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摘要：为减少支护成本，优化支护设计，本文以陕煤韩城矿业桑树坪煤矿为工程背景，论证了皮带帮梯代替钢筋帮梯支护的可行性，在保证合理支护强度的前提下，实现了废旧皮带的二次应用，同时使巷道支护成本降低约95元/m，为其它具有相似地质条件的矿井支护设计优化提供了新的解决思路。
关键词：巷道支护优化;支护监测;废旧皮带;降本增效
引言
降本增效一直是煤炭行业永恒的话题，尤其矿山企业，巷道掘进成本高居不下，如何优化支护设计，减少材料投入，成为节支降耗的一个重要手段。矿井废旧运输皮带一直以来都是作为淘汰品而被随意丢弃，既不环保，也不经济。为充分利用废旧皮带资源，降低支护成本，韩城矿业桑树坪煤矿决定在3312运输巷采用废旧皮带进行巷帮支护，工程实践表明，皮带支护效果不仅能够满足支护需要，而且变废为宝，大大降低了生产成本。
1 试验巷道地质概况
桑树坪煤矿3312运输巷沿煤层底板掘进，所在地层为单斜构造，走向NNE，倾向NWW。单斜面上分布有宽缓的褶曲及局部小构造，煤层平均倾角为4°，煤厚平均6.5m。由3312运输巷道综合地质柱状图可知，3#煤直接顶板为砂质泥岩，基本顶为中粒砂岩，直接底板岩性为泥岩，基本底板为石英砂岩。
2 巷帮支护优化
2.1 原支护方案
3312运输巷设计长度1148.576m，现已掘进完毕，其中金支支护465m，之后更改支护方式为锚网梁索支护，施工105m后更换钢筋帮梯为皮带帮梯进行试验。巷道支护所用锚杆规格为：φ20×2400mm螺纹钢，矩形布置，间排距980mm×800mm;顶部采用900mm×2300mm冷拔丝网;锚索采用φ17.8×6200mm钢绞线锚索，二二布置，间排距为1600mm×800mm。两帮采用φ32×3500mm自攻固锚杆配合四孔200mm×2.9m长废旧皮带帮梯和900mm×2000mm钢筋网及芭片进行联合支护，间排距850mm×800mm。
2.2 巷道支護优化方案
矿用皮带是一种高强度复合材料，抗拉强度大，耐磨损，废旧皮带拉伸测试结果表明，其抗拉强度不低于35MPa。为优化支护设计，减小巷道掘进成本，实现废旧皮带的二次应用，矿井将原设计方案中巷帮钢筋梯更换为皮带帮梯，规格为200mm×2.9m。为保证施工质量，决定在巷道内进行阶段性实验，初步设计实验长度为100m。
2.3 数据监测
为了解皮带支护效果，掌握巷帮围岩运动状态，对锚杆压力及巷帮收敛量进行为期一月的矿压监测，测点布置见图1。本次实验初期每2天进行一次测量，若收敛量较小则可以每周测量一次，若实验期间巷帮收敛量超过400mm，立即停止实验，说明该巷道不适用皮带帮梯。实验总共布置3组Y40型锚杆压力表，每组两个，由专人负责定期采集压力数值。
3 监测结果分析
（1）两帮锚杆收敛量
图2为巷道开挖稳定以后，各监测点采集到的巷道最收敛值。由图可知，左帮锚杆收敛量普遍大于右帮约10mm，左帮最大值为50mm，最小为25mm，右帮最大值为40mm，最小值为18mm。左右帮在煤体松软处局部产生鼓包现象，鼓出量最大值小于150mm。两帮最大移近量均远小于400mm，能够满足生产及通风需要。
（2）锚杆压力值
图3为锚杆应力力变化曲线图，实验期间共采集20次数据。巷道从开挖到稳定可以大致分为三个时期，即初步变形期，快速变形期和稳定变形期。图中AB段为初步变形期，压力值随时间呈线性增长，增长速率基本不变，增长稳定;BC段为快速增长阶段，也成为初次来压阶段，这一时期巷道围岩变化较大，应力由原始应力状态向新的平衡状态过度;CD段为稳定变形阶段，也成为二次来压阶段，此时巷道应力波动较小，围岩逐步达到稳定状态，此时应力最大值为18.4MPa。
4 经济效益分析
材料消耗费用对比：
（1）支护变更前每米需要支护费用：1287.4375元;支护变更后每米需要支护费用：1192.4375元。
（2）钢筋帮梯支护形式掘进100米巷道所需费用：100×1287.4375=128743.75元;皮带帮梯支护形式掘进100米巷道所需费用：100×1192.4375=119243.75元。
费用差额：128743.75-119243.75=9500元。经过比对分析得出：采用皮带帮梯进行帮部支护每掘进每米巷道节约支护材料费用95元。
5 结论
（1）皮带帮梯取缔钢筋帮梯支护方案，两帮收敛量左帮略大于右帮，均小于50mm，远低于最大允许收敛量（400mm），完全能够满足生产需要。
（2）锚杆应力监测显示，锚杆最大应力值为18.4MPa，小于皮带抗拉强度。
（3）皮带帮梯取缔钢筋帮梯支护方案经工程实践，具有支护效果好、成本低的优势，每米巷道可节省掘进支护成本95元，同时实现废旧皮带的二次利用。
参考文献：
[1]王金华. 全煤巷道锚杆锚索联合支护机理与效果分析[J]. 煤炭学报，2012，01：1-7.
[2]康红普，王金华，林健. 煤矿巷道支护技术的研究与应用[J]. 煤炭学报，2010，11：1809-1814.
[3]赵全山. 浅谈煤矿废旧物资回收复用和修旧利废[J]. 煤炭经济研究，2006，01：25-26.
作者简介：秦荣（1990.10-）男，毕业于西安科技大学采矿工程，韩城矿业有限公司桑树坪煤矿，助理工程师。
本文通讯者：王佩（1991.04-），男，毕业于山东科技大学采矿工程，韩城矿业有限公司桑树坪煤矿，助理工程师。
关键词：巷道支护优化;支护监测;废旧皮带;降本增效
引言
降本增效一直是煤炭行业永恒的话题，尤其矿山企业，巷道掘进成本高居不下，如何优化支护设计，减少材料投入，成为节支降耗的一个重要手段。矿井废旧运输皮带一直以来都是作为淘汰品而被随意丢弃，既不环保，也不经济。为充分利用废旧皮带资源，降低支护成本，韩城矿业桑树坪煤矿决定在3312运输巷采用废旧皮带进行巷帮支护，工程实践表明，皮带支护效果不仅能够满足支护需要，而且变废为宝，大大降低了生产成本。
1 试验巷道地质概况
桑树坪煤矿3312运输巷沿煤层底板掘进，所在地层为单斜构造，走向NNE，倾向NWW。单斜面上分布有宽缓的褶曲及局部小构造，煤层平均倾角为4°，煤厚平均6.5m。由3312运输巷道综合地质柱状图可知，3#煤直接顶板为砂质泥岩，基本顶为中粒砂岩，直接底板岩性为泥岩，基本底板为石英砂岩。
2 巷帮支护优化
2.1 原支护方案
3312运输巷设计长度1148.576m，现已掘进完毕，其中金支支护465m，之后更改支护方式为锚网梁索支护，施工105m后更换钢筋帮梯为皮带帮梯进行试验。巷道支护所用锚杆规格为：φ20×2400mm螺纹钢，矩形布置，间排距980mm×800mm;顶部采用900mm×2300mm冷拔丝网;锚索采用φ17.8×6200mm钢绞线锚索，二二布置，间排距为1600mm×800mm。两帮采用φ32×3500mm自攻固锚杆配合四孔200mm×2.9m长废旧皮带帮梯和900mm×2000mm钢筋网及芭片进行联合支护，间排距850mm×800mm。
2.2 巷道支護优化方案
矿用皮带是一种高强度复合材料，抗拉强度大，耐磨损，废旧皮带拉伸测试结果表明，其抗拉强度不低于35MPa。为优化支护设计，减小巷道掘进成本，实现废旧皮带的二次应用，矿井将原设计方案中巷帮钢筋梯更换为皮带帮梯，规格为200mm×2.9m。为保证施工质量，决定在巷道内进行阶段性实验，初步设计实验长度为100m。
2.3 数据监测
为了解皮带支护效果，掌握巷帮围岩运动状态，对锚杆压力及巷帮收敛量进行为期一月的矿压监测，测点布置见图1。本次实验初期每2天进行一次测量，若收敛量较小则可以每周测量一次，若实验期间巷帮收敛量超过400mm，立即停止实验，说明该巷道不适用皮带帮梯。实验总共布置3组Y40型锚杆压力表，每组两个，由专人负责定期采集压力数值。
3 监测结果分析
（1）两帮锚杆收敛量
图2为巷道开挖稳定以后，各监测点采集到的巷道最收敛值。由图可知，左帮锚杆收敛量普遍大于右帮约10mm，左帮最大值为50mm，最小为25mm，右帮最大值为40mm，最小值为18mm。左右帮在煤体松软处局部产生鼓包现象，鼓出量最大值小于150mm。两帮最大移近量均远小于400mm，能够满足生产及通风需要。
（2）锚杆压力值
图3为锚杆应力力变化曲线图，实验期间共采集20次数据。巷道从开挖到稳定可以大致分为三个时期，即初步变形期，快速变形期和稳定变形期。图中AB段为初步变形期，压力值随时间呈线性增长，增长速率基本不变，增长稳定;BC段为快速增长阶段，也成为初次来压阶段，这一时期巷道围岩变化较大，应力由原始应力状态向新的平衡状态过度;CD段为稳定变形阶段，也成为二次来压阶段，此时巷道应力波动较小，围岩逐步达到稳定状态，此时应力最大值为18.4MPa。
4 经济效益分析
材料消耗费用对比：
（1）支护变更前每米需要支护费用：1287.4375元;支护变更后每米需要支护费用：1192.4375元。
（2）钢筋帮梯支护形式掘进100米巷道所需费用：100×1287.4375=128743.75元;皮带帮梯支护形式掘进100米巷道所需费用：100×1192.4375=119243.75元。
费用差额：128743.75-119243.75=9500元。经过比对分析得出：采用皮带帮梯进行帮部支护每掘进每米巷道节约支护材料费用95元。
5 结论
（1）皮带帮梯取缔钢筋帮梯支护方案，两帮收敛量左帮略大于右帮，均小于50mm，远低于最大允许收敛量（400mm），完全能够满足生产需要。
（2）锚杆应力监测显示，锚杆最大应力值为18.4MPa，小于皮带抗拉强度。
（3）皮带帮梯取缔钢筋帮梯支护方案经工程实践，具有支护效果好、成本低的优势，每米巷道可节省掘进支护成本95元，同时实现废旧皮带的二次利用。
参考文献：
[1]王金华. 全煤巷道锚杆锚索联合支护机理与效果分析[J]. 煤炭学报，2012，01：1-7.
[2]康红普，王金华，林健. 煤矿巷道支护技术的研究与应用[J]. 煤炭学报，2010，11：1809-1814.
[3]赵全山. 浅谈煤矿废旧物资回收复用和修旧利废[J]. 煤炭经济研究，2006，01：25-26.
作者简介：秦荣（1990.10-）男，毕业于西安科技大学采矿工程，韩城矿业有限公司桑树坪煤矿，助理工程师。
本文通讯者：王佩（1991.04-），男，毕业于山东科技大学采矿工程，韩城矿业有限公司桑树坪煤矿，助理工程师。