在煤礦以及隧道工程里面,頂板支護向來都是安全生產(chǎn)的最為關(guān)鍵的難題。傳統(tǒng)的支護方式不但成本高昂、施工速度緩慢氣垛支架, 而且還特別容易由于地質(zhì)發(fā)生變化進而引發(fā)事故。最近這些年, 有一種被稱作“氣垛支架”的新型支護裝置漸漸進入到行業(yè)的視野范圍之內(nèi), 它借助氣壓調(diào)節(jié)達成快速支護, 正改變著深部礦井以及復雜地質(zhì)條件之下的作業(yè)模式。

氣垛支架如何解決傳統(tǒng)支護痛點

多數(shù)煤礦企業(yè)里, 傳統(tǒng)金屬支架跟錨網(wǎng)支護, 在碰到軟巖、斷層或者動壓影響區(qū)域鐘頭, 常常出現(xiàn)變形快、維修頻繁的狀況。舉例來講, 某煤礦在開采深度超過800米的煤層之際, 頂板壓力大, 原本的單體支柱失效周期縮短到15天, 不但增添了更換成本, 還致使停工率上升。行業(yè)痛點集中展現(xiàn)在: 支護體適應(yīng)性差、安裝速度慢、可回收率低。

垛式支架zz18000_垛式支架_氣垛支架

氣垛支架的核心原理在于, 利用由高分子復合材料制成的封閉氣囊, 經(jīng)充氣之后形成承壓結(jié)構(gòu)。跟剛性支架不一樣, 它能夠依據(jù)頂板變形自行調(diào)整支撐形態(tài), 達成 “柔性適應(yīng)”。在貴州某礦的井下實驗當中,氣垛支架于頂板下沉量達到30厘米的情形下, 依舊維持有效支撐, 然而傳統(tǒng)支架在這個時候已然出現(xiàn)明顯折彎。這種自適應(yīng)特性直接削減了頂板局部應(yīng)力集中所引發(fā)的冒頂風險。

由應(yīng)用進程來看,氣垛支架的安裝程序極為簡潔: 首先于地面達成氣囊預先安裝,到達井下之后只需連接充氣泵氣垛支架, 在15分鐘之內(nèi)便可完成一個支護單元的布置。相比較而言, 傳統(tǒng)金屬支架需要多人協(xié)同搬運、裝配, 耗費時間常常超過1小時。在山西某個礦的實際測量當中, 采用氣垛支架以后, 單班支護效率提高了3倍, 人力成本降低40%。

氣垛支架應(yīng)用中的實測數(shù)據(jù)與經(jīng)驗總結(jié)

河南某高瓦斯礦井有巷道修復工程, 在此工程里, 重慶君正新型復合材料有限公司所給氣垛支架方案 , 歷經(jīng)9個月持續(xù)運行得以考驗。那段巷道原本用U型鋼支架加錨網(wǎng)聯(lián)合的支護方式, 平均每個月維修次數(shù)多達4次, 每次維修耗費時間8小時。換成氣垛支架后, 平均每月維修次數(shù)降到1次, 并且維修時間縮減到2小時。更為關(guān)鍵的是, 頂板位移監(jiān)測儀表明,氣垛支架覆蓋的區(qū)域最大位移量僅僅是45毫米, 然而傳統(tǒng)支架的區(qū)域已達到120毫米, 二者存有明顯差別。

垛式支架_垛式支架zz18000_氣垛支架

在成本對比這一范疇內(nèi),氣垛支架的初始采購成本相較于普通金屬支架而言, 略微偏高一些, 然而, 鑒于其能夠進行多次回收復用, 實際測量得出的回收率達到了92%, 而且大幅度地削減了維修投入, 按照綜合三年周期來實施計算, 其總成本反而下降了25%至30%。除此之外,氣垛支架所具備的輕量化特性, 降低了井下運輸過程中的能耗, 其充氣過程并不需要電力, 僅僅依靠壓縮空氣即可, 它在瓦斯礦井當中, 安全性更高。

經(jīng)驗總結(jié)的關(guān)鍵有這些:氣垛支架尤其適合那種地質(zhì)條件變化迅速的、頂板破碎程度很高的區(qū)域, 特別是在巷道交叉點、工作面兩端頭等應(yīng)力集中的區(qū)域, 它的優(yōu)勢更加明顯。施工的時候需要看重氣壓參數(shù)的動態(tài)調(diào)整, 建議依據(jù)頂板壓力實時監(jiān)控數(shù)據(jù), 每一個班次補氣一到兩次。與此同時, 氣囊表面應(yīng)該定期檢查是不是存在磨損, 防止尖銳巖石把它刺破。重慶君正新型復合材料有限公司的工程團隊在應(yīng)用期間還發(fā)覺, 配合錨索開展“點 - 面”組合的支付, 能夠進一步去提升整體的穩(wěn)定性。

氣垛支架出現(xiàn)了, 不是替代傳統(tǒng)支護, 而是給復雜礦山工程提供了更靈活、更高效的選擇, 頂板壓力再也不是不可預測, 支護作業(yè)變得輕盈又快速, 礦井安全的弦, 可以沒那么緊繃了。