浅谈煤矿掘进巷道锚杆支护方式的应用

2015-09-28 164 0

   摘要:文章介绍了煤矿掘进巷道支护技术的发展情况,分析了不同的锚杆支护方式的作用,并探讨了煤矿掘进巷道中锚杆支护的设计与施工要求。
 
  引言
 
  在煤矿生产的过程中,首先要选择适合的支护方式,才能顺利实行接下来的开采工作,若得不到有效的巷道掘进支护技术的支持,则难以保证煤矿开采的顺利实施,因此,巷道掘进支护技术是保证煤矿安全、稳定开采的前提。在实际的煤矿巷道掘进中,从实际的煤矿地质情况出发,选择最佳的巷道掘进支护技术、支护方法、施工工艺,是煤矿生产首要思考的问题。煤矿掘进巷道支护技术由最传统的木支护到砌碹支护,再到型钢支护,直至发展为现在的锚杆支护,与传统的支护技术相比,锚杆支护不仅易于获得理想的支护效果,同时此种支护方法具有操作方便、快速、安全、造价经济等优点,为掘进人员减轻了不少工作负担,煤矿生产效率与质量也能得到保证。锚杆支护技术在煤矿生产中得到大量运用,现阶段已成为煤矿企业开采重要的技术之一。
 
  1煤矿掘进巷道支护技术的发展情况
 
  二十世纪五十年代以来,我国锚杆支护技术逐渐得到发展与应用,据相关研究数据表明,我国平均每年大、中型煤矿巷道掘进长度超过一亿米。随着时代与科技的飞速发展,我国煤矿掘进巷道支护技术越来越完善,相关的研究理论也相对丰富,支护技术的发展历经木支护、砌碹支护、型钢支护、锚杆支护,按照支护形式可分为两个阶段,其一为单体锚杆群支护阶段,另一阶段为组合锚杆支护阶段。在一九五六年锚杆支护技术在国内得到应用,此时处于单体锚杆群支护阶段,国内尚未形成完善的锚杆支护理论,根据最早的悬吊理论、楔形剪切理论,锚杆支护材料包括水泥沙浆、钢丝绳、木锚杆等,各锚杆间无托板也无杆体联系,锚杆只能起到悬吊作用,不能对围岩产生保护作用,属于一种被动承载。直到二十世纪七十年代,锚杆支护理论逐渐丰富,根据组合支撑梁理论、组合支撑拱理论,发展为组合锚杆支护阶段,许多煤矿巷道围岩岩性较软,出现许多大断面巷道,原有的单体锚杆群支护已不再适用此种复杂地质,因此,在巷道支护中组合锚杆得到应用,组合锚杆包括树脂药卷钢筋锚杆、水泥药卷钢筋锚杆、金属锚杆等,当遇到围岩比较破碎的情况,可加设金属网,当动压严重的巷道支护中可加设钢带、钢架,保证围岩稳定性。锚杆除了悬吊作用以外,还可实现组合拱、组合梁作用,进一步提高其承载力显著增强,经大量的研究证实,组合锚杆相较于单体锚杆,巷道支护效果更佳。
 
  我国煤矿掘进巷道开采规模逐渐扩大,掘进深度也越来越深,对支护技术的要求也随着提高,通过合理的锚杆支护方式,辅以快速掘进机,有助于提高掘进速度与效率,为煤矿企业创造更大的经济价值,与此同时锚杆支护技术也得到大力发展。锚杆支护技术是新形势下煤矿巷道发展的必然结果,锚杆支护属于一种新型的支护工艺,锚杆支护发展初期,主要的类型包括端部锚固树脂类锚杆、机械类锚固锚杆、钢丝绳砂浆锚杆、管缝式锚杆等,但在早期锚杆支护技术的支护效果不太理想,支护强度较低,一旦在复杂地质环境下使用,则难以发挥效用,随着锚杆支护技术研究力度的不断加大,锚杆支护技术应用范围越来越广。

  2基于不同的锚杆支护作用分析
 
  现阶段煤矿掘进巷道支护方式大多以组合锚杆支护为主,根据实际的煤矿巷道情况,采取合适的巷道支护方式,形成不同的组合锚杆支护方式,基于不同的锚杆支护方式,对其作用进行分析。
 
  2.1悬吊式锚杆支护早期的锚杆支护主要以悬吊为主,根据不同的围岩情况,悬吊式锚杆支护存在许多不合理的地方,当围岩周边细碎岩石较多,本身围岩就存在一定的问题,在此基础上悬吊锚杆,不仅难以保证锚杆支护的稳定性,还会加重巷道围岩层的跨落,进一步破坏围岩整体结构。
 
  2.2组合梁锚杆支护由于巷道围岩属于一种岩性结构,分为多层次的岩石层,岩层表现为多种多样。采用组合梁锚杆支护,将多层围岩锚固起来,用于加强围岩承载力,当岩层过于破碎,可以凭借岩石层间的相互摩擦、挤压,也可促进围岩稳定,难以表现此种支护方式的效用。
 
  2.3组合拱锚杆支护组合拱锚杆支护相较于组合梁锚杆支护,当岩层过于破碎,可以凭借间自身获得围岩的稳定,组合拱锚杆支护也可发挥效用,例如一些大断面巷道、拱型巷道中,采用组合拱锚杆支护,将多层破碎围岩锚固起来,减少围岩的跨落,依靠岩石层相互摩擦、挤压,提高其拱形结构的承载能力,防止围岩变形,促进围岩的安全与稳定。
 
  3煤矿掘进巷道中锚杆支护的设计与施工要求
 
  3.1支护设计是巷道掘进的前提在煤矿开采的准备前期,首先要对煤矿巷道情况进行分析,重点观测其巷道断面形状、稳定性等,在掘进的过程中考虑到岩石巷道松动圈,当掘进开采时对巷道产生一定的受采动压力,这时观测围岩松动圈的大小、形状等有无发生改变,根据试验结果,当受采动压力改变围岩松动圈的大小、形状等超过原有大小、形状的两至三倍,那么在开采前后,岩石巷道松动圈必然会发生比较大的改变,逐渐扩大围岩松动圈,在实际设计围岩松动圈,应以大松动圈为准。
 
  3.2锚杆孔设计与施工的注意事项在设计锚杆孔的时候,根据相关设计规定,对锚杆孔的间距进行合理调试,并做好标记,一般情况下,锚杆孔的间距不宜超过一百毫米,锚杆孔轴偏差不宜大于五度,锚杆孔深最好控制在锚杆长度以上,但不超过锚杆长度三十毫米,锚杆端部应推至孔底,其尾端暴露的长度不宜大于二十毫米。
 
  3.3锚杆支护施工应按照相关的施工规定在煤矿巷道掘进中,应严格按照相关的施工规定与要求,根据实际的掘进情况出发,做到标准化、规范化、有序化施工。在施工的过程中,为了提高施工人员的安全生产意识,在巷道内设置安全文明施工警示牌,并将其悬挂在醒目的地方,对施工人员起到提醒与规范的作用。另外还需加强对施工作业的监管与检查,保证任一施工阶段的规范化。对一些围岩支护情况比较复杂的巷道,应加强锚杆支护强度,采用加密锚杆、点柱、架棚、锚索锚固、全长锚固等方式,强化支护技术与质量。在实际煤矿巷道掘进支护中,不可使用永久支护的锚杆、钢带、锚索、金属网起吊设备等,及时性、定期性对锚杆支护情况进行检查,还需加强失效锚杆、支护顶板的检查与修复。
 
  4结束语
 
  综上所述,随着煤矿行业的发展,煤矿巷道掘进支护随之得到发展,锚杆支护属于巷道掘进支护方式下开创出的新工艺技术,现阶段锚杆支护技术在煤矿生产中应用越来越广泛,不论是支护方式、设计、施工要求等也逐渐成熟,为煤矿企业安全生产创造了条件,煤矿生产效率与质量均能得到提高。

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