煤矿井巷支护方式的探讨
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煤矿井下巷道支护技术研究随着煤炭行业的快速发展,在煤矿工作面的采掘过程中,井下巷道的支护技术显得尤为重要。
本文将就煤矿井下巷道支护技术的研究进行探讨,并提出一些改进方法。
一、巷道支护技术的重要性在煤矿开采过程中,巷道是矿井中连接采区与井口的重要通道,是煤矿生产的基础设施。
巷道的稳定性直接关系到矿井的安全和生产效益。
因此,巷道的支护技术是煤矿安全生产的核心内容之一。
二、传统巷道支护技术的问题传统的巷道支护技术主要采用材料支护、钢支撑和预应力锚杆等方法。
这些方法虽然在一定程度上能够保证巷道的稳定性,但仍存在以下问题:1. 耐火性差:传统支护技术使用的材料,往往在高温下容易融化,抵抗火灾能力差。
2. 支护效果一般:传统支护技术难以满足大直径巷道或者特殊地质条件下的支护需求。
3. 施工周期长:传统巷道支护技术需要多次施工,工期长、工艺复杂。
三、改进方案的提出为了解决传统巷道支护技术存在的问题,我们可以考虑以下改进方案:1. 使用新型支护材料:煤矿井下巷道面临着高温和高湿等复杂环境,可以研究开发一些高耐火性和防水性能好的新型支护材料,以提高巷道的耐火性和防水能力。
2. 探索新型巷道支护方法:可以研究开发一些支撑力大、施工快捷、适用于不同地质条件的新型巷道支护方法。
比如,可以使用钢纤维混凝土墙体支护方法,提高巷道的整体稳定性和抗火性。
3. 加强科研力量:可以加大对巷道支护技术研究的投入力度,提高科研人员的创新能力,加强国内外学术交流,引进先进的巷道支护技术和设备。
四、案例分析以某煤矿为例,采用新型支护材料和巷道支护方法,对井下巷道进行支护。
结果表明,新型支护材料具有良好的耐火性和防水性能,能够有效提高巷道的耐火性和防水能力。
新型巷道支护方法施工简单、周期短,能够满足不同地质条件下的支护需求。
通过该煤矿的实践案例,验证了改进方案的可行性和有效性。
五、结论煤矿井下巷道支护技术的研究是当前煤矿安全生产的重要课题。
煤矿井下巷道掘进顶板支护技术探究煤矿井下巷道掘进顶板支护技术是保障巷道稳定和矿工安全的重要环节。
本文通过对煤矿井下巷道掘进顶板支护技术的研究,以期提高煤矿巷道掘进顶板的支护效果和安全性。
煤矿井下巷道掘进过程中,巷道顶板是最容易发生事故的地方。
顶板失稳有可能导致巷道坍塌,造成矿工伤亡和设备损坏。
巷道顶板的支护工作非常重要。
目前,煤矿井下常用的巷道顶板支护技术有钢拱支护、木条木板支护和煤矿井木支护等。
钢拱支护是一种较为常见的顶板支护技术。
它采用钢拱架与前后撑与地面固定器相连接,形成一个整体支护系统。
这种支护方式结构简单,施工方便,能够提高巷道的承载能力。
钢拱支护成本较高,而且不够灵活,不适用于弧度较大的巷道。
木条木板支护是一种较为传统的顶板支护技术。
它采用木条和木板交叉搭建,通过调整支撑点的位置来保证顶板的稳定。
这种支护方式结构简单,成本低廉,但是耗时长,施工难度大,存在支撑点偏移和破损的风险。
煤矿井木支护是一种有效的顶板支护技术。
它采用煤矿井木作为支撑材料,通过堆砌和连接来形成整体支护结构。
这种支护方式施工简单,成本较低,而且可以根据实际情况对支护结构进行调整。
煤矿井木的质量和强度对顶板支护效果有着重要影响,需要选择合适的井木材料和加工工艺。
巷道顶板支护技术的选择应根据巷道的实际情况和工程要求来确定。
不同的巷道类型和地质条件需要选择不同的支护方式。
在进行巷道掘进时,应对支护结构进行认真检查和评估,发现问题及时进行修复和加固。
工人在进行巷道掘进工作时,应注意巷道顶板的变形和位移情况,及时采取相应的措施保证矿工的安全。
浅谈巷道支护方法一、概述淮北袁店煤矿属于高瓦斯、双突矿井。
巷道压力较大,施工中要强化过断层带的顶板管理工作,优化支护形式。
矿区域水文地质条件较复杂。
砂岩中高角度裂隙发育,但裂隙发育具不均一性。
且富水性较弱,煤系砂岩裂隙水处于半封闭状态,另外,构造造成的围岩破碎,其碎胀压力也容易使围岩产生碎胀变形。
对于如此大的构造应力和松散围岩,采用被动的或单一的支护方式是难以奏效的。
二、支护方式的选择为适应巷道难维护的特点,应优先选择具有如下特点的支护形式:1、直接作用于周边浅部围岩,针对破坏特点、强度弱化的原因及时有效地采取加固措施。
2、在巷道围岩的变形过程中维护,在不同阶段分别采取“护”、“让”、“支”、“限”的技术,以适应围岩的变形特征,并最大限度地利用围岩的自承能力,实现围岩稳定。
3、主动加固并直接改善围岩破裂体力学性能,以最大限度地提高围岩的承载能力,促使围岩形成整体结构。
4、由于构造应力的方向性、岩体赋存的不均匀性和分层性,巷道周围会出现一些薄弱部位,应及时采取主动支护手段,有效地强化这些关键部位。
三、巷道支护设计(一)采用的支护技术路线由于袁店矿井煤层埋藏深、地压大,地质条件复杂,根据施工单位的实际管理经验和操作技术特点及以动态分步加固、过程控制的软岩巷道综合控制思想,结合巷道难维护的特点、支护选型原则,本设计采用分段支护的思想,因地制宜,以锚网+锚索+喷射混凝土主动支护为主,多种支护方式并用,既保证巷道支护的稳定可靠,又兼顾经济合理适应快速掘进的需要。
(二)具体支护形式根据巷道围岩赋存情况,将矿区围岩稳定性分为三种区域,分别采取不同的支护形式。
1、围岩分类:围岩分类岩层描述巷道开掘后围岩的稳定状态(3-5m跨度)岩种举例类别名称Ⅰ稳定岩层1、完整坚硬岩层,不易风化2、层状岩层层间胶结好,无软弱夹层围岩稳定,长期不支护无碎块掉落现象完整的玄武岩、石英质砂岩等Ⅱ稳定性较好岩层1完整比较坚硬岩层2、层状岩层,胶结较好3、坚硬块状岩层,裂隙面闭合,无泥质充填能维持一个月以上稳定,会产生局部岩体掉落胶结好的砂岩、砾岩等Ⅲ中等稳定岩层1、完整的中硬岩层2、层状岩层以坚硬岩层为主,加有少数软岩层3比较坚硬的块状岩层围岩的稳定时间仅有几天砂岩、砂质页岩、粉砂岩、石灰岩、硬质凝灰岩Ⅳ稳定性较差岩层1、较软的完整岩层2、中硬的层状岩3、中硬的块状岩层围岩很容易产生冒顶片帮页岩、泥岩、胶结不好的砂岩、硬煤Ⅴ不稳定岩层 1、易风化潮解剥落的松软岩层2、各种类破碎岩层炭质页岩、花斑泥岩、软质凝灰岩、煤、破碎的各类岩石(三)支护形式(1)、当围岩完整,稳定性高区域如:Ⅰ、Ⅱ类岩层(即岩层完整性好,开挖后不立即支护也能保持完整,没有明显破裂和变形),采用锚网喷+锚索+注浆支护。
煤矿巷道工程中的支护设计与施工管理煤矿巷道工程是煤矿生产中的重要环节,巷道的支护设计与施工管理对于保障矿井安全和提高矿井生产效率起着至关重要的作用。
本文将从支护设计和施工管理两个方面进行探讨,介绍煤矿巷道工程中的一些关键问题和解决方法。
一、支护设计巷道支护设计是煤矿巷道工程中的重要环节,关系到巷道的稳定性和安全性。
在支护设计中,需要考虑巷道的地质条件、巷道尺寸、巷道使用要求等因素。
首先,地质条件是决定巷道支护形式和材料选择的重要因素。
不同地质条件下,巷道支护的形式和材料选择会有所不同。
例如,在软弱地层中,需要采用钢支撑和锚杆支护等方式来增强巷道的稳定性。
其次,巷道尺寸也是支护设计的重要考虑因素。
巷道尺寸的大小直接影响到支护材料的选择和支护形式的确定。
最后,巷道的使用要求也是支护设计的重要依据。
不同的使用要求对巷道的稳定性和安全性有不同的要求,需要在支护设计中进行合理的考虑。
巷道支护设计的关键是要保证巷道的稳定性和安全性。
在设计中,需要充分考虑巷道的荷载、地质条件、支护材料的性能等因素。
同时,还需要进行合理的计算和分析,确定合适的支护形式和材料。
在实际设计中,可以采用有限元分析等方法来进行巷道的稳定性分析,以确保支护设计的合理性和可靠性。
二、施工管理巷道支护施工管理是煤矿巷道工程中的另一个重要环节,直接关系到巷道支护工程的质量和安全。
在施工管理中,需要注意以下几个方面。
首先,施工前需要进行详细的施工方案编制和施工准备工作。
施工方案编制包括施工工艺、施工顺序、施工方法等内容,需要充分考虑巷道的地质条件和支护设计要求。
施工准备工作包括设备、材料的准备和人员的培训等,确保施工过程中的顺利进行。
其次,在施工过程中需要加强施工现场的管理和监督。
巷道支护施工过程中存在着一定的危险性,需要加强对施工现场的管理和监督,确保施工过程的安全和质量。
同时,还需要加强对施工人员的培训和指导,提高施工人员的技术水平和安全意识。
煤矿井下巷道掘进顶板支护技术探讨关于煤矿巷道掘进工作,其在实际中包含多项技术内容,因而具有一定的难度。
对此,相关施工人员在实际工作过程中要能够选择较为先进的施工工艺和施工设备,同时还要根据矿井实际情况来设计该巷道掘进的速度。
为了能够保障煤矿井下巷道掘进工作的质量,相关施工人员就可以利用顶板支护技术来进行。
通过这种技术的应用,能够极大的促进我国煤炭开采事业的可持续发展。
基于此,本文就对当前煤矿井下巷道掘进顶板支护技术进行重点探讨和分析。
标签:煤矿;井下巷道;掘进;顶板支护由于煤矿井下巷道掘进工程的系统性,因而相关施工人员在进行掘进工作时,要想能够更好的确保井下巷道掘进顺利安全的开展下去,施工人员在需要注重对顶板支护的管理和控制。
另外,在井下巷道的掘进施工作业中,施工人员既要能够考虑到地质构造、掘进工艺以及掘进速度,同时还要考虑到施工速度、施工组织管理和施工人员自身素质等方面。
只有这样才能够更好的开展相应的施工作业。
一、关于煤矿井下掘进巷道的支护形式根據当前我国井内巷道的掘进支护形式能够得出,其主要有三种形式,分别为矿用支护型钢、可缩性支架和预留柱支护。
对于这三种支护形式,在实际应用中都具有自身的优势和适用的范围[1]。
因而施工人员在开展煤矿井下掘进作业时,要能够根据实际情况,选择合适的支护方式。
(一)矿用支护型钢。
众所周知,型钢是钢材中的四大品种之一,同时也是一种具有一定尺寸和截面形状的条形钢材。
在现代煤矿企业中,其所使用的支护型钢主要有两种,即工字钢和U型钢这两种。
这种类型的支护型钢通常都是在椭圆型巷道、半圆形巷道或者圆形巷道的断面所使用。
针对现阶段煤矿的井下环境恶劣的情况,相关企业就必须要采购质量上等的矿用支护型钢。
在实际采购过程中,要能够考虑到支架本身的可塑性,以便能够在内一定程度上确保支护型钢具有较强的载荷能力。
(二)可缩性支架支护。
对于这种支护类型,其属于金属支架,在实际承载能力和极限承载能力上都是属于两个承载负荷能力。
煤矿掘进巷道锚杆支护方式的应用与分析随着我国经济的高速发展,煤矿资源的开采也日益增加。
煤矿掘进巷道是煤矿开采的重要环节,巷道的稳定与安全直接关系到煤矿生产的顺利进行。
巷道支护作为煤矿发展领域中的关键技术之一,其应用与分析对煤矿生产的安全、高效进行具有重要意义。
本文将围绕煤矿掘进巷道锚杆支护方式的应用与分析展开讨论。
一、煤矿巷道支护方式介绍1. 传统支护方式传统的煤矿巷道支护方式主要是采用木桩支护、煤矿喷浆支护等方式。
这些支护方式存在材料消耗大、效果不稳定等问题,不能满足现代化煤矿的需要。
为了解决传统支护方式存在的问题,越来越多的煤矿开始采用锚杆支护方式。
锚杆支护是在巷道顶板和侧墙采用锚杆进行固定,形成一个整体的支护结构,能够有效地增强巷道的稳定性和承载能力,提高煤矿巷道的安全性和工作面的开采效率。
二、锚杆支护方式的应用1. 巷道顶板支护煤矿巷道的顶板是最容易发生事故的地方,传统的木桩支护对顶板的支撑效果并不理想。
而采用锚杆支护可以在巷道顶板进行锚杆的预埋,再与搭设的锚杆支架相结合,形成一个坚固的支撑系统。
这种方式不仅可以增加巷道的稳定性,还可以避免顶板的坍塌事故的发生。
巷道侧墙是煤矿巷道支护的另一个重点,其稳定性直接关系到巷道整体的安全性。
采用锚杆支护方式可以通过预埋锚杆,再与侧墙支护材料结合,形成一个坚固的支撑结构。
这种支护方式不仅可以增加巷道侧墙的稳定性,还可以提高巷道的安全系数。
1. 提高煤矿巷道的稳定性2. 增加煤矿工作面的开采效率采用锚杆支护能够将巷道的稳定性大大增强,使得煤矿的工作面开采效率得到极大提高。
工作面的稳定性直接关系到生产效率,而锚杆支护则能够保障工作面的稳定性,提高煤矿的生产效率。
3. 降低煤矿事故风险巷道是煤矿主要的通风、安全出口,在巷道中出现事故会严重危害煤矿的生产和职工的安全。
锚杆支护方式的应用能够降低巷道事故的发生概率,减少煤矿事故风险。
随着我国煤矿开采技术的不断发展,锚杆支护方式将会得到更加广泛的应用。
煤矿采矿工程巷道掘进与支护技术措施探析煤矿采矿工程中,巷道掘进与支护技术措施是确保矿井正常运行和采矿安全的重要环节。
巷道掘进与支护的目的是保持巷道的稳定,防止顶板和两侧壁体的塌方,并保证巷道的通风和矿石的顺利运输。
下面将从巷道掘进和巷道支护两方面对其技术措施进行探析。
一、巷道掘进技术措施1. 巷道掘进方法:巷道的掘进方法主要有掘进推进法、侧掘推进法和块状推进法。
根据巷道的具体情况和需要,选择合适的掘进方法。
2. 巷道掘进工艺:巷道掘进的工艺包括预掘巷道顶部、底部和两侧壁体,采取逐层推进的方式进行掘进。
在掘进过程中,要合理选取掘进速度和岩石爆破参数,确保巷道的顺利推进。
3. 控制地质灾害:在巷道掘进过程中,要及时采取措施控制和防治地质灾害,如地压、冒顶、冲击地压等。
通过合理的支护、排水和预防措施,降低地质灾害的发生概率。
二、巷道支护技术措施1. 巷道支护材料:常用的巷道支护材料有钢筋混凝土、钢拱架、木方支护等。
根据巷道的规模、地质条件和采矿方法,选择合适的支护材料。
2. 巷道支护结构形式:巷道支护的结构形式有刚性支护和柔性支护两种。
刚性支护主要包括钢筋混凝土衬砌、预应力锚杆等;柔性支护主要包括钢拱架、锚杆、矩形和圆形钢管等。
3. 巷道支护方法:巷道支护的方法有普通支护和综合支护两种。
普通支护主要包括装备支护、锚杆支护和喷射混凝土支护等;综合支护则是在普通支护的基础上加以综合施工。
综上所述,巷道掘进与支护技术是煤矿采矿工程中的重要环节,合理选择巷道掘进方法和控制地质灾害措施,以及选择适当的巷道支护材料和支护结构形式,都能提高巷道的稳定性和安全性,保障矿井的正常生产。
煤矿采区巷道支护设计方案研究随着我国经济的快速发展,煤矿采掘作业量也在不断增加。
煤矿巷道作为矿井中的重要部分,其支护设计方案对于保证矿工生命安全和煤炭生产的连续进行具有重要意义。
煤矿巷道支护设计方案的研究与实践显得尤为重要。
煤矿巷道作为煤矿生产的主要通道,承载着机械设备、人员和煤炭的运输任务。
在采煤工作面前进过程中,煤矿巷道也承受着地压力、瓦斯压力以及冲击压力等多种压力的影响。
这些压力的变化会对巷道支护结构造成不同程度的影响,合理的巷道支护设计方案是保障巷道安全的关键。
本文将对煤矿巷道支护设计方案的研究进行深入探讨,并阐述其重要性和现状。
一、煤矿巷道支护设计方案的重要性1. 保障矿工生命安全煤矿巷道作为矿井中的主要通道,直接关系到矿工的安全出入。
合理的巷道支护设计方案可以有效防止巷道发生塌方、坍塌等事故,保障矿工的生命安全。
2. 保证煤炭生产的连续进行煤炭是我国的重要能源资源,煤矿巷道作为煤炭的通道,关系到煤炭的运输和储藏,对于保证煤炭生产的连续进行具有重要意义。
合理的巷道支护设计方案可以保障煤炭的安全运输,保证生产的正常进行。
3. 减少巷道维护成本合理的巷道支护设计方案可以降低巷道的维护成本,延长巷道的使用寿命,减少维护成本。
目前,我国煤矿巷道支护设计方案主要存在以下几个问题:1. 设计方案单一目前的煤矿巷道支护设计方案多以传统的支护方式为主,对于巷道支护结构的多样性和复杂性并没有得到有效的解决。
2. 工艺技术滞后煤矿巷道支护设计方案的研究多停留在理论层面,对于实际工艺技术的需求和矿井的特殊条件并没有充分考虑。
3. 缺乏科学性部分煤矿巷道支护设计方案缺乏科学性,对于地质条件、巷道长度和使用年限等因素的分析不到位,导致巷道支护结构的不稳定性增加。
2. 巷道支护技术的创新煤矿巷道支护技术的创新是研究方向之二。
通过引进新型材料和新工艺技术,对巷道支护进行技术创新,提高巷道支护的稳定性和安全性。
1. 根据地质条件确定巷道支护结构根据巷道所处地质条件的不同,确定合适的巷道支护结构,提高支护结构的稳定性和安全性。
煤矿井下巷道掘进顶板支护技术探究煤矿井下巷道掘进过程中,由于煤层开采对地表造成的压力变化,巷道上方的煤层可能会失稳、垮塌甚至形成空洞。
为了保证巷道的安全稳定,煤矿井下巷道掘进顶板支护技术显得尤为重要。
根据巷道顶板的稳定程度和支护方式的不同,煤矿井下巷道顶板支护技术可以分为以下几种类型:1.钢支架支护:利用钢质材料支撑巷道顶板,常用于巷道采用“条帮+轮掏”方式进行掘进的矿井。
2.锚杆注浆支护:先使用锚杆固定煤层,然后在锚杆周围进行注浆,增强煤层稳定性。
该技术适用于巷道掘进中遇到地质构造较复杂、岩类片理发育、断层影响大等情况的煤矿。
3.锚索网支护:在钢索上加锚杆,将巷道顶板紧密固定,再用钢丝绳和钢栅网进行加固和增强,防止巷道上方发生塌方和坍塌等事故。
此技术适用于大规模掘进,需要较高的支护强度和稳定性。
1.钢支架支护钢支架支护技术操作简单,支撑力强,施工快速等优点,广受煤矿工人的青睐。
但钢支架的材料和施工成本较高,且时间长了容易生锈损坏,一旦断裂会对人员的生命造成极大威胁。
由于常常进行拆卸和调整,作业人员受伤和废物积累等问题也是困扰该技术的一大难题。
2.锚杆注浆支护锚杆注浆支护技术具有牢固、喷浆方便、保护环境等优点,能够有效地防止泥石流等自然灾害对巷道造成损害。
但由于施工需要喷浆,对环境的污染不能忽视,施工难度较大,耗时较长,需要较好的技术水平和专业人员的积极参与。
3.锚索网支护锚索网支护技术耐用、防震性能好、耐低温、防腐性能强,避免其它支护技术的缺点,较为全面地满足了煤矿井下巷道掘进的实际需要。
锚索网支护的材料成本较低,可重复使用,施工相对安全、高效,操作简单,不易出现故障等优点。
4.预应力锚杆支护预应力锚杆支护技术具有施工简单、材料低成本、施工速度快、安全性高等优点。
而且该技术的防护面宽、抗震能力强,且可以有效降低锚杆坏损率和锚杆的维修成本。
但在具体实施中,也存在施工和设计难度高、工作条件危险性大等问题。
煤矿井下巷道掘进顶板支护技术探究煤矿井下巷道掘进顶板支护技术是煤矿安全生产中的重要环节,其安全可靠的支护能提高采矿效率,同时也能保障矿工人身安全。
本文着重探究煤矿井下巷道掘进顶板支护技术的原理和措施。
一、支护的原理巷道顶板是矿工井下移动时的主要承重构件,因此必须对顶板进行支护,以防止其下沉、龟裂或坍塌。
垂直支护是指通过立柱或桩来支撑顶板。
综采采煤中常用的支护方式包括:锚杆支护、木柴支护、网片支护和金属支架等。
锚杆支护是一种常用的支撑形式。
其原理是在巷道中预埋安装一定长度的钢制锚杆,经过一定的锚固力将其与顶板、底板或墙壁连接在一起,形成一个完整的锚支体系。
锚杆支护适用于较硬的岩体,其强度较高,能够有效遏制煤与岩体的落下。
木柴支护是指使用木杆做为支护元件。
其主要原理是通过贯通的木柴将煤体和岩体稳定地限制在一定的位置。
木柴支护适用于较软的煤岩体,其成本低,施工简单。
网片支护则是使用一定规格的钢丝网来作为支护元件,并通过固定在钢架或安装具上达到支护效果。
钢网支撑能够分散顶板荷载,提高了支架的承载能力,减小了工作面对顶板的挤压和变形。
二、支护的措施巷道掘进时,如何选择相应的支护措施呢?首先,应对不同的厚度采取不同的支护方式。
厚度较小的巷道可以采用木柴支护,较厚的巷道则需要选择更稳固的锚杆或者金属支柱。
其次,应根据巷道地质条件来选择不同的支护措施。
在不同的地质条件下,煤岩体受力情况不同,因此要针对不同的地质情况采取不同的支护措施。
再次,应结合工作面采煤的特点来选择支护措施。
例如,在采空区和留设煤柱的工作面,其采煤方向和采高变化较大,这就需要采取零件化支护,用钢制支架和锚杆进行支撑,以保证工作面不会因煤体与岩体的落下和变形而发生意外。
最后,应根据矿山技术水平和工作场所的实际情况来选择支护方式。
例如,在煤炭化学热采矿区,使用泡沫水泡松化煤体裂缝后,需要采用支井,垂悬固体或微矩阵钢网进行加强和稳定,保证矿区的安全稳定。
煤矿井巷支护方式的探讨
摘要以松木为主要材料的木支护方式至今在南方煤矿区仍
占大部分,绝大多数煤矿在回采工作面及煤巷掘进中基本使用木支架。
因此,如何解决在开拓巷道煤层中,既要安全进入到指定位置,以提高煤炭资源回收率,又要千方百计降低百米巷道维修费用这一问题,成了摆在我们面前的首要课题。
因此,对支护方式的探讨就具有重要意义。
本文针对煤矿井巷支护的几种方式进行了全面探讨。
关键词煤矿;井巷;支护技术
中图分类号td3 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2012)58-0039-02
近年来,随着我国煤矿采深的增加,煤矿井巷支护经历了由单一型支护技术到联合多强化型技术的发展历程。
煤炭早期开采阶段几乎全部是以木材作为巷道及采煤工作面的支撑材料,随着钢筋砼的出现,开始采用混凝土或钢筋混凝土忖砌等支护形式,这些传统支护耗费大量木材且受采深和岩性影响严重。
随着井巷支护技术的发展演变,可将其归纳为传统支护方式、金属支架支护方式、锚杆系列支护技术和复合支付技术。
1 传统支护方式
传统支护技术主要是采用木材或钢筋混凝土作为支护材料,分支撑与衬砌两种类型,其中支撑指的是临时性保护围岩的结构,衬
砌则指永久性加固围岩的结构。
传统支护技术是源于古典压力理论和坍落理论,认为巷道开挖后围压主要由围岩局部坍塌导致而成,而巷道的稳定主要靠围岩坍塌致使硐室形状改变后自行获得。
传统支护把围岩坍塌岩与支护分开来考虑,把围岩视作荷载,支护看作承载结构,二者之间形成“荷载—结构”体系,认为支护是为了承受由围岩所产生的荷载,无法控制围岩变形破坏的发生,只能起被动抵抗的作用。
传统支护耗费大量木材而且受采深和岩性影响严重,因此只适用于浅部围岩,而且支护断面形状必须与围岩曲线一致,以充分发挥围岩和支护结构抗压强度大的优势,从而硬性抵抗岩体的变形压力。
2 金属支架支护方式
金属支架支护技术主要分刚性支架支护与可缩性支架支护,其中刚性支架允许压缩变形量小,工作阻力随变形量增大而减小,直至破坏而失去工作阻力;可缩性支架允许压缩变形量大,在结构设计压缩范围内,工作阻力随压缩量大而增大,或者恒阻。
金属支架支护视支架为支护体,围岩为荷载,其破坏是由于支架上弯曲力矩达到屈服极限的破坏应力所致,同时,由于支架承受侧压力和荷载的不均匀常使支架失去稳定性或可缩性而减弱或失去竖向承载能力。
刚性支架特别是弧板支护采用超高强度混凝土施工技术,在地面工厂化预制,质量有保证且利于批量化生产和井下机械化安装,
不足之处在于不能抵抗上覆岩层整体移动而产生的底板沉降及巷帮测压,受扭曲折断而失去支护作用。
可缩性支架支护特别是u型钢支架支护由多段弧形构件相互叠置搭接而成,大多支护面呈拱形或环形,主要使用于松软围岩、地压大、底臌严重和两帮移近量大的开拓和采区巷道。
具有抗压性好、一次成巷好、安全系数大、抗灾能力强、支架变形小和质量处易保证等优点,不足之处在于初期投资高,搭接出易缩膛,铁卡易崩断或松动等。
国内早期使用u型钢支护失效的关键是支护强度低,而支护强度低的主要原因是支架与围岩的接触状况差,支架空顶与空帮现象严重。
受力状况差,承载能力未得到充分发挥。
研究表明,提高支护强度的有效办法是对u型钢支架实施高质量的壁后充填。
3 锚杆系列支护技术
自20世纪50年代以来,锚杆支护手段已在各国地下工程中得到了广泛应用。
我国从1956年起在部分矿区先后试用该支护技术并获得良好效果。
国内锚杆系列支护技术发展大部分为单位锚杆群支护手段,组合锚杆支护阶段、预应力锚杆支护阶段以及强力锚杆支护阶段。
3.1 单体锚杆群支护阶段
1955年~1964年这一时期,锚杆支护技术刚刚引进国内,发展尚处于萌芽阶段,以钢丝绳、水泥沙浆锚杆为代表,锚杆无托板,且杆体间缺乏联系。
锚杆实际上只起悬吊作用,且被动承载,并不
与围岩共同作用。
由于盲目扩大这类锚杆的应用范围,致使部分井巷冒顶失修,实际上阻碍饿了锚杆发展。
该阶段技术发展基于悬吊理论和原始楔形剪切理论等。
3.2 组合锚杆支护阶段
随着煤矿软岩问题在各大矿区的相继显现,单体锚杆群支护已很难适应复杂地质条件,1970年~1990年期间发展了大批新型组合锚杆并在软岩巷道支护中得到应用,如水泥药卷钢筋锚杆、树脂药卷钢筋锚杆以及其他类型金属锚杆等,在锚杆尾部均有托板和螺母。
松软破碎条件下还增设金属网和混凝土喷层,动压影响严重的场合则进一步增加钢带、钢筋梯或钢架等,形成组成锚杆支护体系,并且由平面组合发展到空间组合,形成整体支护结构体系。
研究表明锚杆不仅能起到悬吊作用,而且具有组合拱或组合梁作用,承载能力显著增强。
组合锚杆比单体锚杆比单体锚杆更与利于松软破碎顶板的安全维护,并发展了锚喷网、锚梁网及锚杆也层出不穷。
此阶段相应的支护理论有组合支撑拱理论及组合支撑梁理论等。
3.3 预应力锚杆支护阶段
1990年以来,随着锚杆支护在松软动压及大跨度巷道中得推广应用,围岩体片帮冒顶现象严重。
工程应用发现无预应力的锚杆实际上不能有效阻止围岩开裂、滑移和弱化,而绷紧锚杆网带,采用有横向预应力的管缝式锚杆和锚杆桁架,能显著改善支护效果,其代表产品或结构主要有桁架锚杆、水胀式锚杆和缝管式锚杆,这三
类锚杆均具有良好的横向预应力和一定纵向预应力,其支护效果已为国内外矿山支护实践所证实。
研究表明,当锚杆预应力高于60kn,可基本阻止巷道顶板下沉,因此研制出高强度粗直径全长锚固树脂钢筋锚杆,并在托板处增加减少摩擦的装置。
理论与实践都证明,保证锚杆体系有足够的纵向和横向预紧力,才能真正发挥围岩与支护体系的最大支护力,此阶段支护理论有二次支护理论及松动圈理论等。
3.4 强力锚杆支护阶段
近年来,随着煤矿采深不断增加,地质环境日益复杂,导致突发性工程和重大恶性事故不断增加,普通锚杆常由于集中荷载的作用致使锚杆拉脱及钢带撕裂,锚杆护表作用降低,导致整体支护效果欠佳。
为了从根本上改变锚杆支护材料落后这种局面,研制了锚杆专用钢材,以达到高强度和超高强度的级别。
强力锚杆的杆体为左旋无纵肋螺纹段采用滚压工艺加工,强力锚杆支护系统能大幅度提高巷道初期刚度和强度,有效控制高应力巷道结构面离层、滑动、裂隙张开及新裂纹产生等不连续变形,同时支护系统有足够延伸率,允许巷道围岩有较大连续变形,使得围岩高应力得以释放。
锚杆支护同架棚支护相比,由于锚杆是主动支护顶板,能有效防止早期离层,大大改善了巷道的稳定状况,因此有利于巷道维护。
锚杆支护与工字钢棚支护相比,支护成本可降低30%左右,维护费用可降低30%~50%,有利于工作面单产和效率的提高,
4 复合支护技术
当前,煤炭开采逐渐向深度延伸,以冲击地压(岩爆)、矿压显现剧烈、巷道围岩大变形、突水、地温升高、瓦斯突出(爆炸)等“六大工程灾害”为代表的一系列灾害性工程事故频发,一些矿区研究并应用复合支护技术获得了成功并开发了强力支护体。
复合支护是采用两种或两种以上的支护方式联合支护巷道。
现行类型较多,如锚网喷+注浆加固,锚网喷+u型钢缩性支架+锚索。
锚网喷+弧板支架,u型钢支架注漿加固,以及锚网喷+注浆+u型钢支架等形式。
选择复合支护形式时,应根据巷道围岩地质条件和生产条件,确定出合理的支护形式和参数。
不同类型的软岩巷道所采用的支护形式不同。
近年来,针对深部高地应力巷道、受强烈采动影响得巷道和特大断面巷道等复杂困难条件,基于提高支护结构强度和适应力大变形的考虑,提出了高预应力、强力支护理论,并开发研制了强力锚杆与锚索支护材料,主要包括强力锚杆杆体和附件,强力钢带以及强力锚索。
4.1 强力锚杆杆体材料与附件
传统低强度锚杆支护材料已经无法满足高应力巷道支护的要求,必须开发研制新的支护材料才能适应其要求。
新开发的锚杆专用钢材可显著提高锚杆强度,其屈服强度和破断强度均较同类型钢高出许多,且预应力级别较高,真正实现了高预应力与高强度,同时杆体较高,以适应高应力巷道围岩变形。
除强力锚杆杆体外,还
配套开发出高强度螺母、高强度拱形托板与球形垫圈,优选了减摩垫圈等附件。
4.2 强力钢带
考虑到现在有型钢带抗撕裂性能差,且钢带与其它构件强度不耦合,易导致托板压入或压穿钢带,发生剪切破坏。
为配合强力锚杆支护,研发出4mm~5mm的强力w钢带,其强度与刚度均有大幅度提高,组合与护表能力大大增强,同时,对钢带撕裂与托板的匹配性进行了较多研究,已基本解决了钢带撕裂和压穿等问题。
5 结论
在煤炭市场全面开放的今天,推行巷道支护改革,对于降低原煤生产成本,提高经济效益,有着巨大的促进作用,因此我们必须对其高度重视。
总的来说,井巷支护特别是煤巷支护,必须根据实际地质条件综合考虑开采顺序、服务年限、使用要求等因素,选择较恰当的支护方式,避免因反复维修而增加费用支出。
在巷道支护不能满足安全生产的需要下,必须认真分析原因,及时进行支护改革,直到取得满意效果为止。
参考文献
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