巷道支护

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  解放前,山东煤矿巷道以木支护为主,永久巷道和主要硐室用砖石砌碹,围岩
坚硬地段为裸体无支护巷道。20世纪初,德营淄川、坊子煤矿永久巷道所用木支护
材料经盐水浸泡作防腐处理。解放初,仍沿用上述支护方法。
  50年代,全省统配煤矿开始推广应用金属、水泥、陶瓷、锚杆等非木材支护。
1954年淄博矿务局洪山矿率先试用水泥支架,1957年后在全局推广,并对使用非木
材支护的范围作了具体规定:一、主要运输大巷及回风道,服务年限在3年以上、
围岩稳定的均以水泥支架为主;服务年限10年以上、围岩压力不稳定的应先用各种
材料砌碹;在岩石不坚硬又无淋水地区,使用锚杆或锚喷支护。二、集中上下山或
主要上下山(绞车道、人行道)使用期在3年以上,围岩稳定,倾角25度以下的采用
水泥支架或金属支架、锚杆支护;围岩破碎,压力较大的采用砌碹。三、井底车场、
硐室及水仓采用水泥支架或金属支架。四、使用水泥支架要配用水泥背板,如果使
用木背板和木楔、木垫,要进行防腐处理。1966年末,全局在籍巷道总长度412293
米,其中使用水泥支架75692米,金属支架22952米,各类锚杆12379米,砌碹927米,
非木材支护巷道共计113574米,占巷道总长度的27.54%,从而使全局巷道每米坑木
消耗量由1957年的0.166立方米下降为0.082立方米。1988年,全局非木材支护巷道
达到582615米,其中锚喷支护145523米,分别占在籍巷道总长度的95.2%和23.8%。
  锚杆和锚喷支护是巷道支护的一项重大改革。1955年,枣庄矿务局陶庄矿首次
试用铁锚杆成功。其后,田屯、枣庄、朱子埠等矿先后推广使用木锚杆和压缩木锚
杆。这3种锚杆都具有轻便、效率高、成本低的优点,但不能防止围岩风化,增加
了巷道维护量。为了解决围岩风化问题,1961年开始在打完锚杆之后再进行水泥喷
浆,两者结合起来形成了锚喷支护,即先用锚杆锚固后,再在锚杆眼内注入砂灰浆,
然后用水泥砂浆或细骨料混凝土喷壁,实现了支护工作机械化,根除了放炮崩倒棚
子,做到了永久支护跟迎头,在枣庄、新汶、肥城矿区普遍应用。它比普通混凝土
碹减薄支护厚度1/2~2/3,减少岩石掘进工程量15~20%,节省劳动力50%左右,节
约全部模板和50%的混凝土,支护成本降低50%左右,加快了施工速度,取得了好的
效果。1966年,山家林矿采用倒楔式铁锚杆,穿挂旧钢轨作托梁锚固破碎顶板并喷
射混凝土支护;1976年,朱子埠立井第二水平延深井筒采用铁锚杆和细骨料混凝土
支护破碎井壁;1983年,陶庄矿在冲击地压区采用锚杆固壁,中夹黄泥垫层,外砌
料石碹的锚、喷、碹联合支护。凡围岩破碎或动压区巷道采用以锚为主、以喷为辅
或锚网(铁丝连环扣或铁丝网)或锚笆(竹笆或荆条笆片)支护形式的,均取得较好效
果,1986年以后,该局锚喷支护巷道全部使用水泥锚杆,其他类型锚杆一律废止。
1990年,该局非木材支护巷道115568米,其中光爆锚喷巷道59115米,分别占在籍
巷道总长度的78.3%和40%。
  70年代,尤其是1975年煤炭工业部发出大力推广锚喷支护的通知以后,全省统
配煤矿锚喷支护迅速发展。锚杆形式从传统的倒楔式锚杆、旧钢丝绳和钢筋砂浆锚
杆发展为快硬水泥锚杆,支护形式从单一锚喷支护发展为锚杆金属网喷射混凝土、
钢筋梯锚喷、钢筋拉杆锚喷,应用范围从一般岩巷、半煤岩巷发展到厚煤层上分层
顺槽、切眼等煤巷及大断面硐室、交岔点锚喷支护,锚喷质量、检验手段、管理制
度逐步提高完善。1990年,全省统配煤矿非木材支护巷道长度达到283万米,占在
籍巷道总长度的89.8%,锚喷支护长度占非木材支护长度的40%。其中,兖州矿务局
非木材支护巷道长度为54.6万米,占在籍巷道总长度的99%,锚喷支护长度占非木
材支护长度的66.7%,实现了岩巷、半煤岩巷支护锚喷化,煤巷支护钢铁化。北宿
煤矿成为全国第一个井巷全锚喷化矿井。
  软岩巷道支护。龙口矿区属老第三纪沉积软岩地层,煤层顶底板岩层松软,煤
1顶板为含油泥岩、砂质页岩,底板为油页岩;煤2顶板为泥岩、砂质页岩,岩
性软弱,岩层暴露后易风化、潮解、遇水膨胀,底板为砂岩,遇水亦膨胀。因此开
拓后的巷道围岩变形严重,支护困难,成了矿区建设急需解决的重大技术问题。
1971年开工的第一个矿井洼里煤矿,在松软岩层开拓的巷道中,先后采用梯形木支
架、料石砌直墙半圆拱碹、圆碹、预应力钢筋混凝土支架、钢木混合支架、锚杆、
甩浆、喷浆等支护形式均未奏效,-108米水平运输大巷采用直墙半圆拱料石砌碹,
施工不到1年,巷道严重变形,两肩直墙压弯,中间底鼓膨胀,顶碹挤扁,改用料
石圆碹后短期内支护效果尚可,时间超过半年,即出现变形,不是巷道被压垮,就
是顶间料石被挤碎,不得不随时进行返碹。尤其是二层煤顺槽巷道支护更为困难,
先用木支架支护,棚顶梁被压断,改用预应力钢筋混凝土支架仍然维护不住,不到
3个月多数支架顶梁被压折,采取双腿、对棚并列加强支护后仍有些支架和顶梁被
压坏,又用干茬料石砌碹,支护效果仍不理想,并给回采带来困难。1979年,矿区
工程处在北皂矿井巷道施工中采用锚喷支护,成功地解决了软岩层支护问题,至
1983年矿井投产,共施工锚喷巷道13832米,占井巷总进尺的73.3%。凡锚喷的巷道
投产后均经受住了考验。1990年,龙口矿务局完成锚喷巷道进尺21114米,占掘进
总进尺的80.9%,名列全省榜首。
  岩巷掘进机械化作业线工艺流程。以侧卸式装岩机为主的普及型作业线,配有
侧卸式装岩机、气腿式钻眼机、皮带运输机、蓄电池机车、矿车、混凝土喷射机、
激光指向仪等。主要工艺:人工持气腿式钻眼机2~4台钻工作面下部眼,装药放炮,
排烟后钻上部眼及锚杆眼,安装锚杆(挂金属网),装岩机装岩,电车调转载机或矿
车运矸,再装药放炮排烟,装运矸石、清底。然后重复上述工序,再喷浆及复喷。
这是“三八”工作制“两掘一喷”作业方式。如巷道断面小,也可将工作面炮眼一
次钻出,爆破。以全液压钻车与侧卸式装岩机为主的提高型作业线,主要配套设备
和工艺流程除气腿式钻眼机改为全液压钻车外,其余与普及型作业线基本相同。以
钻装锚机组为主的作业线主要配套设备有一机多能的钻装锚机组、皮带转载机、蓄
电池机车、矿车、混凝土喷射机、激光指向仪等。主要工艺:钻装锚机组进入迎头,
大钻臂推进,钻直径75毫米的掏槽眼(深2米)4个,钻臂装有YGP-28型导轨式钻眼机
各1台,多钻同时打眼,完成后机组外退,装药放炮,排烟,机组再进入迎头,耙
装机扒装矸石,经过机组本身的刮板运输机转载装车,矸石运完后再用机组打锚杆
眼,安装锚杆。作业方式有“一掘一喷”、“两掘一喷”、“三掘一喷”三种。
  煤巷掘进机作业线,主要配套设备有煤巷和半煤岩巷掘进机、胶带转载机、可
伸缩胶带运输机或刮板运输机等。主要工艺流程:启动掘进机,用截割头机械破碎
煤(岩)层,截割半煤岩用先软后硬、沿煤岩分界线掏槽的程序截割;对于层理节理
发育的软煤,采取中心掏槽、四面刷帮的程序截割;对于硬煤则采取自下而上的程
序截割,截割下来落到巷道底板上的煤、岩,由掘进机蟹爪装到机内刮板运输机后
卸入胶带转载机,再转到可伸缩胶带机或刮板机运到溜煤眼或煤仓。每掘进1~2架
棚的距离停机支护,可用掘进机截割头上钢梁。煤巷掘进机具有速度快、效率高、
劳动强度低、巷道成型好、围岩破坏小、顶板易维护、安全状况好等优点。