不同工程地质的锚杆支护技术研究

2015-09-21 159 0

   摘要:近年来锚杆支护技术快速发展,尤其是在澳、美、英等锚杆支护技术先进的国家。文章对锚杆支护技术进行了详细的探讨,具体对锚杆支护技术实施地点、条件、巷道围岩以及根据不同地质的特点,研究出地质锚杆的各种支护技术,希望能为实际当中的工程地质锚杆工作提供有利的参考资料。
 
  锚杆支护技术是指对围岩的内部结构进行锚杆,从而使围岩原来的受力状况发生变化,进而在巷道四周构成具有整体性的岩石带,通过这个岩石带来保护围岩,以防出现围岩变形、位移和裂缝等现象的一种技术。通过采用这种技术,能有效提升围岩的承载负荷,为矿井提供足够的支撑力,并且此项技术实施起来较方便,高效率、低成本,已得到广泛的应用,此文就将详尽研究不同地质条件下的锚杆支护技术。
 
  1锚杆支护技术实施地点的条件
 
  锚杆支护技术实施地要满足三个条件,方可采用此类技术:
 
  (1)使用此技术要求顶板岩层要很完整,并且需要最顶端的岩巷主要由砂岩构成。如果顶板有缺陷,孔隙很多,这样就导致锚杆对顶板的保护作用大大降低,根本起不到支护作用;如果岩层很厚,岩巷又不是有砂岩组成,即使是使用了技术,到最后这层支护也会与岩层脱离,毫无任何保护效果。
 
  (2)巷道即在矿层中挖掘出的通道,此通道和地面不接通,此技术的使用要对巷道两边的软硬度有要求,如果过于松软,支护的效果就会不明显,反而会对巷道产生负面影响。
 
  (3)巷道的使用年限要在10年以内的,方可采用支护技术,才能起到预期的支护效果。
 
  2影响锚杆支护完整性和稳定性的主要因素
 
  2.1巷道围岩强度
 
  巷道围岩的硬度决定着支护作用的发挥,如果围岩较软,就会出现变形的状况,从而就使巷道的维护较困难;如果围岩硬度很强,自然围岩的负荷能力就强,巷道的稳定性就相对高,这样的巷道就好维护。巷道围岩的硬度其实就决定着围岩的负荷能力,负荷能力强硬度就足够,因此维护的效果就较好。
 
  2.2地应力
 
  地应力包含自重应力、地质构造应力、采动集中应力。自重应力是指岩土本身重量引起的应力,这种应力的强弱由岩石的重量和埋藏深度决定。如果巷道与地表的距离较大,围岩就会更容易变形,相对的围岩的稳定性就降低,所以巷道的埋藏深度对围岩的稳定性极具影响。地质构造应力是指地质形成某种构造体系所需要的应力,如果构造应力大,地质构造发育就越快,从而围岩发展程度就越低,进而巷道围岩的稳定性就越差。采动集中应力是指采煤时所受到的应力,当巷道和采煤地段距离很近时,受到的采动应力就会很大,这个采动应力是与煤层巷道、采煤厚度直接相关的。巷道围岩在受到所在煤层压力的作用下,还会受到来自采煤时应力的影响,就会同时受到两种力的挤压,从而就会对巷道稳定性造成影响。
 
  2.3巷道断面形状与巷道断面尺寸
 
  由于断面的应力分布会随形状的改变而发生变化,所以要想改善围岩应力分布状况,就可以通过改变断面的形状来达到效果,例如圆形、椭圆形的断面,其应力分布较均匀,梯形、矩形的相比较就会差些。并且,除了会受到形状的影响,还会因巷道的宽度和高度而有所变化,因此还要充分考虑以上所有因素。

  3不同地质条件下锚杆支护技术分析
 
  3.1松软围巷道锚注加固
 
  对于松软围岩巷道的维护工作,一直以来就是工程建设中的最难攻克的环节。由于松软围岩容易变形,可靠性能差,所以维护不容易,耗资大,因此对矿井的安全工作运行,会造成很大的影响,普通的锚杆支护已经不能解决松软围岩的保护问题了。而对于松软围岩的支护需要一种更高科技的维护方式——锚注加固。锚注加固就是指,使用空心的锚杆将浆液注入到其中,输通到围岩中,从而对易松动或有裂缝的围岩进行加固,因而围岩的强度得到改善,巷道受到的向应力也减弱,从而就能使围岩保持稳定的状态。
 
  3.2复合顶煤巷锚带网加锚索联合支护
 
  复合顶板支护工作相对也比较复杂,由于其软基层的存在,致使岩层面间的结合力很低,一般性的锚杆措施的锚固能力有限,如果采用就会容易诱发顶板崩塌。所以要想解决此类问题,就需采用锚带网加锚索联合支护技术,这种技术是利用锚杆、钢带、金属网共同施力,从而加固顶层,维护顶板的整体性防止出现塌陷的情况,并且由于锚索能承担岩层的某些负荷,进而更加稳固了顶板。
 
  3.3综放顺槽采用锚杆锚索联合支护
 
  综放工作面的两个顺槽的围岩的顶板抗压强度低,并且一旦受到压力,就容易出现脱落的现象。比如,顶煤受到几种地应力的共同作用下,就更容易造成离层的后果,这几种地应力分别是顶上岩层的自重压力、地质构造应力和采动集中应力。因此,为了避免其脱落,就需采用锚杆支护的措施,还需加上锚索,使整个煤层至顶板的岩石层更加稳固。一般情况下,在岩层上加入锚索的长度为1~1.3m,与岩层间的距离为4~4.8m。
 
  3.4综放面末采锚网支护
 
  由于综放工作设备的几何体积较大,吨位较重,所以想要进行撤除工艺的工作时较困难,需要涉及的空间很广,对撤除的维护标准较高,所以应用锚网支护工艺来解决此问题。通过利用此技术,不仅效果明显,技术先进,且施工方便还经济合理。
 
  4结语
 
  综上所述,不同的工程地质条件下,就应采用不同的锚杆支护技术,方可达到预期的维护效果。具体而言,对待不同的地质条件,要合理采用锚注加固法、锚带网锚索联合支护法、锚杆锚索联合支护法以及综放面末采锚网支护法等多种措施,而且采用多种形式的锚杆联合支护是巷道支护较理想的方法。希望在实际工程实施中能因地制宜,合理选择锚杆支护技术,进而保证施工达到高安全、高技术、高收益的效果。

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