璃鋼錨桿,間排距為1000×1000mm,每根錨桿安裝2節(jié)φ35×350mm樹脂藥卷;頂板采用φ20×2500mm的螺紋鋼樹脂錨桿,錨桿間排距為750×750mm,每根錨桿安裝4節(jié)φ23×350mm樹脂藥卷,每根錨桿使用一塊150×150×10mm鐵托板。

第二次切眼寬度擴夠后,擴幫側(cè)老空煤幫使用φ18×1800mm圓鋼錨桿,間排距為1000×800mm,每根錨桿安裝2節(jié)φ35×350mm樹脂藥卷,每根錨桿使用一塊400×200×50柳木托板配合一塊150×150×10mm鐵托板;頂板采用φ20×2500mm的螺紋鋼樹脂錨桿,錨桿間排距為750×750mm,每根錨桿安裝4節(jié)φ23×350mm樹脂藥卷,每根錨桿使用一塊150×150×10mm鐵托板。

錨索為φ17.8mm(1×7)鋼絞線長8300mm,錨索間排距為2000×2000mm,錨索托梁長度為2400mm,在切眼正中和左右各2000mm補打錨索,錨索間排距為2000×2000mm, 錨索托梁長度為4400mm,每根錨索裝6節(jié)φ23×700mm樹脂藥卷;2400mm的錨索托梁支護距離迎頭不超過30m, 4400mm的錨索托梁支護距離迎頭不超過50m。金屬網(wǎng)規(guī)格為3700×900mm(網(wǎng)格150×150mm的鋼筋網(wǎng), φ6.5mm圓鋼加工而成),頂部每排錨桿壓一根鋼帶,鋼帶為φ18圓鋼焊接加工而成,長度3700mm;巷道擴幫側(cè)老空煤幫掛設(shè)塑鋼網(wǎng),網(wǎng)子為15m×2.5m, 網(wǎng)格50×50mm。在巷中支設(shè)1排單體液壓帶帽點柱,間距為1000mm。最終成巷后巷寬8400mm,總支護布置為:頂板錨桿12排、兩幫錨桿各4排、錨索7排、單體液壓支柱1排,如圖1、2所示。

(2)支護機理

導硐每掘進2.3m后采用錨桿進行及時支護,擴幫每掘進1.8m后采用錨桿進行及時支護,頂板短時暴露尚未下沉或未出現(xiàn)離層時就及時安裝上錨桿,進行懸吊、擠壓加固,保持了淺部頂板的完整性及相對穩(wěn)定性。

錨索支護彌補了錨桿長度的不足,預應力大,承載能力強。其實質(zhì)就是把錨索深入到深部穩(wěn)定巖石中,對被加固的巖體預先施加壓應力,限制巖體的松動變形,從而保持圍巖穩(wěn)定。

當錨桿支護形成的壓縮圈厚度小于松動圈厚度時,錨桿支護的懸吊作用減弱,頂板會離層脫落。再采用預應力錨索補強加固,錨索長度大、預應力高、快速承載能力強,形成壓縮圈厚度大,在較大預應力的作用下,把上部穩(wěn)定巖層和下部組成的巖層梁再組合在一起,每根錨索周圍形成的壓縮區(qū)域彼此重疊,在復合頂板中形成一個厚度更大的均勻連續(xù)壓縮帶,各巖層面互相擠壓,層面摩擦大大增加,使復合頂板形成拱梁,從而有效的提高了頂板的整體性、穩(wěn)定性,加強了頂板的自承能力。支護效果和經(jīng)濟分析

過去,羊場灣礦在圍巖應力集中、頂板破碎的巷道中均采用錨桿加鋼棚支護,支護費用高,工人勞動強度大,工序復雜,單進低。近幾年來,根據(jù)頂板賦存條件開始大面積推廣錨桿、錨索聯(lián)合支護技術(shù)替代鋼棚等支護形式。到目前為止,所有掘進巷道全部采用這種支護形式,覆蓋面達100%。

(1)用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護,每米巷道支護費用降低1000多元,每年節(jié)約支護費用近4000多萬元,創(chuàng)造了客觀的經(jīng)濟效益。

(2)用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護,其運輸量、運輸環(huán)節(jié)及消耗量少,工人勞動強度大大降低。短掘短錨做到及時支護,消除了空頂作業(yè),改善了安全環(huán)境,帶來顯著的社會效益。

(3)用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護,巷道斷面利用率提高17%,通風阻力下降10%,明顯的改善安全生產(chǎn)環(huán)境。結(jié)論

(1)在34.03m2的特大斷面切眼的掘進工藝過程中,最難的是支護技術(shù)。利用錨桿、錨索聯(lián)合支護形式是最好的一種選擇。錨索長度大、預應力高、快速承載能力強,不占巷道空間。既能滿足支護強度要求,又能保證安裝設(shè)備時不受支護影響。

(2)大采高工作面除切眼外的其它巷道,如順槽、盤區(qū)等大斷面巷道的支護均采用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護形式。從切眼來看,從巷道開掘到設(shè)備安裝結(jié)束的4個月時間里,巷道頂板沒有出現(xiàn)大量下沉或冒頂事故。從工作面開采過程來看,現(xiàn)已推進了1400多米,兩順槽超前段采用較簡單的超前維護即可保持頂板完整、無明顯下沉。由此證明,所選錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護形式,規(guī)格、參數(shù)等均能滿足現(xiàn)有頂板管理要求,這種支護技術(shù)是非常成熟有效的,值得全面大力推廣。

第二篇：煤礦大采高

編者按

隨著我礦大采高工作的全面開展，我礦各單位積極協(xié)調(diào)配合，全力以赴大采高工作面的建設(shè)，涌現(xiàn)出一個個感人的故事。本期欄目開始，我們特設(shè)大采高人物專欄，為大家講述《和大采高有關(guān)的故事》。今天故事的主角是我礦機電科科長趙子雙。趙子雙擔任機電科長短短3年來，機電科連續(xù)3年被評為“礦先進集體”，他個人也被評為“2011集團公司勞動模范”。特別是在大采高設(shè)備運輸過程中，他積極組織協(xié)調(diào)，無時不刻地跟蹤著各種設(shè)備，全力保證設(shè)備順利到位。

在路上

“拆開所有的設(shè)備達不到了解，那我就不用當機電科長了?！壁w子雙一邊認真地畫著井下各類設(shè)備的分布情況，一邊為筆者詳細地講解著工作面的生產(chǎn)原理?？粗切l理分明的設(shè)備分布圖，筆者深深被折服。

1998年，我礦引進了第一臺綜掘機。正當大家為結(jié)束炮采而歡呼雀躍時，新的問題出現(xiàn)了：這臺50型綜掘機不太聽話，經(jīng)常發(fā)生故障。由于對機器的不熟悉，加之這臺綜掘機引進時便已有多年工作史，大家一時傻眼了。趙子雙二話沒說便深入井下，在工作面現(xiàn)場邊看書邊摸索，拆開部件，認真琢磨，幾天后硬是馴服了這臺綜掘機。

現(xiàn)在，他只要俯下身子在發(fā)生故障的設(shè)備旁仔細聽聲、摸索部件，便可以知曉問題所在了。能夠有如此純熟的維修經(jīng)驗，與他多年來孜孜不倦的鉆研精神是分不開的。這種堅持不懈的努力一直伴隨他到現(xiàn)在。

要說工作中沒有困難，那是假的。為了保證大采高工作面所需設(shè)備能夠早日到位，趙子雙積極組織協(xié)調(diào)，曾多次派單位職工到遠在鄭州的設(shè)備生產(chǎn)廠家“蹲點”，想方設(shè)法磨破嘴皮督促廠家即時生產(chǎn)，只要設(shè)備一下流水線，第一時間護送設(shè)備“回家”。

2011年7月初，得知大采高超前支護已經(jīng)到達兩渡，大家欣喜若狂：離大采高投產(chǎn)又近了一步！運輸車輛走到何家廣場附近的鐵路涵洞前，一下子傻眼了：由于這批超前支護都是為大采高工作面特意定制的，體積碩大，以至于無法順利通過涵洞。這可怎么辦？眼睜睜看著滿滿23車的設(shè)備，趙子雙一聲令下：拆！炎夏的七月，酷暑難耐，他組織科里十多個同志，光著膀子，對設(shè)備進行二次卸裝，硬是卸了整整三天，最終將23車的超前支護安全運送到大采高設(shè)備儲存庫。

如今，大采高所需綜采機、液壓支架、刮板輸送機、膠輪車等大型設(shè)備已經(jīng)陸續(xù)到貨，我礦量身定制的全球最大最先進的濕式刀形截齒分體滾筒也順利入住設(shè)備儲存庫。看著一車車的設(shè)備魚貫而入，趙子雙懸著的心漸漸放下了：期盼著那個風和日麗的日子里，大采高按期投產(chǎn)！

第三篇：大斷面隧道穿越水塘施工技術(shù)

大斷面隧道穿越水塘施工技術(shù)

1.工程概況

武廣客運專線新廣州站金沙洲隧道，進口位于佛山市南海區(qū)里水鎮(zhèn)洲村，出口位于黃岐鎮(zhèn)沙溪村，南側(cè)緊臨廣州西環(huán)高速公路的沙貝站及潯峰洲站。在隧道沿線地面，有高速公路及二、三級公路通過，交通便利。

金沙洲隧道位于剝蝕殘丘與沖積平原地貌單元及剝蝕殘丘陵地貌單元；地表主要為農(nóng)田、魚塘、果園及苗圃，小河渠、小涌較發(fā)育，部分地段分布農(nóng)村低層房屋，山頂最大標高67.626m，相對高程67.626~1.303m。渠涌水位因季節(jié)而變化，區(qū)內(nèi)河道因地表平坦，高差小，標高1.02~3.03，故水流平緩。

場區(qū)處于南亞熱帶海洋性季風氣候區(qū)。2.穿越水塘區(qū)段的地表概況

DK2193+470橫斷面圖DK2193+380DK2193+400DK2193+420DK2193+460DK2193+360DK2193+340DK2193+440隧道輪廓線豬圈DK2193+480DK2193+340~+510段共穿越水塘兩個，DK2193+337~+398魚塘經(jīng)過征地，已排盡塘水，隧道穿越時候已干枯一個月余； DK2193+400~+448魚塘征地滯后，造成魚塘基本未排水，其中DK2193+440附近埋深僅3.56m，其中淤泥層厚度1m。豬圈位置如圖所示，埋深10m，基礎(chǔ)為回填土。DK2193+500以后，魚塘魚塘左 邊 線隧道中線右 邊 線-4.39DK2193+365橫斷面圖金沙洲隧道DK2193+340~+500段線路平面圖

DK2193+500-2.29 隧道穿越一座小山。3.施工方案及方法 3.1施工工序安排

DK2193+337~+398魚塘在按照設(shè)計文件施工，安全通過。根據(jù)局指揮部的統(tǒng)一安排，要求我們安全快速通過DK2193+400~+448魚塘?？紤]到隧道仰拱滯后，施工危險系數(shù)加大，因此施工工序安排如下：

3.1.1 為了保證施工的順利進行，在穿DK2193+400~+448魚塘前，暫時停止上臺階掘進，封閉掌子面，縮短上臺階與仰拱、襯砌的距離，以增加安全通過魚塘的安全系數(shù)；同時保證在上臺階掘進過程中，仰拱及襯砌施工緊跟，嚴格按照設(shè)計及規(guī)范施工。

3.1.2 加快每道施工工序的施工進度，縮短工序交接班時間。成立工作組，對工序循環(huán)時間進行跟蹤，并分析工序滯后原因，確保安全快速通過魚塘。

3.1.3 開挖支護安全通過后，仰拱施工、襯砌施工必須在15天內(nèi)施工完畢。3.2 主要工序施工方法

3.2.1 超前預報

金沙洲隧道施工采取地質(zhì)法（掌子面地質(zhì)描述法）、物探法（TSP、紅外線法）及鉆探法（超前深孔鉆探、炮眼孔加深鉆探）等綜合方法進行超前地質(zhì)預測預報工作。通過地質(zhì)法縫隙前方地質(zhì)構(gòu)造，通過物探法預報前方不良地質(zhì)，通過對預測預報方法相互印證，不斷總結(jié)提高預測預報的水平和標準性。隧道穿越魚塘后，證明預報準確性較高：隧道左側(cè)以灰?guī)r、強風化為主，右側(cè)及拱頂以砂巖、全風化為主，局部有滲水，滲水為黑色，帶有豬圈排水異味。

3.2.2 超前支護

設(shè)計為45根長10mφ89超前管棚（搭接3m）及47根長4.5mφ42超前小導管，環(huán)向間距皆為40cm。經(jīng)現(xiàn)場以往經(jīng)驗確認，按設(shè)計施工管棚角度過大，實際效果較差。更改為在覆蓋層較厚處擴50cm的管棚工作室，施工30~35m長超前管棚，搭接5m。并且加密超前小導管間距及搭接，小導管間距調(diào)整至35cm，并調(diào)整至進尺1.5m施工循環(huán)3.5小導管，搭接2m。效果同雙排小導管。

3.2.3開挖及支護

經(jīng)過前期監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析討論，將開挖預留量由設(shè)計8cm調(diào)整至28cm，并加大監(jiān)控量測點布置。每循環(huán)開挖進尺0.5m~0.75m，開挖完成后立即進行初噴4cm混凝土并封閉掌子面后進行支護。

支護參數(shù)嚴格按照設(shè)計施工，上臺階φ42鎖腳錨管由設(shè)計每側(cè)1排（2根）增加至2排（4根），保證鋼架的固定，并嚴格注漿飽滿。

3.2.3 仰拱及拱墻襯砌施工

仰拱及拱墻襯砌及時跟進，與掌子面距離分別小于40、90m。3.2.4 監(jiān)控量測

監(jiān)控量測是金沙洲隧道穿越魚塘施工安全的一項重要措施，施工過程中我們加強了洞內(nèi)外觀察，進行掌子面地質(zhì)描述，對圍巖變形及支護結(jié)果應力、應變檢測，及時地反饋檢測信息，檢測信息化施工，確保工程安全。4.結(jié)語

每一項基礎(chǔ)工程在施工過程中都會遇到各種技術(shù)難題。在大斷面隧道施工中，穿越水塘問題也是不容忽視的。隧道是動態(tài)施工的，施工處理中有很大程度的變更設(shè)計的內(nèi)容，一味參照設(shè)計的施工方法或施工組織設(shè)計，往往也會使施工存在很大的難度。綜上所述，通過采取優(yōu)化施工組織、科學攻關(guān)、加大投入等特殊措施，克服了施工地質(zhì)情況復雜、埋深淺、水塘未及時排水等困難，安全快速完成了DK2193+400~+448魚塘的穿越，取得了良好的經(jīng)濟效益，為公司在淺埋施工積累了寶貴的施工經(jīng)驗。

第四篇：七米大采高高效開采技術(shù)總結(jié)

補連塔煤礦七米大采高高效開采

技術(shù)專項總結(jié)

中國神華能源股份有限公司 二零一二年三月二十二日

一、礦山基本情況

補連塔煤礦是中國神華能源股份有限公司在神府東勝煤田開發(fā)建設(shè)的特大型現(xiàn)代化礦井之一，礦井位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮(zhèn)，井田東以烏蘭木倫河一級階地的西緣為界，南與上灣井田連接，西與呼和烏素及爾林兔毗鄰，北與李家塔礦接壤，其地理坐標為：東經(jīng)：109o 56′50″～ 110o 10′18″，北緯：39o 15′16.5″～ 39o 24′15″。

補連塔礦是一座集生產(chǎn)和洗選為一體，產(chǎn)、運綜合布局，統(tǒng)籌建設(shè)的高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井，礦井前身為原馬家塔斜井，1988年4月開始建井，設(shè)計能力為0.6Mt/a，于1990年建成，同年決定改擴建為3.0Mt/a的大型礦井，1997年10月16日建成投產(chǎn)。1998年開始1000萬噸技術(shù)改造，2003年礦井生產(chǎn)能力達到20.0Mt/a，2004年中國神華能源股份有限公司決定再次對補連塔礦進行改擴建，設(shè)計能力為20.0Mt/a，2005年6月14日改擴建完成并移交生產(chǎn), 2009年5月中國神華能源股份有限公司決定再次對補連塔礦進行改擴建，設(shè)計能力為25.0Mt/a，同年12月改擴建完成并移交生產(chǎn)。2010年核定生產(chǎn)能力為25.0Mt/a。

補連塔煤礦地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單、煤層賦存穩(wěn)定，開采技術(shù)條件好，井田內(nèi)有可采煤層11層，主要可采煤層12煤層、22煤層和31煤層。井田內(nèi)各煤層主要為長焰煤、不粘煤，屬特低灰～低灰、特低硫～低硫、特低磷～低磷、中高發(fā)熱量煤的優(yōu)質(zhì)動力及化工用煤。截止到2011年底，礦井保有儲量為19.8億噸，可采儲量為12.5億噸，礦井剩余服務年限為38.5年。

礦井主要采煤方法為長壁后退式回采，全部垮落法管理頂板。2010年1月份礦井22303工作面布臵完畢，建成世界第一個7米大采高

工作面，工作面長為301m，推進長度為4996m，平均煤層厚度為7.31m，工作面可采儲量為1311萬噸。22304工作面為神東煤炭集團第三個7米大采高綜采工作面，工作面長為286.2m，推進長度為4881.5m，平均煤層厚度為7.08m，工作面可采儲量為1187.97萬噸。礦井22煤三盤區(qū)工作面核定工作面回采率為93%，2011年三盤區(qū)7米采高工作面回采率為95%。

二、7米大采高采煤工藝技術(shù)

2010年1月份補連塔礦革新大采高工作面采煤工藝，在設(shè)備配套方面立足國際先進水平，大膽選型、優(yōu)化組合，配備7米大采高液壓支架及配套設(shè)備，創(chuàng)建了世界最大采高、超重型綜采工作面，解決了7米厚煤層一次采全高的技術(shù)難題，使工作面回采率提高到95%。

（一）割煤方式

采用端頭斜切進刀雙向割煤方式（割三角煤），進刀距離為70.5m，截深為0.865m。進刀方式:斜切入煤壁→推溜→割三角煤→拉架→返空刀→推溜六個過程。

進刀距離70.5m(共34架)AAa運輸順槽AA機 頭采 煤 機刮 板 機18.85m32.8m18.85mAAAb機 頭刮 板 機A采 煤 機AcAAA機 頭采 煤 機刮 板 機Ad機 頭刮 板 機AAA采 煤 機a-斜切進刀并移直運輸機；b-割三角煤；c-返空刀；d-開始正常割煤

采煤機進刀方式圖

工作面機頭和機尾頂板創(chuàng)新采用垂直方式過渡。煤機至機頭機尾時利用4架距離將采高由6.8m過渡至6.0m，然后在機頭機尾過渡架處將采高由6.0m垂直過渡至順槽高度后與順槽割透。這樣不僅減少了過渡損失煤量，同時打破了端頭必須平緩過渡的常規(guī)方式，與常規(guī)過渡方法相比較，過渡區(qū)的頂煤留設(shè)量減少，全工作面過渡區(qū)頂煤回收提高18.2萬噸。

工作面頂板剖面線22303回順22303運順321***9148******57473727187654機頭機尾過渡示意圖

（二）裝煤方式

采煤機割煤時利用滾筒上的螺旋葉片旋轉(zhuǎn)將煤拋至刮板運輸機內(nèi)，再由可伸縮膠帶機將煤運至地面煤倉。

（三）運煤方式

刮板輸送機將煤運至機頭后側(cè)卸入橋式轉(zhuǎn)載機，經(jīng)破碎機破碎后運至轉(zhuǎn)載機機頭卸入可伸縮帶式輸送機機尾。

（四）支護方式

工作面采用兩柱掩護式液壓支架進行支護；運順超前20m范圍采用太原煤科院生產(chǎn)的四柱支撐掩護式液壓支架(ZYDC3000/28/47型)結(jié)合單體進行支護；回順超前20m范圍采用太原煤科院生產(chǎn)的支架組

(ZFDC3000/26.5/47型)進行支護。

（五）采空區(qū)處理方式 采用自然垮落法處理頂板。

通過應用以上技術(shù)，每刀生產(chǎn)原煤量增加235噸（與6.3米工作面比較），回采率較使用6.3m支架提高了9.5%。

三、專項資金實施情況

礦井在2011年獲得礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用獎勵資金1000萬元，為確保專項資金使用的合理性和規(guī)范性，做到?？顚Ｓ茫境闪⒘藢ｍ椯Y金組織領(lǐng)導機構(gòu)，將該資金用于進一步完善工作面設(shè)備配套，確定購臵1套DBT 3*1600KW刮板機機頭架、機尾架（含變線、過渡槽），轉(zhuǎn)載機機頭架及起坡段和破碎機機頭架,進一步提高了原煤回采效率。

四、近幾年完成的用于提高“三率”的項目投資情況

（一）2008年投資了500萬進行7米大采高可行性研究、確定合理、經(jīng)濟的煤柱寬度、研究確定了工作面兩順槽的布臵、煤柱留設(shè)寬度及大采高工作面巷道支護參數(shù)。投資了1800萬完成了22303工作面（7米大采高）兩順槽、切眼及回撤通道的巷道掘進。2008年用于提高“三率”的項目總計完成投資2300萬元。

（二）2009年投資了2.97億元購買163套大采高、高阻力液壓支架及采煤機等配套綜采設(shè)備（見下表）。投資了120萬研究7米大采高工作面兩端頭垂直過渡的創(chuàng)新技術(shù)。投資了2780萬完成22304作面兩順槽、切眼及回撤通道的巷道掘進，完成三盤區(qū)專用回風巷的掘進。2009用于提高“三率”的項目總計完成投資32600萬元。

（三）2010年投資了200萬對采煤機離合器進行改造（因改造7LS7煤機時牽引塊加了一級惰輪、支腿加高、滾筒加大，機身重量增加，但沒有相應加強牽引離合器，致使頻繁損壞）。投資了70萬進行22303工作面兩順槽巷道的補強支護。投資了30萬進行7米大采高工作面礦壓觀測、分析、研究，確保工作面順利、安全推進，為安全貫通提供技術(shù)保障。投資12000萬購買四盤區(qū)采全層回采液壓支架。2010年用于提高“三率”的項目總計完成投資12300萬元。

（四）2011年投資了21000萬元購買7米大采高工作面回撤專用設(shè)備180臺。投資了400萬用于進行22303工作面回撤通道注射高分子加固材料。2011年用于提高“三率”的項目總計完成投資21400萬元。

五、礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用經(jīng)濟效益計算與說明

礦井將逐步在具備條件的厚煤層布臵大采高工作面，加強礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用。各項經(jīng)濟效益計算如下：

（一）2011年實現(xiàn)的經(jīng)濟效益計算如下：

1.22303工作面總推進長度為4996米，2011年推進剩余段978米，工作面使用7米支架后，實現(xiàn)經(jīng)濟效益：

978÷0.865×235×331.03 =8795萬元

（22303工作面已回采完畢，2011年推進長度978米，截深0.865米，每刀煤比6.3米采高多回收原煤235噸，原煤售價331.03元/噸）

2.22304工作面推進長度為4981.5米，2011年共推進了3112米，工作面使用7米支架后，實現(xiàn)經(jīng)濟效益：

3112÷0.865×223.4×331.03 =26605萬元（截深0.865米，每刀煤比6.3米采高多回收原煤223.4噸，原煤售價331.03元/噸）

補連塔煤礦自使用7米大采高設(shè)備后，2011年盤活煤量106.95萬噸，實現(xiàn)的經(jīng)濟效益總額35400萬元

（二）礦井后續(xù)工作面預期實現(xiàn)的經(jīng)濟效益計算如下： 1.預計22304工作面剩余推進長度產(chǎn)生的經(jīng)濟效益

其預期經(jīng)濟效益可按下述方式初步估算：

1869.5米÷0.865米×223.4噸×331.03元/噸=15984萬元（22304工作面剩余推進長度1869.5米，截深0.865米，每刀煤比6.3米采高多回收原煤223.4噸，原煤售價331.03元/噸）

2.預計礦井22煤三盤區(qū)22305～22309工作面產(chǎn)生的經(jīng)濟效益計算如下：

礦井22煤三盤區(qū)的22305、22306、22307、22308、22309工作面。22305～22309工作面長度分別為：301m、322m、301m、301m、301m;推進長度分別為：4684m、4684m、4684m、4684m、5320m。

預計在22305～22309工作面可盤活原煤量為：

〃（原煤容重為1280kg/m3,工作面采出率為0.95，原煤售價331.03元/噸,采用大采高支架后的采高為7米，工作面原來采高為6.3米）

預計產(chǎn)生的經(jīng)濟效益為：331.03*6084194=201405萬元 3.預計礦井12煤五盤區(qū)12509～12515工作面產(chǎn)生的經(jīng)濟效益計算如下：

礦井12煤五盤區(qū)的12509、12510、12511、12512、12513、12514、12515工作面均為大采高工作面（7m），12509～12515工作面長度分別為：330m、330m、330m、330m、300m、330m、330m、;推進長度均為：3100m 預計在12509～12515工作面可盤活原煤量為：

[330*3100*（7-6.3）*6+300*3100*（7-6.3）] *1.28*0.95 =6015840噸

（原煤容重為1280kg/m3,工作面采出率為0.95，原煤售價331.03元/噸,采用大采高支架后的采高為7米，工作面原來采高為6.3米）預計可產(chǎn)生經(jīng)濟效益331.03*6015840=199142萬元

4.按照設(shè)計礦井22煤五盤區(qū)將布臵20個大采高工作面，預計可盤活煤量為：

20*3700*300*（7-6.3）*1.28*0.95=18896640噸，預計可產(chǎn)生經(jīng)濟效益為：331.03*18896640=625535萬元；（設(shè)計工作面推進長度為3700米，工作面長度為300米，原煤容重為1280kg/m3,工作面采出率為0.95，原煤售價331.03元/噸,采用大采高支架后的采高為7米，工作面原來采高為6.3米）

5.按照設(shè)計礦井22煤四盤區(qū)將布臵16個大采高工作面，預計可盤活煤量為：16*3100*330*（7-6.3）*1.28*0.95=13932441噸，預計可產(chǎn)生經(jīng)濟效益為：331.03*13932441=461205萬元。（設(shè)計工作面推進長度為3100米，工作面長度為330米，原煤容重為1280kg/m3,工作面采出率為0.95，原煤售價331.03元/噸,采用大采高支架后的采高為7米，工作面原來采高為6.3米）

預計礦井后續(xù)大采高工作面使用7米大采高設(shè)備后，預期盤活煤量4621.7萬噸，預期實現(xiàn)的經(jīng)濟效益總額1529924萬元。

可見，采用厚煤層一次采全高技術(shù)開采，可大大提高資源回收率，延長礦井服務年限。該項目的研究已經(jīng)為礦井及公司帶來巨大的安全效益和經(jīng)濟效益，還將帶來更大的安全效益和經(jīng)濟效益，同時對礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展及國內(nèi)同類礦井的厚煤層開采具有重要的借鑒意義。

第五篇：B090406 讓壓支護技術(shù)在大采深、高地應力巷道的應用

讓壓支護技術(shù)在大采深、高地應力巷道的應用

李偉民1 李德元1 高維宇1 許鳳國2

[1-阜新礦業(yè)集團公司清河門煤礦,遼寧 阜新 123006；2-阜新礦業(yè)集團公司，遼寧 阜新 123000]

摘 要 針對礦井大斷面、大采深、高地應力、服務年限長的巷道掘進支護現(xiàn)狀及圍巖特點，提出采用高強讓壓錨桿、金屬網(wǎng)、W型鋼帶+錨索聯(lián)合支護技術(shù)控制大斷面、大采深、高地應力巷道圍巖持續(xù)變形的方法，并在我礦巷道掘進實際施工中進行支護實踐應用，取得較好效果。

關(guān)鍵詞 大采深 高地應力巷道 高強讓壓錨桿 聯(lián)合支護

---------

前 言

阜新礦業(yè)（集團）公司清河門煤礦是一座開采40多年的老礦井，現(xiàn)在礦井的生產(chǎn)格局是“兩區(qū)兩面”，由于礦井的多年開采，現(xiàn)已開采三水平-800m高左右。343采區(qū)是清河門煤礦的現(xiàn)生產(chǎn)采區(qū)，開采三水平四煤組的煤炭，開采深度在-520～-820m之間，本組內(nèi)多煤層可采，層間距較薄。在這種大采深、高地應力的情況下進行大斷面掘進施工，巷道的支護極其困難。343采區(qū)北翼集中材料道是運輸、行人兼通風的主要巷道，設(shè)計全長920m，施工標

2高在-789m左右，巷道凈斷面14.4m，服務年限為5年。巷道原采用錨、網(wǎng)、梯+錨索聯(lián)合支護，掘進施工一段時間后，巷道變形嚴重，巷道的維護與翻修工程量較大，整個巷道范圍內(nèi)錨桿、錨索受力比較明顯，部分錨桿的螺母崩脫，金屬網(wǎng)形成許多網(wǎng)兜，容易造成冒頂事故。鑒于此種現(xiàn)狀，為了提高巷道的掘進速度，降低支護成本，保證生產(chǎn)使用的安全，進行了高強讓壓錨桿支護技術(shù)實驗。存在的問題

煤礦錨桿支護技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應用，但目前的錨桿、錨索種類單一，難以適應不同地質(zhì)采礦條件變化的需要。隨著煤礦開采深度的不斷加大，巷道圍巖變形量大，自穩(wěn)能力差，巷道變形現(xiàn)象會越來越嚴重，這對錨桿、錨索支護設(shè)計的要求也越來越嚴格，巷道支護問題在煤礦的安全生產(chǎn)中就顯得更加突出。合理的支護形式及參數(shù)設(shè)計既能有效控制圍巖的變形，又可以降低支護成本。巷道地質(zhì)條件各不相同，同樣的材料支護效果也各不一樣。在深部開采掘進過程中，要面臨很多影響巷道支護的問題，如：隨著采深的增加，壓力增大多少、巷道變形范圍如何及變形量多少、巷道周邊的主應力方向如何、應力隨采深增大的梯度是多少，這些問題直接影響煤礦的綜合效益及安全生產(chǎn)。也有的礦井仍沿用淺部的支護方法和管理經(jīng)驗，從而造成支護失效，常出現(xiàn)大量的折梁斷腿、錨桿失效、反復維修、冒頂塌方等現(xiàn)象，耗費了大量的人力、物力、財力，仍不能保證安全生產(chǎn)。

造成這些不安全因素的原因主要是對大采深、高地應力的巷道支護沒有采取有針對性的支護方式和手段，難以提出合理有效的深部地壓控制措施和配套的巷道支護方法。因此，深部開采首先應解決的是巷道施工中的“安全、高效、經(jīng)濟、快速”支護問題。支護原則

要解決上述支護現(xiàn)狀存在的問題，就要有一個相對于大斷面、大采深、高地應力巷道支護的支護原則。采用預應力高強讓壓錨桿提高支護結(jié)構(gòu)共同承載載荷是一個很好的解決方法。在支護與圍巖的相互關(guān)系上，高強讓壓錨桿支護有3個突出特點：

① 符合圍巖與支護結(jié)構(gòu)共同承載的基本支護思想；

② 及時主動支護，即在巖體開掘早期進行讓壓錨桿安裝，安裝后即對圍巖提供顯著的軸向和橫向的支護阻力，避免巖體松動和塑性松動圈的增大；

③ 屬于柔性支護，選擇合理的支護剛度，使支護完成后，仍能與巖體一起產(chǎn)生少量的位移，釋放部分能量，既保持巖體受力平衡，又保持支護結(jié)構(gòu)不失穩(wěn)。

新型高強讓壓錨桿是在此基礎(chǔ)上采用了一種合理有效的讓壓方式，在錨桿承受載荷接近過載時象安全閥一樣起到讓壓作用，從而保護錨桿桿體不被破壞。采用高強度預應力讓壓錨桿可以加大錨桿的間排距，減少錨桿的用量，提高掘進速度，降低掘進成本，同時可以保證良好的支護性能。

343區(qū)北翼集中材料道屬于大斷面、大采深、高地應力易變形巷道，并且使用年限較長。對于這種類型的巷道，錨桿支護系統(tǒng)設(shè)計必須滿足: ① 合理的錨桿安裝應力。錨桿的安裝應力是控制圍巖早期變形的重要參數(shù)，安裝應力過小會使圍巖發(fā)生過大的早期變形，松散破碎圈增大，引起頂板破碎，錨桿受力增加。一個合理的錨桿安裝應力如同液壓支架的初撐力一樣重要。

② 高支護強度。在大采深、高地應力、中厚煤層大斷面掘進的條件下，支護強度必須提高。

③ 錨桿須具有讓壓性能。為了防止錨桿承受過度載荷而破斷，錨桿必須有一定的變形讓壓性能。然而，這種變形讓壓必須是有“控制”的讓壓，通過有效“控制”的讓壓使巷道內(nèi)的聯(lián)合支護系統(tǒng)成為一個整體，從而改變整體支護效果。合理的讓壓性能應該做到錨桿在一定噸位上穩(wěn)定讓壓，以保證巷道支護效果，防止錨桿桿體發(fā)生突然破斷。

④ 提高輔助支護系統(tǒng)強度。一個完整的支護系統(tǒng)包括高強讓壓錨桿、金屬網(wǎng)、W型鋼帶+錨索進行聯(lián)合支護，使煤層頂板形成一個整體的層狀組合梁，來達到提高整體支護強度的效果。

深部巷道基本支護原則與理念就是要形成高安裝載荷、高整體支護強度、錨桿變形可靠讓壓的最佳層狀組合梁。巷道支護實踐

3.1 高強度讓壓錨桿支護系統(tǒng)設(shè)計

煤礦頂板是由不同層狀巖體組合成的層狀組合梁，為了使組合梁達到其最佳強度，應該設(shè)計合適的錨桿長度及錨桿系統(tǒng)的安裝應力。達到最佳組合梁的錨桿系統(tǒng)設(shè)計應滿足下列條件：

① 通過調(diào)整安裝應力，使錨桿支護系統(tǒng)應能夠控制錨固范圍內(nèi)的頂板離層，這需要選擇合理的錨桿類型和安裝應力；

② 錨固系統(tǒng)應能夠減少或消除頂板的拉應力區(qū)； ③ 錨桿應能夠錨固在穩(wěn)定的巖層中；

④ 錨固系統(tǒng)應有足夠的能力來控制頂板，并且在整個需要支護期間內(nèi)不失效。根據(jù)支護理論和支護經(jīng)驗，經(jīng)過數(shù)值分析，確定如下支護方案：（1）錨桿支護參數(shù)

采用高強預應力可變形讓壓均壓高強度螺紋鋼錨桿支護，錨桿屈服強度為500MPa。頂板錨桿直徑20mm、長2400mm，間排距為1000×800（mm），用2卷CK2350型樹脂錨固劑卷錨固；兩幫錨桿直徑18mm、長2000mm，間排距為900×800（mm），兩幫用2卷Z2350型樹脂錨固劑卷錨固。

（2）錨桿預應力 根據(jù)有限元分析，提高安裝應力可以減小或消除頂板中的拉應力區(qū)，可以消除頂板巖層的離層，從而取得最佳層狀組合梁的效果，頂板錨桿安裝應力最小為40kN，兩幫錨桿的安裝應力不小于30kN，根據(jù)不同情況調(diào)整預應力。

（3）輔助支護系統(tǒng)

輔助支護系統(tǒng)包括鳥巢錨索、W型鋼帶和金屬網(wǎng)。根據(jù)地質(zhì)條件變化、煤層采動影響及圍巖松動圈的影響范圍等因素，選用直徑17.8mm、長8300mm的鳥巢錨索，用2卷CK2350型樹脂錨固劑卷錨固，托盤為200×200×10（mm）的球形錨索托盤；W型鋼帶使用型號為BHW270-2.75，長度為4300mm，通過W形狀及高強材料來提高鋼帶的鋼性，通過錨桿聯(lián)結(jié)成為一個整體；菱形金屬網(wǎng)可有效防止漏矸、漏頂，而且其自身強度還可以控制兩幫變形，并可以與讓壓錨索、讓壓錨桿、W型鋼帶形成一個整體，使支護系統(tǒng)形成整體。3.2 巷道支護施工方案

按照作業(yè)規(guī)程規(guī)定先進行敲幫問頂、打炮孔眼、爆破。爆破完畢，立即安設(shè)頂板錨桿；幫錨桿滯后工作面不大于5m，頂、幫破碎時，幫錨桿跟至工作面。要保證錨桿達到設(shè)計的預緊力和錨固力的要求，錨桿安設(shè)角度需符合設(shè)計要求。巷道支護如圖1所示。

圖1 巷道支護斷面圖 支護效果

清河門煤礦343采區(qū)北翼集中材料道采用高強讓壓均壓錨桿支護，通過監(jiān)控巷道所受掘進和采煤工作面的地壓影響，掌握圍巖的變形規(guī)律，以確定巷道的支護效果，以便及時采取措施保證礦井安全生產(chǎn)。礦壓監(jiān)測的主要內(nèi)容包括：巷道煤巖體表面位移監(jiān)測、頂板離層監(jiān)測、錨桿受力狀態(tài)監(jiān)測、錨桿安裝應力監(jiān)測與錨固力監(jiān)測。高強讓壓錨桿支護方式與原有支護方式效果相比，巷道的變形量大大減小，整個巷道范圍內(nèi)受力均勻，沒有出現(xiàn)網(wǎng)兜現(xiàn)象。采用高強讓壓錨桿、金屬網(wǎng)、W型鋼帶+錨索進行聯(lián)合支護，減少巷道的維護與翻修工程量，提高巷道的掘進速度，降低支護成本。結(jié) 論

① 高強讓壓錨桿、金屬網(wǎng)、W型鋼帶+錨索聯(lián)合支護的支護質(zhì)量和支護強度均達到了預期的設(shè)計要求。在施工過程中及現(xiàn)在的使用時間內(nèi)，巷道變形量明顯減小，支護效果明顯。

② 采用高強讓壓錨桿+鳥巢錨索+W型鋼帶+金屬網(wǎng)聯(lián)合支護的支護成本每米巷道比原支護方式節(jié)約128.89元，同時減少了維修、翻修的人力、物力、財力。

③ 高強讓壓錨桿、金屬網(wǎng)、W型鋼帶+錨索聯(lián)合支護可以有效控制圍巖變形，在經(jīng)濟合理的條件下提高支護強度、支護表面質(zhì)量和支護效果，提高了掘進速度，保證了生產(chǎn)安全。

④ 高強讓壓錨桿、金屬網(wǎng)、W型鋼帶+錨索聯(lián)合支護技術(shù)不但可以減少支護施工量、降低支護成本，而且可以防止原支護方式導致的穩(wěn)定巷道“二次變形”現(xiàn)象，具有較高的推廣價值。

第一作者簡介 李偉民 男，1970年出生，1993年7月畢業(yè)于阜新礦業(yè)學院采礦專業(yè)，工學學士。現(xiàn)任阜新礦業(yè)（集團）公司清河門煤礦礦長，高級工程師。

（收稿日期：06-30；責任編輯：黃 翔）