煤矿巷道锚杆参数对支护效果的影响

2015-09-18 193 0

  摘要:随着煤矿开采技术的不断提高,在锚杆参数的具体运用中,应该要从多方面思考煤矿巷道锚杆参数对支护效果的影响,尤其是锚杆作为支护的主体之一,对支护有着直接的影响效果,因此,要从多方面分析锚杆参数对支护的具体影响,采取积极有效的措施,能收到更好的实际效果。本文旨在通过数值模拟等方式,从锚杆支护的距离、长度以及排距等多方面进行深入分析,并具体指出相应的影响,从而形成符合目标巷道的最佳锚杆选择的区间。
 
  在煤矿巷道的锚杆支护中,初喷有三个主要的效果,一是及时的封闭围岩,尽量避免围岩的风化以及裂缝的产生,二是将围岩喷平,形成各种自然的平衡拱形,从而改善围岩应力的分布,减少局部应力的集中现象,三是由于初喷具有一定的柔和特点,能让围岩具备一定的变形,更好的释放应力,起到很好的效果。尤其是锚杆支护的重要作用,能起到很好的保护作用,因此,要从多方面分析煤矿巷道锚杆参数对支护效果的影响,更好的提升围岩的整体性能。

  一、简述煤矿巷道的有限元素分析
 
  1、取值分析的整体运用
 
  在研究锚杆锚喷支护对围岩蠕动所带来的限制作用的时候,通过具体的比较,尤其是毛洞的经历蠕动变换后的位移和锚喷支护的巷道位移,都会带来不同程度的影响,因此,可以进行具体的数值计算,通过现代化的计算方法,采取有效的锚杆支护措施,形成围岩的稳定性,适当的配置预应力的取值等等。
 
  2、数据运用分析
 
  在煤矿巷道锚杆支护的具体数据分析上,如果锚喷为C20混凝土,如果这样的弹性模量为25.5Gpa,泊松比为0.2,厚度为50mm。其中,可以选用锚杆的直径为20mm的螺纹钢,具体的弹性模量为210Gpa,泊松比为0.2,施加预应力,可以更精准的计算出预应力的取值,应该在80KN,更好的发挥锚杆支护效果的整体效能。
 
  二、分析煤矿巷道锚杆参数对支护效果的影响
 
  1、增加锚杆数量
 
  在具体的运行中,增加锚杆支护的数量,就是为了减少锚杆之间的距离,锚杆控制巷道围岩变形的效果就会呈现更好的效果,尤其是在锚杆间距逐渐缩小的情况下,横向与纵向距离的变化,也会造成不同程度的影响,就会造成围岩位移的速度逐渐降低,因此,锚杆支护数量的增加也能对效果起到很好的提高作用。尤其是在锚杆支护数量增加的同时,围岩位移逐渐减少,减少的趋势也会由强变弱,并且在选择一个合理取值的时候,尤其是结合不同的地质条件,锚杆间距的取值更显得尤为重要。
 
  2、不同长度的影响
 
  在煤矿巷道锚杆参数的长度选用上,也会造成不同程度的影响。不同长度的锚杆对巷道围岩的变形效果也会造成有效的控制,随着锚杆长度的增加,横向的收敛量就会逐渐降低,锚杆长度与横向收敛量呈现出一定的正比例现象,因此,支护效果会随着锚杆长度的变化造成不同程度的提高,形成整体的效能发挥。
 
  3、不同排距锚杆的影响
 
  在不同锚杆之间的排距中,锚杆排距也会对巷道围岩变形有一定的作用,从整体的分析来看,随着锚杆排距的扩大,横向收敛量也会呈现不同的减少,竖向的收敛量没有很大的变化,尤其是在锚杆排距在0.8至1.2m之间变化的时候,围岩位移的减少量会出现最少的现象,如果支护锚杆的排距还增大,整体效果也不是想当的明显,因此,在具体的设计过程中,要结合煤矿开采的实际情况,合理安排锚杆排距,形成科学计算的数值,比较不同之间的影响和相互作用效果等。

  三、探讨煤巷锚杆支护参数设计方法
 
  1、整体分析
 
  煤巷的突出特点就是承受采动支承压力,围岩破碎,变形量大。巷道锚杆支护设计,首先要对巷道所经受采动影响过程及影响程度进行准确的评估,对巷道使用要求和设计目标要予以准确定位。比如,是按采动影响时的支护难度设计支护,还是按照采动影响前的使用要求设计,不同的设计思想,结果大不相同。目前,我国煤巷支护设计方法大致分为三类,即工程类比法、理论计算法及实例法。
 
  2、具体方法的运用
 
  在煤矿巷道锚杆参数对支护的影响分析中,针对不停的支护技术的采用,尤其在长短参数、排距参数等多方面的技术运用,就需要采用更为科学的技术应用,因此,在结合煤矿锚杆支护参数的具体运行中,通过工程类比法、理论计算法等多种技术的运用,能更好的减少煤矿巷道锚杆参数对支护效果的影响,譬如,工程类比法是当前应用较广的方法。它是根据已经支护的类似工程的经验,通过工程类比,直接提出支护参数。它与设计者的实践经验有很大关系。然而,要求每一个设计人员都具有丰富的实践经验是不切实际的。为了将特定岩体条件下的设计与个别的工程相应条件下的实践经验联系起来进行工程类比,做出比较合理的设计方案,正确的围岩分类是非常必要的。进行围岩分类后,就可根据不同类别的岩层,确定不同的支护形式和参数。
 
  四、结语
 
  通过采用多种方式的运用,尤其是对锚喷支护巷道的蠕动变模拟运用,并且通过对不同锚杆参数的使用,包括长短的变化、排距的变化等多种影响因素的分析,获取一定的支护数值运用,尤其是一定程度的锚杆支护可以更好的限制蠕变位移,减少对围岩的应力作用,并在横向工程上提供坚实的技术支撑,更好的为煤矿企业的发展提供强有力的技术服务,促进整体效益的提升。

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