翠屏山煤矿“以钢代木”支护方法改革探讨

摘要：以往翠屏山煤矿井下生产巷道和采煤工作面，除了主要开拓巷道采用锚喷、锚杆、砌碹支护形式外，其它巷道及采煤工作面均大量采用坑木支护的传统支护方式。但是由于坑木自撑力不足和抗压强度不够等原因，不仅使坑木使用量逐年大幅度上升，提高了采掘生产成本，而且也留下了一些不安全的隐患，致使安全生产作业环境无法得到有效改善。通过开展采掘工作面支护改革，选择自撑力大、使用寿命长、稳定性高的工字钢金属支架和单体液压支柱等支护材料替代原有的坑木支护，将彻底有效地解决上述所在的问题，因此“以钢代木”支护改革已是势在必行，也十分重要。

关键词：翠屏山煤矿以钢代木支护改革

前言

近几年来，国家对煤矿安全生产的要求越来越严格，各级政府安全生产的监管文件频频出台，行业管理部门的安全监管力度不断加大、安全生产的标准要求也越来越高。翠屏山煤矿作为一个福建煤电公司骨干矿井之一，在不断完善各矿井主要生产系统的同时，始终把改善井下安全生产作业环境和提高企业技术水平作为头等大事来抓，自2005年起，该矿就开始逐步推行“以钢代木”支护改革，在矿职工的积极努力下，取得了一定的成效。

1. 推行以钢代木支护改革主要做法

1.1确定目标方向、保证资金投入

为了有效改善井下安全生产作业环境，提高基础设施安全保障能力，该矿从2005年下半年起，就有重点地首先抓好巷道“以钢代木”支护改革工作，尽管支护改革初期投入费用大（工钢支架比木支护单价高6~7倍左右）、困难问题多（职工整体素质低）和资金成本较为紧张，但仍提出了“每年投入一定资金、用3~4年时间逐步消灭巷道木支护，全面推广应用型钢支护”的工作思路和奋斗目标，并要求矿生产技术部门每年做好巷道“以钢代木”支护改革的调查摸底和核实工作，制定规划和年度实施方案，确定工作目标，明确工作重点，并抓好落实工作，2005年至今投入650多万元，现有可用工钢架9080棚。

在逐步推进巷道“以钢代木”支护改革的基础上，2008年起该矿把单体液压支护采面建设先后列入了改善井下安全生产作业环境、提高采面单产水平的工作重点，提出了“保证一定资金投入，逐年增加单体液压支护采面个数，单体采面的产量要达到总量25%以上”的工作思路和奋斗目标，并指定相关部门密切配合，共同抓好落实工作。

近几年来，由于每年都保证了一定的资金投入，从而确保了采掘工作面“以钢代木”支护改革正常开展，并取得了较好的成效，不仅安全生产作业环境不断得到改善，而且安全生产状况逐年好转，企业的生产技术水平也得到了不断提高。

1.2建立激励机制、强化考核管理

为了抓好采掘工作面“以钢代木”支护改革工作，必须建立切实可行的激励机制，并强化责任目标考核管理，才能促进以上两项工作取得实效。

巷道工钢支护和采面单体液压支护由于初期投入费用高，加上日常维护需要一定的费用，因此增加矿井生产成本。为此，该矿建立了切实可行的激励机制，如：① 巷道型钢支护改革方面，采掘队应用工钢支护的，每架验收合格的补贴50元；②单体液压支护采面建设方面，建设单体液压工作面的所有设备材料购置投入费用由矿承担，每建成并达标1个单体采面的矿还给予采掘队奖励1.5万元、每产一吨煤补贴3元。通过采取上述激励措施和采掘队的积极努力，取得了一定的成效，巷道型钢支护逐年全面推开，至2009年基本消灭木支护，单体液压支护采面也逐步推广应用。

1.3加强技术管理、落实长效机制

为确保支护改革工作持之以恒并扎实有效地开展，该矿从强化技术管理入手，真正做到有人抓、有人管。牢固树立“立足源头达标，突出管理重点，延伸质量内涵，实行目标管理，创新管理手段”的矿井安全质量标准化管理机制，促进 “以钢代木”支护改革成果发挥更大的效能。为此，该矿近几年在抓好 “以钢代木”支护改革工作中还着重做好以下几方面：(1)加强单体采面建设、工字钢推广应用等各实施项目的组织领导，明确管理人员在实施项目中的职责，健全组织管理机构，并责任落实到人；（2）强化矿井质量标准化工作的管理，按照质量标准化标准要求抓好实施项目的日常检查验收、技术指导和考核管理工作，努力提高各实施项目工程质量；（3）充分发挥四级安全培训室的作用，有针对性地分期分批组织采掘工人和相关管理人员进行基本知识、操作技能和质量标准培训，以提高全体员工的基本操作技能和质量标准化意识；（4）规范采煤工作面管理，矿文件明确规定，要求采掘队根据煤层赋存情况，凡是煤层赋存较正常的块段，都必须按正规采煤工作面建设要求合理布置，并一律采用单体液压支护开采。（5）根据项目实施工作需要，组织开展各项劳动竞赛活动，评定名次并给予奖励，以进一步调动管理人员的积极性和主动性，确保各项工作能如期完成并达到预期效果。

2. 推行“以钢代木”支护改革的主要效果

近几年来，该矿通过大力推进“以钢代木”支护改革，木材支护的比率从以前70%左右降低到20%，钢支架与木支架的比率可以各达到50%，根据2009年全矿木材消耗量计算，每年可以降低木材消耗609立方米。所取得成效主要体现在以下几个方面：

2.1降低了生产过程维护费用

推行“以钢代木”支护改革以后，由于工字钢支架和单体液压支柱与坑木支架相比，具有耐腐蚀、自撑力大、抗压强度高、使用寿命长、性能稳定可靠的特点，采用工字钢支架支护的巷道和单体支柱支护的采面基本上杜绝了断梁折柱和片邦冒顶现象的发生，因此各矿井的在用巷道失修率逐年降低，采面补柱和巷道补套架等维护工作量大量减少，从而有效地降低了生产过程中的维护费用，逐步减轻采掘生产成本的压力。

2.2改善了安全生产作业环境

主要巷道采用工字钢支护、采面采用单体液压支柱支护以后，由于统一了巷道支护的材料类型和规格尺寸，加上支护效果大幅度提高，因此在用巷道的完好率逐年提高，尽管局部地层压力较大的巷道挤压变形，但大部份均能够得到有效控制，巷道断面达到安全规定要求；单体液压支护采面顶板控制到位、切顶效果好、安全系数高，而且通风效果良好；另外采掘工作面的支护规格质量和巷道文明生产等整体水平也有了较大幅度的提高，从而有效地改善了井下生产作业环境，增强了井下安全生产保障能力，促进矿井实现安全生产。

2.3促进了单产单进稳步提高

采用工字钢、单体柱等钢支护后，在采煤工作面方面，单体液压支柱具有初撑力大、操作简单等特点，因此采面放炮不易倒柱，减少了补柱工作量；支护和回收方便，当班回收复用，减少了坑木上采面搬运和支护时砍锯坑木的工作量，因此大量减少支护和回收工序时间，有效提高了劳动生产效率。

在巷道掘进方面，由于大量减少了每月的正常维护工作量，有效地增加了掘进工作面正规循环次数，提高了循环作业效率。另外工字钢支护巷道的断面挤压变形小，有利于采用电瓶车牵引运输，从而改善了生产巷道的运输环境，降低人力推车劳动强度。因此可促进采掘工作面单产单进水平的稳步提高。

2.4降低了采掘直接生产成本

采煤工作面采用单体液压支柱支护后，由于采面切顶基本不需要架设木垛等特殊支护（地压特别大、顶板松软情况除外），因此采面坑木千吨耗可由原来的12~13m3降低到2~3m3（降低10m3/kt以上），按现行坑木价格800元/m3计算，采煤吨煤成本可降低8.0元/吨。

生产巷道采用工字钢支架支护后，由于巷道基本上不需要进行补套架等维护工作（地压特别大地段除外），若按原来坑木架棚生产巷道每年每米平均补套1个架（每架按145元含套架工资），架棚巷道按万吨180米计算，则掘进可降低吨煤成本2.6元/吨（180×145÷10000）以上。

该矿巷道平均支护率在40%左右，万吨掘进率在380米左右，年产原煤30万吨，全年需支护的巷道有4560米（30×380×40），平均每架消耗坑木0.3立方米，全年巷道支护消耗坑木1368立方米（4500×0.3），按现行坑木价格800元/m3计算，吨消耗坑木3.6元/吨（1368×800÷300000），巷道采用工字钢支架支护后可节省这部份坑木消耗。

2.5推进了企业整体效益提高

掘进生产巷道按开始施工到结束报废时间平均按2年计算（每米约需要支护及维护费用300元），工字钢支架按现行价1000元/架计算，则可在80个月（约6.6年）内收回投资，而工字钢除了少量的变形、失效、丢失外，其服务年限可达15年以上。

推行“以钢代木”支护改革后，不仅改善了井下生产作业环境，增强安全生产保障能力，而且还可促进采掘工效和单产单进水平的提高，减少采掘头面个数，实现合理集中生产，从而可降低采掘工资成本、采掘设

要点，作业完毕后应及时销点，必须执行“登销”记制度，做到上通下达各单位协调作业，保证列车正常运行。

2、下沉地段行车速度要视下沉情况加以限速，控制在5～15公里/小时以内，并按照规定设置相应的防护标志。行车人员严格按照现场防护标志的显示情况进行作业。

3、运送路基填料时，股道之间相隔间距小、存碴有限，每次卸完车要立即清道，严禁填料侵入限界。行车人员应严格听从安全人员及施工负责人的指挥，不经施工负责人同意，卸料车不得起动。

4、冬夏季防冻、防洪、防胀、防断、防滑是此次养护的重点，按照《维修规则》要求，认真做好上述工作。

5、为防止高路堑地段塌方落实，对突出边坡的危石进行了清除，边坡过陡的区段进行了刷坡减缓坡度，在养护期尤其是雨季，设专人观测边坡状况，发现安全隐患，及时排除后方可继续施工。南北侧堑顶人行小道进行了封闭，禁止人畜通行。

6、在施工地点设置醒目的安全标志，制止周围行人的不安全穿、行。

7结语

经过长期维护的观测，在日均最大沉量达30多毫米的情况下保证了铁路的正常行车，故该治理养护方案即解决了煤矿资源的充分开采，同时又保证了铁路站场的正常行车，并为今后矿区铁路在治理站场下采煤铁路设备设施的养护提供宝贵的技术资料，同时也为同行业在治理该问题时提供宝贵的实践经验，故该养护方案值得很好的研究推广。