礦用廢舊皮帶在巷道支護中的應用

王佩 秦榮

摘要：為減少支護成本，優化支護設計，本文以陜煤韓城礦業桑樹坪煤礦為工程背景，論證了皮帶幫梯代替鋼筋幫梯支護的可行性，在保證合理支護強度的前提下，實現了廢舊皮帶的二次應用，同時使巷道支護成本降低約95元/m，為其它具有相似地質條件的礦井支護設計優化提供了新的解決思路。

關鍵詞：巷道支護優化;支護監測;廢舊皮帶;降本增效

引言

降本增效一直是煤炭行業永恒的話題，尤其礦山企業，巷道掘進成本高居不下，如何優化支護設計，減少材料投入，成為節支降耗的一個重要手段。礦井廢舊運輸皮帶一直以來都是作為淘汰品而被隨意丟棄，既不環保，也不經濟。為充分利用廢舊皮帶資源，降低支護成本，韓城礦業桑樹坪煤礦決定在3312運輸巷采用廢舊皮帶進行巷幫支護，工程實踐表明，皮帶支護效果不僅能夠滿足支護需要，而且變廢為寶，大大降低了生產成本。

1 試驗巷道地質概況

桑樹坪煤礦3312運輸巷沿煤層底板掘進，所在地層為單斜構造，走向NNE，傾向NWW。單斜面上分布有寬緩的褶曲及局部小構造，煤層平均傾角為4°，煤厚平均6.5m。由3312運輸巷道綜合地質柱狀圖可知，3#煤直接頂板為砂質泥巖，基本頂為中粒砂巖，直接底板巖性為泥巖，基本底板為石英砂巖。

2 巷幫支護優化

2.1 原支護方案

3312運輸巷設計長度1148.576m，現已掘進完畢，其中金支支護465m，之后更改支護方式為錨網梁索支護，施工105m后更換鋼筋幫梯為皮帶幫梯進行試驗。巷道支護所用錨桿規格為：φ20×2400mm螺紋鋼，矩形布置，間排距980mm×800mm;頂部采用900mm×2300mm冷拔絲網;錨索采用φ17.8×6200mm鋼絞線錨索，二二布置，間排距為1600mm×800mm。兩幫采用φ32×3500mm自攻固錨桿配合四孔200mm×2.9m長廢舊皮帶幫梯和900mm×2000mm鋼筋網及芭片進行聯合支護，間排距850mm×800mm。

2.2 巷道支護優化方案

礦用皮帶是一種高強度復合材料，抗拉強度大，耐磨損，廢舊皮帶拉伸測試結果表明，其抗拉強度不低于35MPa。為優化支護設計，減小巷道掘進成本，實現廢舊皮帶的二次應用，礦井將原設計方案中巷幫鋼筋梯更換為皮帶幫梯，規格為200mm×2.9m。為保證施工質量，決定在巷道內進行階段性實驗，初步設計實驗長度為100m。

2.3 數據監測

為了解皮帶支護效果，掌握巷幫圍巖運動狀態，對錨桿壓力及巷幫收斂量進行為期一月的礦壓監測，測點布置見圖1。本次實驗初期每2天進行一次測量，若收斂量較小則可以每周測量一次，若實驗期間巷幫收斂量超過400mm，立即停止實驗，說明該巷道不適用皮帶幫梯。實驗總共布置3組Y40型錨桿壓力表，每組兩個，由專人負責定期采集壓力數值。

3 監測結果分析

（1）兩幫錨桿收斂量

圖2為巷道開挖穩定以后，各監測點采集到的巷道最收斂值。由圖可知，左幫錨桿收斂量普遍大于右幫約10mm，左幫最大值為50mm，最小為25mm，右幫最大值為40mm，最小值為18mm。左右幫在煤體松軟處局部產生鼓包現象，鼓出量最大值小于150mm。兩幫最大移近量均遠小于400mm，能夠滿足生產及通風需要。

（2）錨桿壓力值

圖3為錨桿應力力變化曲線圖，實驗期間共采集20次數據。巷道從開挖到穩定可以大致分為三個時期，即初步變形期，快速變形期和穩定變形期。圖中AB段為初步變形期，壓力值隨時間呈線性增長，增長速率基本不變，增長穩定;BC段為快速增長階段，也成為初次來壓階段，這一時期巷道圍巖變化較大，應力由原始應力狀態向新的平衡狀態過度;CD段為穩定變形階段，也成為二次來壓階段，此時巷道應力波動較小，圍巖逐步達到穩定狀態，此時應力最大值為18.4MPa。

4 經濟效益分析

材料消耗費用對比：

（1）支護變更前每米需要支護費用：1287.4375元;支護變更后每米需要支護費用：1192.4375元。

（2）鋼筋幫梯支護形式掘進100米巷道所需費用：100×1287.4375=128743.75元;皮帶幫梯支護形式掘進100米巷道所需費用：100×1192.4375=119243.75元。

費用差額：128743.75-119243.75=9500元。經過比對分析得出：采用皮帶幫梯進行幫部支護每掘進每米巷道節約支護材料費用95元。

5 結論

（1）皮帶幫梯取締鋼筋幫梯支護方案，兩幫收斂量左幫略大于右幫，均小于50mm，遠低于最大允許收斂量（400mm），完全能夠滿足生產需要。

（2）錨桿應力監測顯示，錨桿最大應力值為18.4MPa，小于皮帶抗拉強度。

（3）皮帶幫梯取締鋼筋幫梯支護方案經工程實踐，具有支護效果好、成本低的優勢，每米巷道可節省掘進支護成本95元，同時實現廢舊皮帶的二次利用。

參考文獻：

[1]王金華. 全煤巷道錨桿錨索聯合支護機理與效果分析[J]. 煤炭學報，2012，01：1-7.

[2]康紅普，王金華，林健. 煤礦巷道支護技術的研究與應用[J]. 煤炭學報，2010，11：1809-1814.

[3]趙全山. 淺談煤礦廢舊物資回收復用和修舊利廢[J]. 煤炭經濟研究，2006，01：25-26.

作者簡介：秦榮（1990.10-）男，畢業于西安科技大學采礦工程，韓城礦業有限公司桑樹坪煤礦，助理工程師。

本文通訊者：王佩（1991.04-），男，畢業于山東科技大學采礦工程，韓城礦業有限公司桑樹坪煤礦，助理工程師。