自制錨桿旋轉安裝器在嵩縣山金的推廣應用

李施慶,安梓豪,張亞鵬

(嵩縣山金礦業有限公司, 河南 嵩縣 471435)

0 引 言

隨著礦產資源的消耗迅猛增長,開采深度逐步增加,對于深部不良巖體巷道的支護新技術與新工藝成為必須要解決的難題。原掘進工程支護方式為管縫式錨桿,U型鋼支護,噴漿,錨噴支護等。根據巷道頂板支護實踐,單一的管縫式錨桿支護難以適應深部高應力,高溫,水量大的安全技術要求。嵩縣山金及時引進同行業先進技術-樹脂錨桿支護技術,即樹脂錨固劑配以金屬材質桿體的錨桿支護新技術。

在嵩縣山金礦05中段進行現場作業時發現,因巷道頂板巖石條件較差,在對巷道頂板進行錨桿支護時必須及時進行。而傳統樹脂錨桿安裝機主要存在支護安裝流程復雜、施工流程時間較長、作業勞動強度大且效率低(每班只能施工4~6根)、安裝過程較為危險以及錨桿安裝機的購買和后期維修所需費用高等缺點,成為制約井下樹脂錨桿支護推廣應用的主要因素。因此,必須解決樹脂錨桿安裝過程中施工工序復雜、作業時間長等問題,為樹脂錨桿應用與井下巷道支護提供技術保障。

1 方案措施

針對上述樹脂錨桿在安裝工藝上出現的問題,通過改進樹脂錨桿安裝工藝,達到精簡施工工序、縮短作業時間和解決鉆機反轉時螺帽退落等問題。在實際生產過程中發現,通過聯合YT-28型鑿巖機配套自制樹脂錨桿連接器代替傳統樹脂錨桿安裝機的使用,大大縮短了井下巷道錨桿支護作業時間,簡化了施工工序,且能有效解決反轉時螺帽退落問題。

1．1 錨桿安裝機改進方案

在礦區就地取材,通過進行現場實驗對樹脂錨桿安裝工藝進行優化改進。具體方案為:拋棄傳統樹脂錨桿安裝機,改用YT-28型鑿巖機搭配簡易樹脂錨桿連接裝置,形成一套自制的錨桿安裝裝置,利用鉆機旋轉和氣腿支撐對錨桿進行旋轉推進,不僅簡化了樹脂錨桿支護施工工序,還能縮短支護作業時間。

簡易樹脂錨桿連接裝置通過在廢舊鉆桿尾部連接一個鋼筒制作而成,具有制作工藝簡單,重量輕,便于攜帶等優點。簡易樹脂錨桿連接器如圖1所示,YT-28型鑿巖機與樹脂錨桿安裝器推進過程如圖2所示。

圖1 簡易樹脂錨桿連接器

圖2 YT－28鑿巖機與樹脂錨桿安裝器

工作原理:YT-28型風動鑿巖機轉動鉆桿,通過自制連接裝置轉動樹脂錨桿螺母,因螺母與樹脂錨桿桿體焊接,錨桿桿體隨之左轉旋轉對錨固劑進行充分攪拌。

1．2 樹脂錨桿加工改進

由于YT-28型風動鑿巖機轉向與錨桿螺帽轉向相反,轉動過程中容易導致錨桿螺帽脫落,攪拌不理想,效果沒有達到預期目標。針對該問題,通過進行現場試驗證明,可以采用在樹脂錨桿桿體尾部加工焊堵段的方式防止螺帽退落,樹脂錨桿尾部焊堵段如圖3所示。

圖3 樹脂錨桿尾部焊堵段

2 現場試驗結果分析

為進一步確定實驗結果的可靠性,嵩縣山金礦在礦區各中段進行了推廣性實驗,根據巷道頂板支護實踐效果表明:

進行樹脂錨桿支護施工時,直接將自制錨桿安裝器安裝在YT-28型鑿巖機上進行工作,它所需要的動力都由YT-28型鑿巖機提供,減少拆換錨桿安裝機的時間,簡化繁雜的工序,提高支護效率,從而極大地提高了巷道的施工速度,大大降低了錨桿施工過程中工人的勞動強度和作業時間。

2．1 錨桿錨固力檢測分析

2018年4月,嵩縣山金礦在礦區05中段對自制安裝器進行了錨固力檢測(錨桿破壞性抗拉拔試驗),分別對施工2 h后的樹脂錨桿各3根進行了錨固力檢測,井下拉拔試驗現場施工如圖4所示。

(1)使用YT-28風動鑿巖機配套自制連接裝置施工的3根樹脂錨桿錨固力均達到設計要求的100 k N。

(2)傳統樹脂錨桿安裝機安裝時間較長,效率過低;與YT-28型風動鑿巖機配套使用的連接裝置能和螺母緊密契合并帶動桿體旋轉,快速攪拌錨固劑,每班安裝數量可達到20~30根,效率大大提高。

圖4 井下拉拔實驗

2．2 經濟效益分析

(1)根據市場價格推算,購買一臺錨桿安裝機的市場價格約2000元,嵩縣山金礦區現階段樹脂錨桿施工的掘進面有10個,購買錨桿安裝機所需費用2萬元左右;與樹脂錨桿安裝機對比,經自主加工改進的樹脂錨桿安裝器用料低廉,降低了生產成本,在企業降本增效方面發揮了作用。

(2)使用錨桿安裝機時因中途需要更換設備等因素導致安裝時間普遍超過20 min,而改進后的錨桿安裝器安裝1根錨桿的時間僅為3~5 min,實現了快速有效維護巷道頂板穩定的目標;此外,與改進前錨桿安裝流程繁瑣且需加班用風相比,改進后減少了用風時長。

(3)樹脂錨桿尾部加工焊堵段使錨固劑攪拌更加充分,提高了樹脂錨桿質量、改善了巷道支護效果。

(4)通過采用樹脂錨桿維護頂板,能有效防止頂板冒落和垮塌,配合高強度樹脂錨桿支護,將大大改善巷道支護效果和作業安全條件,從實際支護效果來看,采用樹脂錨桿支護巷道返修率低,可有效維護巷道穩定。

(5)傳統樹脂錨桿安裝工序復雜且效率低,導致井下作業人員態度消極,增加了樹脂錨桿在礦區推廣使用的難度。經井下施工人員反饋,改進后的自制安裝器施工工序簡單、施工效率高、質量也得到了大幅提升,解決了樹脂錨桿在嵩縣山金推廣使用的瓶頸問題。

3 結 論

YT-28型風動鑿巖機配套使用自制連接裝置大大降低了錨桿施工過程中工人的勞動強度和作業時間,提高了支護效率與質量,降低了生產成本,簡化了操作工藝,為企業降本增效發揮了作用。

隨著嵩縣山金深部開采的延伸,改進后的樹脂錨桿安裝器對地壓條件復雜、巖石破碎等深部支護方式有效化、多樣化都起到了積極作用,在進行井下巷道頂板樹脂錨桿支護作業施工上值得同類型礦山借鑒。