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【摘 要】本文对煤矿巷道技术支护的理论进行了论述,并介绍了几种支护技术的种类,随后分析了煤矿巷道支护技术中的锚杆支护技术存在的一些问题。
【关键词】煤矿巷道;支护技术
前言
近年来,随着经济的快速发展,使煤矿的开采程度逐渐加深,煤矿巷道在整个煤矿开采过程中发挥着极其重要的作用。随着煤矿开采深度的逐渐加大,需要不断地挖掘巷道从而保障煤的正常运输,煤矿巷道中的支护技术也由此受到重视,并且支护技术的难度也在相应的提高。因此,煤矿巷道及其支护技术对煤矿的顺利发展与建设有着重要的意义。
1、煤矿巷道支护技术种类
在煤矿开采过程中,巷道支护技术的种类很多,从支护方式以及控制围岩变形的角度来分析,即从以下分析方式进行划分,一是能够对巷道围岩力学方面的性质进行相应的改善;二是所研究的巷道支护技术能够作用在巷道围岩的周围;三是不仅能够作用在围岩的周围,还能够作用在围岩的内部表面;最后是该支护技术还能够降低巷道开掘过程中产生的应力。对照这些分析方式河以将煤矿巷道支护技术分为以下几种,分别是砌谴支护技术、棚式支护技术、锚杆支护技术以及应力控制技术。
1.1砌谴支护技术
它是煤矿开采过程中应用最早的一项支护技术能够作用在围岩表面,一直延续到至今并且在位置较特殊的巷道中应用较多。并且该技术在方便、简单这两方面占有较大的优势。但是由于砌谴支护技术的高成本、低效率、大工作量的不足使得该支护技术在应用过程中有一定的局限性。
1.2棚式支护技术
该技术和砌谴支护技术类似池是在最早的煤矿开采中应用较普遍,并且发挥着相当大的作用,在各种煤矿巷道中应用较普遍。此外在煤矿巷道中棚式支护使用的材料主要是金属并且便于制作、安装。但是随着近些年焊矿开采程度的加深以及地质环境的改变旅支护技术已经不能很好地控制围岩的稳定性能,因此棚式支护技术逐渐被锚杆支护技术所代替。
1.3锚杆支护技术又可称为岩巷支护技术
该种技术性能优越是经棚式支护技术逐渐发展过来的。该种技术通过利用锚杆能够提高煤矿巷道的稳定性,有效控制煤矿巷道的变形。如果对锚杆合理进行设置还能保证岩体的完整以及稳定性能。
1.4应力控制技术
应力控制技术主要是能够降低煤矿巷道的应力,以此控制煤矿巷道的变形,保持其稳定性。但是由于该技术在施工期间的影响因素较多,并且存在较高的危险性具有较高的复杂性。这些多方面的影响限制了应力控制技术的广泛应用。
综合这几种方式的研究以及比较河以看出在这几种煤矿巷道支护技术中应用最多的是锚杆支护技术。
2、煤矿巷道支护理论
新奥法支护理论:煤矿巷道支护新奥法理论,有这样几点:
(1)对煤矿巷道的光面进行爆破;
(2)根据隐患区对周围岩壁加固从而增强其荷载能力的方式;
(3)对于岩壁或者是支护巷道周围进行混凝土的喷施工作,以守成密贴支护。
3、煤矿巷道锚杆支护技术存在的问题及其应用
3.1煤矿巷道锚杆支护技术存在的若干问题
虽然在这几种煤矿巷道支护技术中应用较多的是锚杆支护技术但是随着经济的发展以及科学技术的进步,加之对锥杆支护技术的不断研究在实际应用中锚杆支护技术仍存在许多问题待解决。
首先随着煤矿开采的程度逐渐加深,地质条件不断发生改变而且地质的复杂性使得锚杆支护技术在应用中的压力越来越大。在煤矿开采过程中,在巷道中利用锚杆支护技术存在一定的危险性,會出现锚杆被拉断或者煤在运输过程中锚杆随着煤运动等情况,这些情况都会增加煤矿开采的难度。其次,虽然利用锚杆技术能够提高煤矿巷道的稳定性,并且有效控制煤矿巷道的变形,但是,在煤矿深度开采过程中,仍然会对巷道围岩产生极大的破坏影响煤矿的正常开采。再次,在煤矿企业中缺乏相应的专业人员给予科学、有效的理论指导,并且没有相应的模拟,煤矿巷道中的锚杆支护技术就不能对该技术进行相应的评价,不利于锚杆支护技术的进一步完善;最后在我国地震事件时有发生,无论是大震小震,都会使煤矿巷道中锚杆支护所用的材料产生松动,易出现安全隐患。此外,锚杆支护中所使用的部分材料不够成熟,在深度较大的煤矿中不适用。因此,相关专业人员需要针对这些出现的问题不断提升和改进锚杆支护技术使其不断适应时代发展的需要。
3.2煤矿巷道锚杆支护技术的广泛应用
对锚杆支护技术进行合理改进和进一步研究,能够大大促进锚杆技术在煤矿巷道中的应用,并且提高煤矿巷道的安全性,降低煤矿事故的发生率,使煤矿企业的经济效益得到相应的提高。
(1)锚杆技术能够在软岩巷道中得到普遍应用
在煤矿开采过程中大多数是在软岩巷道中进行的此时需要明确软岩的性质对支护技术进行改进和研究,以降低支护过程中产生的困难在提高煤矿挖掘量的同时,还能够提升煤矿巷道的安全性。而且在煤矿开采过程中需要确定煤矿巷道的相关参数不能直接借用以往的巷道参数进行操作因为随着煤矿挖掘深度的增加港道的参数也在不断发生变化,因此参数要根据实际情况进行相应改变,这样才能够保证巷道围岩发生形变的过程中能够将其控制在合理的范围内不会对煤矿巷道的安全性产生影响从而提高煤矿生产的安全性。
(2)煤矿巷道支护技术中的锚杆支护技术在深部沿空流巷中也有较大的应用
只有切实了解深部沿空巷道的实际参数、锚杆的材料以及所需支护的数量等情况才能保证支护技术的安全有效性。在煤矿深部沿空流巷中使用锚杆支护技术能够更好地提高其稳定性并且有效控制巷道的变形,从而保证围岩的稳定性。
4、多种煤矿巷道支护技术分析
4.1煤矿巷道砌谴支护技术
目前在煤矿支护技术中,砌碹支护应用的比较早,而且在技术处理上也比较简单,一般在很多矿井的硐室、大巷中都在使用,而且加固作用比较稳定根据砌碹支护材料的种类,目前主要分为料石、现浇混凝土、现浇钢筋混凝土、混凝土砌块砌碹等几种方式、但是,砌碹支护技术一般支护的成本费用比较大,施工工期比较长,而且需要很大的劳动强度,如果巷道围岩发生了较大的现状改变,砌碹支护技术就很难发挥作用,所以,目前除了一些比较特别的大巷道或者硐室,很多煤矿巷道都不适合采用这种巷道支护技术。 4.2煤矿巷道棚式支护技术
棚式支护技术在20世纪90年代初期,曾经在很多煤矿巷道中采用,甚至达到了全部巷道支护手段的80%以上。这种支护技术根据支护材料的不同,一般分为木结构支架、全属材质支架和钢筋混凝土材料支架等几种形式的支护、但是随着科技的日新月异和经济社会的发展,目前本结构和钢筋混凝土材料的支架支护已经渐渐淡出了煤矿巷道支护舞台,现在一般采用的棚式支护主要是全属材质的支架支护。
在巷道中,全属支架的长、宽、高度比例以3m:2m:2m比较适宜、不过由于这种全属材质的支架支护技术,煤矿巷道围岩表层和支架一般不能紧密地连接,无法防止围岩的形状改变,特别是一些复杂的地形结构,棚式支护需要花费的成本太大,而且还不能实现有效地支护效果,所以目前已经很少采用这种形式的巷道支护。
4.3煤矿巷道联合支护技术
锚索支护技术采用锚杆锚索联合支护技术,特别适合围岩结构松动、节理发育不均衡、顶板出现碎裂脱落或者伪顶非常厚实复杂等煤矿井下作业巷道,能够使结构松动的围岩在巷道老顶或者直接顶形成坚固的悬吊,同时也能够叠加邻近的锚索、锚杆产生的支撑力,再次重合成为一个坚固结实的围岩梁体,全面增强巷道围岩的坚固性能、厚度和层理之间抗剪能力,并且从井下巷道的煤帮,将巷道顶板上带来的压力直接引向煤体的深处,转移巷道的直接受力面,防止出现片帮的现象。
5、煤矿巷道联合支护技术的优势
联合支护技术一般采取的是锚杆锚索联合支护,这种支护技术目前在全煤巷道、围岩松动并发生破碎的巷道、比较复杂而且有较大的短截面的巷道应用的比较多。
5.1联合支护技术的功能
(1)能够形成互补的效果
很多在软层岩土区施工的煤矿巷道,发生围岩变形的几率都非常高,如果在巷道挖掘的时候马上采取锚索支护,就会造成锚索超过拉伸的极限发生折断,而如果刚挖掘的时候就使用锚杆,利用其加固性能,增加围岩的承重能力,能够很有效地防护围岩的结构变形,增加稳定性所以,采用锚杆锚索联合对煤矿巷道加强支护,就能够实现充分的互补,既增加支护能力,防止围岩结构发生改变,又确保了围岩的安全、稳定、可靠性能,防止出现安全生产事故。
5.2联合支护的技术参数
假设煤矿井下巷道的横断面是单边的斜梯结构,宽4.2m ,高3m,上帮和下帮分别高3.73m和2.28m;结合煤矿生产企业的经济状况,运用锚杆锚索联合支护技术,顶锚杆设计为20mm,使用的是左旋无纵筋螺纹材质的钢质锚杆,长度2m,每排锚杆之间的距离是0.8m,采用22835型号的树脂药卷,外径是23mm、长350mm;每根锚杆使用2卷;锚索选用的是15.24mm的钢绞线材料的,长4.5m,也用树脂药卷对锚索的端头加固,每根锚索使用4卷,加固锚索的长度是1.4m。
5.3联合支护的效果
通过煤矿巷道锚杆锚索联合支护技术的实践可以证明,这种技术手段在巷道中的支护性能非常高,对确保巷道的安全、稳定、可靠性作用非常大,但是在设计联合支护的时候,一定要切合巷道支护施工现场的状况在科学、合理地选择设计技术参数,这样才能保证巷道围岩的支护效果,提高支护水平,防止增加成本费用支出,影响煤矿企业的经济效益,或者参数采用不当,埋下安全生产隐患。
结束语:
随着经济的发展以及科学技术的进步煤矿企业对煤矿巷道的支护技术有着越来越高的要求。在煤矿巷道使用支护技术时应该充分考虑到煤矿的地质情况等因素,以选取合适的支护技术其中应用较为普遍的支护技术是锚杆支护技术,该技术不仅能够提高煤矿巷道的稳定性,还能控制巷道的变形,提升了煤矿巷道的安全性,提高了煤矿企业的经济效益,有利于企业的发展。
参考文献:
[1]晏勇,曹桂宝,李杰远.关于煤矿巷道支护技术的研究[J].内蒙古煤炭经济,2014,1( 11):9—10.
[2]劉晓光.浅谈支护技术在煤矿巷道掘进中的应用[J].中国新技术新产品,2013,9(8) :123.
[3]谢拓.煤矿软岩巷道支护技术的研究及发展[J].科技与企业,2014,2( 13) : 155—156.
【关键词】煤矿巷道;支护技术
前言
近年来,随着经济的快速发展,使煤矿的开采程度逐渐加深,煤矿巷道在整个煤矿开采过程中发挥着极其重要的作用。随着煤矿开采深度的逐渐加大,需要不断地挖掘巷道从而保障煤的正常运输,煤矿巷道中的支护技术也由此受到重视,并且支护技术的难度也在相应的提高。因此,煤矿巷道及其支护技术对煤矿的顺利发展与建设有着重要的意义。
1、煤矿巷道支护技术种类
在煤矿开采过程中,巷道支护技术的种类很多,从支护方式以及控制围岩变形的角度来分析,即从以下分析方式进行划分,一是能够对巷道围岩力学方面的性质进行相应的改善;二是所研究的巷道支护技术能够作用在巷道围岩的周围;三是不仅能够作用在围岩的周围,还能够作用在围岩的内部表面;最后是该支护技术还能够降低巷道开掘过程中产生的应力。对照这些分析方式河以将煤矿巷道支护技术分为以下几种,分别是砌谴支护技术、棚式支护技术、锚杆支护技术以及应力控制技术。
1.1砌谴支护技术
它是煤矿开采过程中应用最早的一项支护技术能够作用在围岩表面,一直延续到至今并且在位置较特殊的巷道中应用较多。并且该技术在方便、简单这两方面占有较大的优势。但是由于砌谴支护技术的高成本、低效率、大工作量的不足使得该支护技术在应用过程中有一定的局限性。
1.2棚式支护技术
该技术和砌谴支护技术类似池是在最早的煤矿开采中应用较普遍,并且发挥着相当大的作用,在各种煤矿巷道中应用较普遍。此外在煤矿巷道中棚式支护使用的材料主要是金属并且便于制作、安装。但是随着近些年焊矿开采程度的加深以及地质环境的改变旅支护技术已经不能很好地控制围岩的稳定性能,因此棚式支护技术逐渐被锚杆支护技术所代替。
1.3锚杆支护技术又可称为岩巷支护技术
该种技术性能优越是经棚式支护技术逐渐发展过来的。该种技术通过利用锚杆能够提高煤矿巷道的稳定性,有效控制煤矿巷道的变形。如果对锚杆合理进行设置还能保证岩体的完整以及稳定性能。
1.4应力控制技术
应力控制技术主要是能够降低煤矿巷道的应力,以此控制煤矿巷道的变形,保持其稳定性。但是由于该技术在施工期间的影响因素较多,并且存在较高的危险性具有较高的复杂性。这些多方面的影响限制了应力控制技术的广泛应用。
综合这几种方式的研究以及比较河以看出在这几种煤矿巷道支护技术中应用最多的是锚杆支护技术。
2、煤矿巷道支护理论
新奥法支护理论:煤矿巷道支护新奥法理论,有这样几点:
(1)对煤矿巷道的光面进行爆破;
(2)根据隐患区对周围岩壁加固从而增强其荷载能力的方式;
(3)对于岩壁或者是支护巷道周围进行混凝土的喷施工作,以守成密贴支护。
3、煤矿巷道锚杆支护技术存在的问题及其应用
3.1煤矿巷道锚杆支护技术存在的若干问题
虽然在这几种煤矿巷道支护技术中应用较多的是锚杆支护技术但是随着经济的发展以及科学技术的进步,加之对锥杆支护技术的不断研究在实际应用中锚杆支护技术仍存在许多问题待解决。
首先随着煤矿开采的程度逐渐加深,地质条件不断发生改变而且地质的复杂性使得锚杆支护技术在应用中的压力越来越大。在煤矿开采过程中,在巷道中利用锚杆支护技术存在一定的危险性,會出现锚杆被拉断或者煤在运输过程中锚杆随着煤运动等情况,这些情况都会增加煤矿开采的难度。其次,虽然利用锚杆技术能够提高煤矿巷道的稳定性,并且有效控制煤矿巷道的变形,但是,在煤矿深度开采过程中,仍然会对巷道围岩产生极大的破坏影响煤矿的正常开采。再次,在煤矿企业中缺乏相应的专业人员给予科学、有效的理论指导,并且没有相应的模拟,煤矿巷道中的锚杆支护技术就不能对该技术进行相应的评价,不利于锚杆支护技术的进一步完善;最后在我国地震事件时有发生,无论是大震小震,都会使煤矿巷道中锚杆支护所用的材料产生松动,易出现安全隐患。此外,锚杆支护中所使用的部分材料不够成熟,在深度较大的煤矿中不适用。因此,相关专业人员需要针对这些出现的问题不断提升和改进锚杆支护技术使其不断适应时代发展的需要。
3.2煤矿巷道锚杆支护技术的广泛应用
对锚杆支护技术进行合理改进和进一步研究,能够大大促进锚杆技术在煤矿巷道中的应用,并且提高煤矿巷道的安全性,降低煤矿事故的发生率,使煤矿企业的经济效益得到相应的提高。
(1)锚杆技术能够在软岩巷道中得到普遍应用
在煤矿开采过程中大多数是在软岩巷道中进行的此时需要明确软岩的性质对支护技术进行改进和研究,以降低支护过程中产生的困难在提高煤矿挖掘量的同时,还能够提升煤矿巷道的安全性。而且在煤矿开采过程中需要确定煤矿巷道的相关参数不能直接借用以往的巷道参数进行操作因为随着煤矿挖掘深度的增加港道的参数也在不断发生变化,因此参数要根据实际情况进行相应改变,这样才能够保证巷道围岩发生形变的过程中能够将其控制在合理的范围内不会对煤矿巷道的安全性产生影响从而提高煤矿生产的安全性。
(2)煤矿巷道支护技术中的锚杆支护技术在深部沿空流巷中也有较大的应用
只有切实了解深部沿空巷道的实际参数、锚杆的材料以及所需支护的数量等情况才能保证支护技术的安全有效性。在煤矿深部沿空流巷中使用锚杆支护技术能够更好地提高其稳定性并且有效控制巷道的变形,从而保证围岩的稳定性。
4、多种煤矿巷道支护技术分析
4.1煤矿巷道砌谴支护技术
目前在煤矿支护技术中,砌碹支护应用的比较早,而且在技术处理上也比较简单,一般在很多矿井的硐室、大巷中都在使用,而且加固作用比较稳定根据砌碹支护材料的种类,目前主要分为料石、现浇混凝土、现浇钢筋混凝土、混凝土砌块砌碹等几种方式、但是,砌碹支护技术一般支护的成本费用比较大,施工工期比较长,而且需要很大的劳动强度,如果巷道围岩发生了较大的现状改变,砌碹支护技术就很难发挥作用,所以,目前除了一些比较特别的大巷道或者硐室,很多煤矿巷道都不适合采用这种巷道支护技术。 4.2煤矿巷道棚式支护技术
棚式支护技术在20世纪90年代初期,曾经在很多煤矿巷道中采用,甚至达到了全部巷道支护手段的80%以上。这种支护技术根据支护材料的不同,一般分为木结构支架、全属材质支架和钢筋混凝土材料支架等几种形式的支护、但是随着科技的日新月异和经济社会的发展,目前本结构和钢筋混凝土材料的支架支护已经渐渐淡出了煤矿巷道支护舞台,现在一般采用的棚式支护主要是全属材质的支架支护。
在巷道中,全属支架的长、宽、高度比例以3m:2m:2m比较适宜、不过由于这种全属材质的支架支护技术,煤矿巷道围岩表层和支架一般不能紧密地连接,无法防止围岩的形状改变,特别是一些复杂的地形结构,棚式支护需要花费的成本太大,而且还不能实现有效地支护效果,所以目前已经很少采用这种形式的巷道支护。
4.3煤矿巷道联合支护技术
锚索支护技术采用锚杆锚索联合支护技术,特别适合围岩结构松动、节理发育不均衡、顶板出现碎裂脱落或者伪顶非常厚实复杂等煤矿井下作业巷道,能够使结构松动的围岩在巷道老顶或者直接顶形成坚固的悬吊,同时也能够叠加邻近的锚索、锚杆产生的支撑力,再次重合成为一个坚固结实的围岩梁体,全面增强巷道围岩的坚固性能、厚度和层理之间抗剪能力,并且从井下巷道的煤帮,将巷道顶板上带来的压力直接引向煤体的深处,转移巷道的直接受力面,防止出现片帮的现象。
5、煤矿巷道联合支护技术的优势
联合支护技术一般采取的是锚杆锚索联合支护,这种支护技术目前在全煤巷道、围岩松动并发生破碎的巷道、比较复杂而且有较大的短截面的巷道应用的比较多。
5.1联合支护技术的功能
(1)能够形成互补的效果
很多在软层岩土区施工的煤矿巷道,发生围岩变形的几率都非常高,如果在巷道挖掘的时候马上采取锚索支护,就会造成锚索超过拉伸的极限发生折断,而如果刚挖掘的时候就使用锚杆,利用其加固性能,增加围岩的承重能力,能够很有效地防护围岩的结构变形,增加稳定性所以,采用锚杆锚索联合对煤矿巷道加强支护,就能够实现充分的互补,既增加支护能力,防止围岩结构发生改变,又确保了围岩的安全、稳定、可靠性能,防止出现安全生产事故。
5.2联合支护的技术参数
假设煤矿井下巷道的横断面是单边的斜梯结构,宽4.2m ,高3m,上帮和下帮分别高3.73m和2.28m;结合煤矿生产企业的经济状况,运用锚杆锚索联合支护技术,顶锚杆设计为20mm,使用的是左旋无纵筋螺纹材质的钢质锚杆,长度2m,每排锚杆之间的距离是0.8m,采用22835型号的树脂药卷,外径是23mm、长350mm;每根锚杆使用2卷;锚索选用的是15.24mm的钢绞线材料的,长4.5m,也用树脂药卷对锚索的端头加固,每根锚索使用4卷,加固锚索的长度是1.4m。
5.3联合支护的效果
通过煤矿巷道锚杆锚索联合支护技术的实践可以证明,这种技术手段在巷道中的支护性能非常高,对确保巷道的安全、稳定、可靠性作用非常大,但是在设计联合支护的时候,一定要切合巷道支护施工现场的状况在科学、合理地选择设计技术参数,这样才能保证巷道围岩的支护效果,提高支护水平,防止增加成本费用支出,影响煤矿企业的经济效益,或者参数采用不当,埋下安全生产隐患。
结束语:
随着经济的发展以及科学技术的进步煤矿企业对煤矿巷道的支护技术有着越来越高的要求。在煤矿巷道使用支护技术时应该充分考虑到煤矿的地质情况等因素,以选取合适的支护技术其中应用较为普遍的支护技术是锚杆支护技术,该技术不仅能够提高煤矿巷道的稳定性,还能控制巷道的变形,提升了煤矿巷道的安全性,提高了煤矿企业的经济效益,有利于企业的发展。
参考文献:
[1]晏勇,曹桂宝,李杰远.关于煤矿巷道支护技术的研究[J].内蒙古煤炭经济,2014,1( 11):9—10.
[2]劉晓光.浅谈支护技术在煤矿巷道掘进中的应用[J].中国新技术新产品,2013,9(8) :123.
[3]谢拓.煤矿软岩巷道支护技术的研究及发展[J].科技与企业,2014,2( 13) : 155—156.