“三高一低”现代锚杆支护，效果怎么样？ ―――阳煤集团新景公司创新巷道支护技术侧记 —— 文章正文2017-05-25

 一直以来，巷道支护都是煤矿安全生产的重要保障。随着煤矿开采延伸，制约巷道支护的各种不利因素也随之增加。因此，探索研究新型巷道支护技术成为煤矿技术创新的一项重要课题。

山西阳泉煤业集团新景公司与煤炭科学研究总院巷道矿压与支护研究所合作，率先开展新型巷道支护技术试验。此技术通过更换支护材料、改变支护力学性能等手段，践行了高强度、高刚度、高可靠性与低支护密度“三高一低”的现代锚杆支护设计理念，在保证支护效果的前提下，显著加快了巷道掘进速度，提高了工作效率。

截至目前，新景公司共完成了3个主采煤层的巷道围岩地质力学参数测试和7条巷道的支护优化试验及推广应用，累计施工2600米。

巷道支护技术亟待突破

新景公司位于山西省阳泉市西北部，主采3号、8号、15号煤，均为优质无烟煤。井下全部采用综合机械化采煤，其中3号煤层、8号煤层为普通综采，15号煤层为低位放顶开采。因为15号煤层是6．5米厚煤层，且煤质软，以往顶板支护均采用全锚索进行施工，支护密度大，钻眼工程量大，支护成本高，掘进效率低，巷道支护技术亟待突破。

为此，新景公司开始钻研如何将更好的支护技术应用到这样的厚煤层中。他们经过市场调研，找到了煤科总院巷道矿压与支护研究所。2016年6月1日，新景公司与巷道矿压与支护研究所共同合作的新型巷道支护技术试验项目正式启动。

根据矿井实际情况，新景公司决定先在15号煤层巷道进行该技术的试验。他们成立了新型巷道支护项目领导组，制定了施工方案，通过井下现场调研、同类型巷道变形破坏情况统计分析、巷道围岩结构窥视、锚杆锚索锚固力试验、新型支护材料优选、新型施工机具性能检测等前期工序，为初始设计提供了可靠的参数。

加强支护，材料是关键

“要想提高支护效率，加快掘进速度，必须在保证支护强度和巷道安全的前提下，减小支护密度，降低单位面积上的锚杆数量。”项目负责人李育鹏说。

在对原有支护材料力学性能分析的基础上，该项目的研究人员通过改进支护材料以提升支护材料力学性能。他们找到并应用了高强度螺纹钢锚杆、拱形锚杆锚索托板、加箍锚索等多种新型支护材料，替换原有材料。

研究人员将巷道预紧和检测机具更新换代，应用扭矩倍增器增加锚杆的扭矩，使锚杆扭矩由原来的顶150牛米、帮120牛米统一提高至400牛米；使用高性能锚索张拉机具增大了锚索的预紧力，由160千牛提高至250千牛。

通过实施这一系列措施，试验巷道的支护质量提高了，也满足了巷道支护的强度要求，从原有弱主动支护改变为强主动支护，保证了巷道围岩的稳定性。

“仅加大支护强度是不够的，我们还要保证试验效果的可靠性。”李育鹏说，“我们利用锚杆拉拔器对锚杆锚固力进行抽检，做非破坏性拉拔，检测锚杆锚固力达到150千牛即为合格；使用数显扭矩扳手对锚杆扭矩进行抽检，检验指标达400牛米才算合格。同时，我们根据监测数据分析锚杆受力和巷道围岩位移分布，全面了解支护状态，保证巷道安全。”

矿压监测数据显示，该公司采用新型巷道支护技术后，巷道表面位移量与原支护相比降低了48％，巷道围岩得到了有效控制，巷道支护收到了预期效果。

支护好了，效率高了

“在整个新型巷道支护技术的试验过程中，遇到最棘手的问题就是施工人员刚开始对新型支护工艺不熟悉，导致工程质量不高，新型机具扭矩倍增器易损坏，使用寿命短，返厂维修周期长，影响了项目的施工速度。”谈起新技术试验过程中遇到的困难，新景公司生产技术部新型巷道支护项目技术员李博强说。

针对试验中出现的问题，项目研究人员在施工现场对工人进行技术指导，根据现场实际情况改进支护方案，严格把控巷道施工质量。研究人员对扭矩倍增器进行拆解研究，并形成了一套自己的维修方法，解决了返厂维修周期长的问题，施工效率大幅提高。

最新数据显示，新景公司15号煤层采空侧的二次动压巷道掘进采用新型巷道支护技术后，强度比原来的支护方式增大了149％，支护成本大幅降低。巷道支护强度增大，使得巷道掘进速度大幅加快，采掘衔接紧张的局面得到缓解。