錨桿巷道探頂桿的技術改進及效果分析

文/劉翠

錨桿巷道探頂桿的技術改進及效果分析

文/劉翠

煤礦巷道掘進工程施工采用錨桿支護工藝，是現代煤礦支護的一種重要支護方式。采用錨桿支護具有主動性支護、有效強化圍巖強度和保持圍巖穩定，施工簡單、成本較低、安全可靠、改善作業環境等優點，現已成為世界各國煤礦巷道支護的一種主要工程施工形式。

一、技術改進概況

煤礦錨桿巷道支護，目前大量采用螺紋鋼錨桿探頂桿支護工藝支護，實際巷道掘進工程中，其支護施工工程效果較以往傳統的架棚等支護工藝更具顯著優點：變被動支護為主動支護；及時有效地控制圍巖應力；帶來良好的安全效益、經濟效益和社會效益。

工程實踐中，螺紋鋼錨桿探頂桿支護工藝雖然比較成熟，但仍然面臨著工作面空頂下的臨時支護這一難題，不僅使現場施工難度加大、作業強度增高，而且勞動效率低、效益差，同時安全生產條件也有所惡化。

因此，在推廣應用螺紋鋼錨桿探頂桿支護工藝時，怎樣才能有效解決工作面空頂下的臨時支護這一難題，已經成為了這項支護技術能否推廣應用的關鍵，并因其影響的廣泛性、重要性，成為煤礦專業工程技術人員廣泛關注和研究探索的新問題。

針對這一難題，在全面掌握了螺紋鋼錨桿探頂桿支護工藝技術的基礎上，山西煤炭運銷集團蘭煜煤業有限公司結合礦井巷道掘進工程實際，針對螺紋鋼錨桿探頂桿支護工藝技術中關于探頂錨桿的結構，重新進行了可伸縮探頂錨桿的結構設計、零部件加工制作、結構組裝和改進等技術革新，專門研究并發明了可伸縮探頂錨桿技術。并在礦井的巷道支護工程作業中，對這一新技術進行了工業性實驗。經過對專用零部件、專用工具、作業流程的確定，實現了可伸縮探頂錨桿操作工藝定型，確定了可伸縮探頂錨桿技術的各項技術指標優勢。隨之，在礦井的巷道掘進工作中，向專業工程技術人員推廣采用了可伸縮探頂錨桿技術，較好地解決了工作面空頂下的臨時支護這一難題。不僅明顯降低了工人作業的勞動強度，提升了施工作業的安全性，而且顯著提高了施工效率，加快了施工進度，取得了良好的經濟效益和社會效益。

二、技術對比分析

1.制作工藝對比

原工藝中，使用的探頂桿每根均采用3．2米長、直徑50mm(2吋)的鐵管；利用套環將其固定在頂板錨桿上，并及時前探；利用剎桿剎嚴接頂；套環采用內徑100mm（4吋）的法蘭盤結構，其上部焊接有M20螺母一個；套環分別用螺紋連接，固定在第一排鋼帶與第二排鋼帶的錨桿上；每個循環兩個套環同時前移一次。

新工藝中則采用可伸縮探頂桿，即在每根探頂桿上采用一根2．2m長、直徑62.5mm（2．5吋）鐵管（一般稱為主桿）和一根2．2m長、直徑50mm（2．0吋）鐵管（一般稱為副桿）。將主桿、副桿相互插裝在一起，組合制作而成。副桿全部伸出時，其最大伸出長度為3．8m；副桿全部縮回時，其完全縮回后的最小長度為2．5m；副桿伸出后，在主桿上可以利用穿銷結構將副桿固定住，以鎖定防其回縮；套環采用了內徑100mm（4吋）的法蘭盤，在它上面焊接了M20的螺母一個；套環則分別擰裝在第一排鋼帶和第三排鋼帶的錨桿上。每個循環及時前移一個套環。

2.操作工藝對比描述

原工藝使用的探頂桿，在每次放炮后須將探頂桿及時前置（即將整個探頂桿前伸）到工作面，繼而使用適當長度的剎桿剎嚴接頂；隨后開始打滑楔眼、掛滑子、出貨（即裝載、運輸、清理工作面等專業工序的俗語表述）；待出貨完成后，將探頂桿再往后撤，之后打注錨桿；待打注完成后，探頂桿再次前置（即將整個探頂桿的桿身一起向前推進，）到工作面頂端后，再次用剎桿剎嚴接頂；如此重復可以不斷進行循環工作。

新工藝使用了安裝有套裝在一起的主、副桿，即可以任意調整伸縮長度的探頂桿（其結構如前所述），在每次放炮后，可以極方便地將探頂桿中的副桿從主桿中及時伸出所需要的長度，前探至所需要的位置，然后利用鎖緊螺母鎖定，并用剎桿剎嚴接頂；然后開始打滑楔眼、掛滑子、出貨；待出貨完成后，可以松開鎖緊螺母，將探頂桿的副桿及時縮回至主桿中；接著打注錨桿，打完后，開始前移探頂桿的主桿（此時探頂桿的副桿仍然縮回在探頂桿的主桿中）。前移時，首先將探頂桿主桿上位于后面的一個套環取下，并利用螺紋連接擰在工作面的第一排鋼帶上，之后前移主桿并前竄到工作面最小空頂處，用剎桿剎嚴接頂。如此重復操作，就可以不斷進行循環工作。

3.使用效果對比分析

原工藝的探頂桿在每個工作循環中需要前后移動兩次，并且每個循環移動時，探頂桿上的兩個套環均須前移，先卸下套環往前移，之后再擰裝在錨桿上，然后再上探頂桿。工序繁瑣，效率低下。

新工藝中，使用了可伸縮探頂桿，每個循環只需前移一次探頂桿主桿，并且每次前移時只須卸下一個套環即可。當工作面達到最大空頂時，只須伸出副桿即可。操作簡單、安全、快捷、高效。

4.經濟效益對比分析

新工藝的關鍵，是改進了探頂桿構件，形成可伸縮探頂桿。它結構簡單，制作容易；重量輕，操作方便；操作步驟簡潔，容易學習使用；同時安全可靠。全面推廣應用這項技術，既大幅減輕了工人的勞動強度，又節省了工序循環時間，提高了效率，增強了安全性。

新工藝有效節約了材料，降低了成本。原工藝使用的探頂桿由于桿體較長，且不便于移動。尤其開拓巖石巷道時，幾乎每個工作班（組）都要損壞一副。山西煤炭運銷集團蘭煜煤業有限公司礦井在應用新工藝以來，使用可伸縮探頂桿近一個月時間內沒有發生損壞現象，無需更換。

據此進行節約成本估算：按照礦井作業實際，拱形全巖巷道（使用兩根探頂桿），可節約資金2534．4元/月。

三、結論

對“錨桿巷道采用可伸縮探頂桿的工藝改進及使用效果分析”表明，在煤礦錨桿巷道中采用可伸縮探頂桿，加工容易，制作簡單，改裝成本低廉。實際施工作業時，可伸縮探頂桿操作工藝較先進，使用方便、靈活、快捷；工序簡單，操作安全，探頂及時；大大提高了勞動效率，經濟實用，安全可靠。具有良好的推廣應用價值。

（作者單位：山西煤炭運銷集團蘭煜煤業有限公司）

（責任編輯：龐永厚）