中空退锚钻杆在综采面过空巷中的应用

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1、中空退锚钻杆在综采面过空巷中的应用李德军收稿日期：2017-07-31Received：2017-07-31山西煤炭运销集团裕兴煤业有限公司的设计生产能力为90万t/a。井田面积8.6622km2,批准开采3〜15号煤层，地质储量6385万t,可采储量3047万t,服务年限24.2a。井田地质构造简单，水文条件中等，瓦斯含量低。矿井采用斜立井混合开拓，目前开采15号煤层，釆用一次采全高工艺。15109工作面煤层倾角约为4°〜5°,煤层层理发育。普氐硬度f=2,容重1.51t/m。所开采的15号煤

2、层位于太原组下部K2灰岩之下0.05^0.50m,上距3号煤层底板为115.00m，下距K1砂岩顶7.93m[l]，煤层厚度平均4m,常夹(T2层矸，结构较简单。顶板为K2灰岩，底板为泥若或粉砂岩。1研宄背景15109工作面冋采过程中有3条空恭，从北至南依次为东翼冋风恭、东翼胶带恭、东翼轨道巷，3条空巷均与工作面平行，全长为230m,空巷与空巷之间留有30m的保安煤柱。其具体布置如图1所示。图13条空巷位置示意下载原图3条空巷两帮采用锚网支护，其具体规格、方式如下。(1)锚杆规格MSGLW-33

3、5-20/1800型左旋无纵肋螺纹钢筋锚杆。(2)锚固方式钻28mm孔，一支MSCK2335、一支MSK2360型树脂药卷,锚固长度为0.9m。(3)金属网使用小6mm钢筋焊接网，规格2200mmX1300mm、网孔lOOminXIOOmmo⑷锚打•托盘规格150mmX150mm,厚度8mm的方形托盘。（5）帮锚杆布罝方式每排每帮3根，间排距1200ininXl200imn,上部锚杆距顶板400mm,上斜布置，安装角度与水平成20°仰角，帮下部锚杆距底板700mm,下斜布置，安装角度与水平成20

4、°俯角。其余锚杆均垂直于巷帮布置，锚杆布置方式和情况如图2所示。图2空巷断面支护示意下载原图图2空巷断面支护示意下载原图2退锚装置的研发2.1退锚原因与目的3条空巷两帮支护金属锚杆共有3450根，为防止废旧铁锚杆进入煤流系统影响刮板机、破碎机和转载机等设备安全运行，并保障综采工作面快速通过空巷和施工安全，需要对两帮金属锚杆进行退锚，以避免采煤机截割时产生火花、损伤截齿。经过研宄提出3种方案：（1）利用矿压，把煤壁压酥后，利用辅助设备将锚杆从煤体里抽出或捡出；（2）利用放炮落煤，人工把锚杆捡出；（

5、3）利用特制退锚装置，提前把锚杆整体退出。前2个方案因人员需进入煤壁危险区域作业，存在巨大的安全隐患，同时工作面长度大，空巷又相对集中，顶板和煤壁是过空巷安全管理的重点和难点m，而且放炮处理会造成顶板和煤壁的破坏，给顶帮安全管理带来隐患。经过分析研究，确定用第3种方案，即研制一种退锚装置提前退锚。2.2退锚原理考虑到成本、安全系数和施工工艺复杂程度等因素，决定研制一种退锚钻杆，用煤矿支护常用的帮锚钻机对金属锚杆外围进行钻孔，钻孔深度超过锚杆长度，相当于在需要退出的金属锚杆外围进行钻孔取芯，将金属

6、锚杆直接掏出。2.3退锚装置的研发裕兴煤矿技术人员与管理人员根据现场实际情况，经过反复研究和加工改造，解决了退锚装置的动力、返煤粉、煤尘、钻杆直径、钻头形式和大小及连接装置等诸多问题，研宄出一套适用于两帮退锚的新装罝。该装罝利用煤矿现有手持式风动钻机即可操作使用，设备取材方便，釆用湿式打眼，水力冲孔有助于煤粉的外流，无煤尘飞扬，降低了打钻中的卡钻、憋钻情况。采用空心钻头截齿外凸形设计，煤粉容易排出，无螺旋光面空心钻杆，有利于安全操作，钻头内径较钻杆直径略大，不易截割到锚杆。该工艺设备操作简单、轻

7、便m，广2人即可操作，效率高，钻杆n径适宜，钻杆能根据锚杆的角度实现自动导向，不会截割到锚杆。空巷两帮支护锚杆直径为20mm，打设锚杆时角度偏差规定不超过5%。，锚杆长度为1800mm，锚杆左右偏差范围L=1800mmX5%o=9mm,锚杆内径=20+9X2=38mm。该设备由一根内径38mm、外径43mm的无缝空心钻杆(有2m和1m这2种规格)，三翼合金钻头和钻尾注水器3部分组成，尾部连接1台手持式风动帮锚钻机。钻头、钻杆和钻尾均为独立的个体，通过螺纹进行连接，中间钻杆和钻尾损坏率低，损坏时只

8、需要更换钻头即可。该退锚装罝具体如图3所示。图3屮空退锚钻杆示意下载原图1.钻头2.屮空钻杆3.进水孔4.注水器5.手持风动钻机6.进风孔3退锚装置的使用方法(1)退锚工艺流程:调试气动扳手一装上配套套筒，对准金属锚杆一打开开关，气动扳手运转一待螺母退至合适位置，停机一使用扳手拧下螺母，卸下托盘一将锚杆周边网片剪掉一退锚钻机装上配套钻杆一套住待退锚杆取芯一钻至一定位置退锚杆一回收锚网。(2)先用风动扳手将南北两帮对应的一排锚杆去掉螺母、托盘，然后两帮从下往上依次退锚杆，从东往丙逐排作业。(3)退