王长臣,冯 军

(河南煤化集团永煤公司安阳鑫龙煤业, 河南安阳县 455133)

U型钢背板在煤巷架棚支护中的应用

王长臣,冯 军

(河南煤化集团永煤公司安阳鑫龙煤业, 河南安阳县 455133)

安阳鑫龙煤业公司红岭矿将 U型钢废料制作成背板,用于煤巷架棚巷道支护中,增强了支护强度,保证了支架的完整性,减少了巷道失修率,同时做到了修旧利废,节支降耗,每年可提高经济效益 142万元以上。

U型钢背板;围岩应力;架棚支护;巷道维护

安阳鑫龙煤业公司红岭矿位于安阳矿区北部,设计生产能力 30万 t/a,历经多次技改,现核定生产能力为 60万 t/a,90万 t/a技改工程正在进行中。矿山主要开采煤层为山西组二1煤层,煤层赋存稳定,平均倾角 15°,煤厚 5～6 m,现开采水平为 -350～-420 m。

近年来,随着开采深度的增加及围岩应力的不断增大,采区回采巷道受压力和采动的影响出现支架变形严重、背板折断、坠网兜等现象,木背板折断率达 50%以上,不能满足支护要求。

1 支护背板改进问题的提出

(1)随着开采深度的增加,矿山压力增大,巷道顶底板移近量也随巷道埋深增加而增加。实践证明:巷道一侧为采空区的增加幅度大于两侧为实体煤的巷道,随着时间的推移和围岩来压,致使有50%的木背板被压断,顶帮漏空造成支架受力不均匀,致使巷道变形严重,甚至被压垮。最初曾采取加密、加厚木背板的措施,在矿压稳定的地区施工,效果较为明显。但在沿空巷道侧压较大时,仍满足不了支护要求。

(2)由于受围岩压力的影响,原木背板经常出现背板折断、支架变形严重、坠网兜等,造成前掘后修的现象。工作面在回采过程中维修量更大,经常出现上顺槽、下顺槽断面不够大而影响生产的现象。为此,基本上需要安排一个维修组长期在上、下顺槽维修来满足安全生产的需要,原木背板支护的使用,不仅影响了煤巷单进水平的提高,而且给安全生产管理带来了困难,还严重影响了质量标准化工作。

(3)沿空巷或巷道侧压较大时施工,顶板压力虽然向前推移,但巷道两侧的煤体受压力影响已被破坏,煤层层理破坏,煤体酥软,产生裂隙,增大了巷道两帮的侧压,致使支架局部受压破坏,导致需要加密背板,使巷道周围的压力通过背板均匀地分布到支架上,增加支架的完整性。

(4)近年来,随着支护工艺的改进,半圆拱、三心拱、曲腿棚 U型钢 (U29、U36)支护已成为红岭矿煤巷支护的主要形式,不同规格的 U型钢支架是由每根长 9 m的U型钢材加工而成。加工过程中,虽然精打细算,使不同长度的梁、腿搭配,做到每根 U型钢合理使用,减少浪费。但由于支架规格不同,不能使每根 U型钢完全尽其长度裁定,造成剩下长短不一的U型钢边料,这些U型钢边料以前都做废品来处理;另外井下回收上来的旧 U型钢,大部分经过校正后二次复用,而一些变形严重,强度已屈服无法再复用的 U型钢,也作为废品处理掉。加工过程中剩余的边料和没有复用价值的 U型钢作为废品处理,在一定程度上造成浪费,这些废料若用于生产过程中,在修旧利废、增收节支方面还有很大的挖掘潜力。

2 U型钢背板的制作

为了增加背板支护的强度,同时也是为了废旧U型钢充分发挥价值,合理使用,做到修旧利废,节支降耗,决定把加工U型钢支架剩余的边料和回收的残废 U型钢制作成铁背板,每 800 mm一节,从 U型钢的正面割开,这样一分为二,就成为两块规格为800×124×7(长 ×宽 ×厚,mm)的铁背板 (见图1)。井下煤巷 U型棚支护背板由原规格 800×80×50(长 ×宽 ×厚,mm)的木背板更换为 800×124×7 mm的铁背板,背板间距 500 mm、棚距 600 mm,U型棚的梁、腿、铁拉杆、塑带网等支护参数和材料不变。

图1 铁背板规格

3 施工要求

(1)U型钢支架要端正,迎山有力,不得出现歪扭夹斜。支架直线性要求每 10 m梁腿里出外近不大于 50 mm。

(2)U型钢支架梁、腿搭接要严密,搭接长度不得超出设计规范,卡缆要成直线,螺栓扭矩不小于200 N·m,经常检查螺栓并二次紧固,同时涂抹防锈油脂。

(3)塑带网要铺平,用联网绳扣扣相连,并每隔300 mm打一死结,网搭接长度不小于 100 mm。

(4)搞好巷道成型,禁止巷道出现空帮、空顶现象,空帮、空顶处必须用木料充填背实。

(5)背板要摆放均匀,背紧背牢,背板位置和数量要符合设计要求,背板间距 500 mm,背板直线性要好。带有一定弧度的背板要集中使用,且背板弧度朝向要一致,背板平面与支架接触,保证背板布置均匀,支架受力均匀。

(6)铁拉板要打直打牢,每棚最低不少于三道(正顶梁一道,两帮腿各一道),铁拉板数量、位置符合设计要求。

4 经济效益

(1)在回采工作面上、下顺槽施工中,一般每架需要原木背板 18块,每架需投入背板材料费 129.6元。同样条件下,由于铁背板可以回收,基本材料费与回收费用相抵,只需计算材料加工费和材料损耗即可,按 20%损耗率计算成本,需要投入材料费83.52元 /架和材料加工费 32.4元 /架,共 115.92元 /架,与使用木背板成本基本相当。

(2)在回采工作面回采期间,铁背板还可以多次利用,如果按照每块木背板 7.2元的价格计算,铁背板每复用一次,每架可节约材料费 129.6元,只要背板不失效就能一直复用,若背板失去使用价值,最后还可作废品处理。

(3)根据实践经验,使用木背板支护巷道失修率一般在 50%以上,使用铁背板支护巷道失修率一般在 15%左右,两者相比,使用铁背板减少巷道失修率 35%。每米巷道维修费用按照 800元计算,每100 m巷道可节约维修费用约 2.8万元,背板材料费约 0.75万元。红岭矿每年掘进回采巷道约 4000 m,则每年可节约材料费和维修费共 142万元,这还不包括因巷道失修影响生产造成的损失。因此,废旧 U型钢制作成背板重复使用,每年给矿井节约了大量的巷道维修费用,降低了生产成本,提高了经济效益,同时也在增收节支、修旧利废、废品处理与利用方面探索出一条有效的途径。

5 结束语

红岭矿利用废旧 U型钢制作成背板,在煤巷架棚支护中收到了良好的效果,改变了以往背板折断、支架变形严重、坠网兜、前掘后修的现象,降低了背板的更换率和回采巷道的维修率。废旧 U型钢制作成背板的应用,不仅为质量达标和安全生产打下了良好的基础,还大大降低了维修费用,值得在围岩压力较大的煤巷架棚支护巷道中推广应用。

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2010-04-07)

王长臣 (1972-),男,河南浚县人,助理工程师,从事煤炭生产技术管理工作,Email:aykwfj@163.com。