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中图分类号TD8 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)57-0053-02
1 国内外锚杆支护技术的现状
1.1 美国煤矿的锚杆支护技术现状
除中国以外,美国是世界上第二大产煤大国,也是较早把锚杆作为煤矿顶板主要支护方式的国家之一。目前,美国是世界上锚杆使用数量最多,锚杆支护技术最成熟、最先进的国家。锚杆的作用是可以有效地控制围岩,加强围岩的稳定性,美国几乎在煤层中布置了其所有井下巷道,锚杆支护每年被应用在约26 000km的煤巷中。美国利用先进的技术手段,使锚杆的生产效率居于世界首位。据统计,美国每年只有不到10人死于顶板冒落,可见其锚杆支护技术应用非常成熟,可靠性很强。
1.2 澳大利亚煤矿的锚杆支护技术现状
澳大利亚拥有居于世界领先水平的锚杆机具装置研制水平,现在主要集中精力发展特种锚杆:如注入式锚杆、采区高预应力锚杆和纤维增强塑料锚杆(其重量仅为钢材的1/4,刚度却比钢材还要高)等。关于安装锚杆机具,如新型锚杆安装机ABM20,一次可同时安装六根顶板锚杆;旋扭预紧装置,通过在螺母和托板加承压滚珠,承载达到90kN左右。
1.3 德国煤矿的锚杆支护技术现状
德国普通锚杆支护达到8%~20%的移近量,可拉伸锚杆和滑动锚杆的极限移近量可达到30%~35%。现在影响德国煤炭工业发展的一个主要因素是长壁工作面采区煤巷掘进速度滞后,煤巷每掘进一米,需要安装两根煤壁锚杆和六根顶板锚杆,每班安装锚杆的根数也会变化。由于连续采矿机在煤矿中被广泛应用,导致锚杆安装速度跟不上工作面回采速度,某些煤矿逐渐采用了位置变换开采法。
1.4 南非煤矿的锚杆支护技术现状
由于南非大多数矿井煤层顶板是硬砂岩顶板,顶板条件好,比较容易支护,锚杆安装速度很快,不影响采煤作业。南美一些煤矿安装了顶板岩层监控系统以防煤层顶板出现局部冒落,这样有效维护了矿井安全生产。
1.5 我国煤矿的锚杆支护技术现状
我国锚杆支护起始于上世纪50年代,1956年,一些煤矿开始使用刚砂浆无托板锚杆和机械端锚,这类单体锚杆仅适合于稳定的岩石巷道,不适合用于围岩较软的煤巷。上世纪80~上世纪90年代,我国进入了以锚梁网和锚带网为代表的组合锚杆支护阶段,由于锚杆支护劳动强度低,经济效益高,对破碎岩体的加固效果好,因此,我国煤矿中开始广泛应用锚杆支护技术。到1998年,煤巷中锚杆支护比重已达到20%以上。由于我国煤矿的软岩地层分布广泛,即使在服务年限内,很多巷道的围岩变形量都很大,有的甚至冒落无法再利用。因此,推动锚杆支护技术发展的关键在于研究开发可以有效控制高应力、采动和软岩等大变形巷道的锚杆支护技术。
与国外相比,我国锚杆支护的主要缺点在于锚杆可靠性差、锚固力低等,因此提高锚杆性能、开发具有高阻力、急增阻和强初撑力学特性的锚杆支护,是控制高应力、软岩大变形巷道的有效途径,也是国内锚杆支护的主要发展方向。
2 我国锚杆支护技术发展中出现的问题
2.1 对锚杆支护机理认识不够
现在采用的锚杆设计方法,如加固拱、组合梁和悬吊等理论都是针对一般巷道提出的。目前,还没有专门针对煤巷的特殊条件,建立起符合煤巷自身特点的设计方法与支护原理,特别是在软岩或全煤条件下,没有成熟的巷道围岩支护设计要求。因此,现在很多技术标准都是依据经验制定的,缺乏科学依据,导致施工和设计中存在一定盲目性。所以,有必要进一步深入研究巷道围岩矿压显现规律的基础上,结合煤巷独有的特点,不断探索、创新煤矿锚杆支护理论。
2.2 锚固剂与锚杆质量低
锚固剂的质量指标是决定支护可靠性的关键,锚杆的力学性能与其结构和材质紧密相关。我国煤矿井下使用的锚杆的延伸率和强度偏低,因此,锚杆支护既不能适应煤巷围岩的变形,也不能为巷道围岩提供较大的支护阻力,导致巷道顶板容易产生离层或错动。另外,由于锚杆质量低,煤巷每掘进一米的需要安装更多的锚杆,极大的影响巷道的掘进进尺。
2.3 锚杆机具结构性能有待提高
锚杆机具性能是决定施工速度和锚杆安装质量的关键。目前,虽然我国具有液压、风动和电动锚杆钻机,但其整机性能和零部件质量有待进一步完善和提高。
2.4 需要提高锚杆监测仪器与检监测技术
监测是保证锚杆支护可靠性和监督施工质量的重要手段。我国很重视锚杆支护的检测工作,研制出了如超声波围岩裂缝探测仪、锚固力测定仪等监测仪器,但其功能不全、性能不高,尚未形成成套的综合检测技术。虽然,我国已经开展监测工作,但是监测所起的指导和反馈作用没有很好的体现出来。这主要是因为管理和施工人员的综合素质差,理论水平低,对检测的重要性认识不够。
3 对煤矿锚杆支护技术的展望
3.1 继续完善煤矿锚杆支护理论与技术
锚杆支护理论很多,但这些理论与实际应用技术的发展适应性较差。所以,有必要结合煤矿自身特点,不断探索煤矿锚杆支护理论,提高煤巷锚杆形式与参数选择的实用性和科学性。我们要不断消化吸收国外先进的锚杆支护理论和设计方法,学习先进的煤巷锚杆支护的工程监控设计方法,根据我国实际,发展科学合理的锚杆支护技术,提高煤巷锚杆支护设计方法的实用性和科学性。
3.2 发展掘锚新机具
根据当前的施工工艺,主要有两方面因素影响快速掘进:一方面是锚杆机打眼及安装速度;另一方面是掘进机割煤速度。现行煤巷快速掘进施工方法的主要矛盾是掘进工作面的开机率较低,支护时间过长,影响单进水平的提高。加快煤巷锚杆支护单进速度的有效手段是发展掘锚联合机组,实现“掘支锚一体化”平行作业。因此,发展掘锚新机具将是我国煤巷快速掘进的一个发展方向。
3.3 进一步研究锚杆支护监测技术
要对煤矿井下的锚杆支护进行综合监测,验证初始设计的可靠性和合理性,并为修正初始设计提供依据。在日常工作中,很多必要的监测工作并没有顺利进行,导致监测效果大打折扣。但是,监测的重要性不置可否,所以在日后的工作中,一方面要加紧研究锚杆支护监测技术;另一方面,要提高人员素质,使其清楚监测的重要性,以便实时、有效地对煤矿锚杆支护进行监测,保证安全生产。
4 结论
煤矿锚杆支护技术看似简单,实际上是一项非常复杂的系统工程,影响支护效果的因素很多。所以,我们应该积极学习国外先进的煤矿锚杆支护理论与技术,并结合本国实际,不断完善我国煤矿锚杆支护理论与技术,提高锚杆支护的可靠性,确保煤矿安全生产。
参考文献
[1]B・里文,李孝尚.煤矿锚杆支护技术的进展[J].中国煤炭,1999,25(8):52-55.
关键词:煤矿;巷道;支护技术
中图分类号:TD353.6 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2015)26-0019-01
1 煤矿巷道支护技术
1.1 新奥法支护技术
充分考虑到煤矿巷道的特点,使得这种技术得到较好的完善和发展。新奥法支护技术的原则是:先将锚喷支架防护,将周围的岩石进行防护增加硬度,将岩石自身的支护能力加强。然后在整个岩石圈层内部,形成一个承受力度的岩石圈;将早强喷射混凝土技术运用到其中,在混凝土凝固之前,把煤矿巷道的开口及时封住,及时封闭能够将岩石圈变成一个密封的支护系统,加强支护作用;第一次密封实施后,再以同样的步骤进行第二遍;动态设计及施工;针对破碎岩石圈层进行加固。
1.2 联合支护技术
这种支护技术主要包括:在巷道环境难以控制、十分复杂的情况之下,如果单纯提高巷道的支护硬度是难以将岩石层面的环境有效控制住的。在巷道支护系统建立的时候,要遵循先让后抗,先柔后刚的原则,其中的柔和让要把握分寸,柔、让有度才能够将巷道支护稳定。在实际操作中,很多环境复杂的巷道往往会采取这种支护技术,但是巷道环境变化莫测,越来越多环境更加复杂的巷道难以使用这种技术,使得该技术有了一定的局限性。有一些巷道使用的支护系统不理想,尽管翻修多次还不能将岩石圈层加固理想。
1.3 围岩强度强化技术
侯朝炯等研究学者形成了煤矿巷道锚杆支护围岩强度强化技术,研究学者分析结果是锚杆支护能够将岩石圈层的受力状态可以发生改变,可以将岩石圈层的受力增强,增加圈层的压强;这种技术还能将锚固体的力学指数增加,使得岩石的受力性能不断加强和改善,将岩石圈层的峰后强度以及残余的强度进行固化。
2 煤矿巷道支护技术种类
2.1 棚式支护技术
这种技术跟砌谴支护技术有着相同的开发时间和使用背景,也是最早在煤矿企业巷道支护系统中使用的技术之一,在整个煤矿行业支护技术中占据着不可替代的作用,总体使用率较高。这种支护技术的优势在于其使用的支护材料主要是金属,便于制作和安装。随着煤矿在最近几年开采的深度和难度加大,巷道的环境已经很难预测,这种支护技术已经慢慢退出人们的视线,逐渐被锚杆支护技术代替。
2.2 锚杆支护技术可称作岩巷支护技术
该种技术在现实企业的使用率较高,其优势主要是根据棚式支护技术发展而来。这种技术充分将锚杆的作用发挥到最大,通过锚杆来增加巷道的稳固,能够切实地控制巷道的变形,运用合理的话还能够在维护巷道稳定的前提下做得更好,能保证岩石的完整性。
2.3 砌谴支护技术
这种技术属于煤矿企业普遍使用得较早的技术之一,它最直接的作用在于能够施力于岩石圈层的表面,达到支护效果。这种技术虽然使用时间较早,但是至今还在使用,并且拥有较高的行业位置。其突出优势在于便捷性和易操作性两方面。该技术存在的缺陷在于效率低、成本高、工作量大,这些缺陷使得这种技术在实际运用中面临很多局限。
2.4 应力控制技术
这种技术主要是将巷道承受外来的力度降低,从而进行巷道支护,防止巷道变形,保证其稳固性。但因为施工过程环境复杂,这种技术实施受到的影响太多,导致在采用这种支护技术的过程中,难以保证它的安全性,难以操控,复杂程度高等。以上原因在一定程度上造成了应力控制技术难以普及。
以上四种技术,通过分析优劣和现实的操作性,相互对比可以看出锚杆支护技术的使用频率是最高的。
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问题
锚杆技术在现实煤矿巷道中使用的机会最高,不代表这种支护技术就是完美、没有问题的,相反,在现实操作中,随着社会的不断发展和科学技术的不断创新,
使得锚杆支护技术的研究也不断加深,随之出现了很多急需解决的问题。
煤矿生产中广泛应用大断面矩形巷道,满足了煤矿生产的运输和通风的需要,使高产高效的工作面成为现实,给煤炭企业带来了巨大的经济效益,但也存在一些不足,例如,巷道成型和支护比较困难,容易出现冒顶、片帮等问题,这就使得锚杆支护技术在实际中的运用面临越来越大的压力。
近些年来,锚杆支护技术由于具有支护效果好、成本低等诸多特点,己成为煤巷支护的主要方式,为大断面煤层巷道支护问题的解决提供了有效途径。目前我国巷道锚杆(索)支护设计基本采用工程类比法或设计人员经验取值法,支护效果及支护设计是否经济很大程度上取决于设计人员的设计经验,难以对支护技术有科学有效的指导做支撑。
锚杆支护体系中使用的材料不成熟,在环境复杂、难度大的巷道中不适用,应该对这些问题不断进行改进和完善。
3.2 煤矿巷道锚杆支护技术的应用
针对以上问题的分析,锚杆支护技术经过深层次的研究,能够有效地改善锚杆支护技术的应用,不断提高这种技术在煤矿巷道中的应用,有效地提升巷道的稳固性,保障施工人员的安全,提高企业经济效益。
锚杆技术能在大断面矩形巷道中应用。在实际开采的过程中,很多开采环境是在大断面矩形巷道中进行的,这个时候掌握围岩的性质,来对锚杆技术进行改进。目的在于降低开采难度,提高工作效率,保障巷道支护安全。在开采的过程中,随着巷道的不断深入其相关参数也在不断发生改变,所以需要掌握每个时间段的相关参数来调整锚杆技术的使用,以此来保障煤矿巷道的安全性。
3.3 大跨度矩形巷道稳定性的影响因素分析
一般情况下,煤矿巷道的稳定受地质及地质结构、地应力、岩体力学性质、工程因素、地下水、巷道断面形状及支护施工工艺等影响较大。通过分析判断主要影响因素,在进行巷道支护设计研究时能有侧重点。
3.4 大跨度矩形巷道掘进过程中合理控顶距的研究
目前我国煤巷综掘极少采用掘锚一体化工艺,普遍采用综掘机配套单体锚杆钻机的工艺,因此,循环进尺的大小是制约掘进速度进一步提高的瓶颈,在保证安全的前提下,增大循环进尺即空顶距,减少掘进机进、退及搬运锚杆钻机的次数,从而减少该环节占用的时间,是实现煤巷快速掘进的重要途径,因此,作为煤矿施工中如何合理确定空顶距,是必须解决的技术问题。合理空顶距的确定,可以充分发挥掘巷机械的效率,保障施工人员的安全,进而保证安全生产。
4 结 语
现代化大型煤矿通风、设备对巷道断面的要求在不断加大,对于要运用到的巷道支护技术的要求也在增加。在煤矿巷道使用支护技术时要将煤矿所在的地理情况考虑进去,如岩石软硬程度、巷道断面、使用年限等,根据当地的实际情况来选择合适的支护技术。
参考文献:
关键词:煤矿;支护技术;井巷支护;要点
中图分类号:X752 文献标识码:A
前言
在煤矿开采作业中,由于井巷的建设在地层深处,煤矿矿井巷道承受地表的压力很大,因此,选择合理的支护技术和正确的支护方法对煤矿井巷工程的建设具有重要的现实意义。上世纪60年代以来,我国的矿井巷道支护技术在设计、施工及监管方面都取得了较大的进步,对支护技术运用过程中应当注意的问题也进行了相关的研究。近年来,煤矿掘进技术发展很快,各种大型的煤矿开采机械设备在煤炭生产中得到应用,在煤炭产量不断增长的同时,对支护技术的要求也越来越高,如果煤矿井巷支护技术设计和运用不合理,就会在对煤矿安全生产和煤炭开采质量带来隐患,不仅有可能影响煤矿生产进度,而且有可能对人们的生命财产安全带来巨大的损失,严重影响煤矿的经济效益,同时,会给煤矿企业造成极坏的社会影响。
1.煤矿矿井井巷工程支护技术
1.1锚喷支护与注浆加固。
锚喷支护在我国煤矿中,已经有仅 60 年历史了,砼的喷射能及时将井巷周边封闭掉,利用密贴支护,能降低水风给井巷围岩强度所带来的影响,及时支护围岩,具有良好的加固作用,发挥围岩自承力,通过多年试验推广,锚喷支护在理论、设计、施工工具及质量检测等方面进步很大,锚喷支护优越的性能,使它成为围岩井巷的首选支护,并且锚杆支护也是煤巷主体的支护形式。在一些破碎岩体当中,井巷开掘与维修运用锚杆或棚式支护难以获得良好支护效果,在井巷围岩当中,注浆加固是非常有效的方法,浆液能够填充围岩裂缝,改善围岩的结构,将已破碎的岩体进行固结,提高围岩的承载力,现在所涉及的注浆材料主要有高分子材料或者水泥基材料,在实际生产支护中,可依据井巷地质或者煤矿的生产条件来选择注浆材料。
1.2 锚杆支护和锚索支护
作为目前最常用的支护方式,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。支护锚杆支护技术就是将木锚杆、倒楔式金属锚杆、管缝式锚杆、快硬膨胀水泥锚杆、树脂锚杆、钢丝绳砂浆或钢筋锚杆、双快水泥锚杆等锚杆安装在煤矿矿井巷道的周围的岩石中,将软质、层状的巷道岩体进行加固,确保巷道安全的支护技术。该技术的核心就是依据巷道的具体条件及各种锚杆的技术特点进行具体设计,从而达到在巷道中形成稳固的支护结构,为巷道提供支护抗力,防止巷道围岩的变形和位移的目的。锚索支护是我国新兴的一种支护技术,是联合利用锚索和金属网进行支护的一种隐性支护技术,相对于常规支护来说,在承载能力、大跨度断面支护及冒顶区域支护方面,锚索支护具有较大的优越性,但是,使用这种支护技术有隐蔽支护缺陷和掩盖巷道隐患的缺点,要充分做好对巷道地质、围岩的调查研究和判断认定、矿压的监测及支护现场监督指导。
1.3复合支护技术。
随着煤矿开深度的增加,岩爆、瓦斯爆炸、突水及井巷围岩变形等灾害事故不断发生,复合支护技术应用成为强力支护体,复合支护技术是2 种或者 2 种之上的支护形式进行联合支护的井巷,目前复合支护类型主要有锚喷与注浆加固、锚喷与弧板支架、锚喷锚索与 U 型钢的索性支架等,复合支护形式选择的时候,要依据井巷围岩的地质与生产状况,对支护参数与形式进行确定,软岩井巷的类型不同,采取的支护方式也应不同,不同支护形式的结合,能使其性能优势互补,获得良好的支护成果,适用范围也是非常广泛的,但复合支护的费用较高,井巷支护速度慢,一旦形式选择不准确,就可能出现各个击破状况。
2 井巷支护技术要点
2.1锚喷支护技术要点。
锚喷支护已成为煤矿首选的高效安全支护技术,但在煤炭生产实践当中,锚喷支护也具有一定局限性,依据锚喷支护作用机理与数值计算等,锚喷支护系统需要注意下列要点,一是锚杆支护的刚度,特别是锚杆预应力的决定作用,是很重要的,在支护设计时,要主要井巷围岩的条件,确定锚杆的合理预应力,高预应力下的锚杆,具有高强度性;二是预应力扩散在支护效果当中具有很重要的作用,但单根的锚杆预应力对井巷的作用有限,可应用托板、钢带及金属网等元件,将锚杆的预应力尽量扩散到围岩当中,要注意金属网与钢带等构件作用;三是锚喷支护所针对的的是围岩张开的裂缝、裂纹与离层等,为避免发生扩容破坏与变形控制,应保持围岩的受压状态,防止井巷围岩出现弯曲、拉伸与剪切破坏等状况,尽量维持围岩整体的强度、稳定性与完整性;四是锚索作用也是很强的,在锚索施工的时候,预紧力要施加的大些,应压密挤紧岩层节理或层理缝隙等不连续面,增加不连续面间的抗剪力,以提高围岩整体的强度,同时将锚杆所形成次生的承载结构与围岩进行连接,让次生的承载结构能获得稳定性。
2.2软岩井巷支护要点。
在软岩井巷中,其支护问题突出,尤其是软岩回采的井巷支护,已成为煤矿生产的重大问题,进运用锚喷支护与U型钢支架的支护,难以有效控制软岩所带来的变形破坏,在软岩井巷中,运用单一措施或者常规支护法并不能满足煤矿工程生产的需要,在支护过程要注意支护要点,针对软岩井巷带来的问题,所注意支护要点对策如下:其一,强化金属网或喷层的强度与刚度,对于薄弱环节应加大锚梁支护,增强围岩表面的约束力,防止井巷破碎区不断向纵深方的发展;其二,在支护过程中,要适时实施二次支护,增加支护强度,在初期支护的时候,要有一定柔性,井巷不失稳状况下,允许井巷围岩具有较大变形,充分释放软围岩能量,支护后期,就要加大强度与刚度,控制好围岩变形或者支护的过量变形;其三,要减少围岩破坏,增加围岩强度,提高承载力,在支护当中,可以实施光面爆破,减少围岩的震动,让围岩的环向裂缝得到有效控制,确保井巷围岩整体的强度,还应注意井巷周边的光滑平整度,防止应力集中情况的出现,同时,应用膨胀材料,将锚杆孔充满,形成全长锚固,做好井巷的支护措施。
3通风及支护安全要求
设备回撤前要严格按照要求在指定地点施工,现场要设一名瓦检员,密切观察施工现场安全,发现风流中CH4>1.5%时,瓦检员有权立即停止作业,撤出人员,进行处理;回撤期间,瓦斯抽放系统保持正常运行,继续抽放采空区内瓦斯,确保采空区瓦斯不涌入回撤通道,如果有特殊情况需使用电氧焊时,必须提前报批并采取相应的安全措施,在瓦检员现场监督下进行操作。支护施工队伍施工前需制定《作业规程》,架设木垛过程中严格按规程执行,架设木垛前,需经现场瓦检员检查后确定CH4<1.5%时,方可进行支护。
结束语
巷道支护目的是为了增大锚杆和锚索的护表面积,减轻单体锚杆和锚索因与围岩局部接触产生的点载荷作用而造成围岩挤压破坏,提高顶板支护的整体性,从而有利于维护顶板的完整。鉴于此,需要采用锚杆与锚索组合支护。对于砂岩顶板,顶板支护以锚杆支护为主,以锚索补强为辅;对于砂泥岩互层顶板、破碎顶板及巷帮钻场拔门口,则应强化锚索支护作用,以防止顶板出现漏冒顶事故。在井巷支护的时候,要注意煤矿井巷的实际地质状况、使用要求与服务年限等,尽量选择恰当支护形式,防止因不断维修带来费用增加,并依据井巷支护问题,重视支护技术要点,不断创新井巷支护技术,确保煤矿安全生产。
参考文献:
[1]张路亭.关于煤矿巷道支护技术的探究[J].产业与科技论坛.2011(8)
[关键词]煤矿巷道;锚杆支护;技术应用
中图分类号:TD525 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)10-0267-01
我国煤矿巷道的锚杆支护的应用开始于建国初期,到目前已经有60多年的历史。
一 煤矿巷道的锚杆支护的优势分析
煤矿巷道的锚杆支护原理
为稳定煤矿巷道,避免发生巷道的围岩变形或是塌垮,一般煤矿巷道在掘进之后要采取支护措施。而现在煤矿巷道的锚杆支护得到了一定范围内的应用。其支护原理是锚杆作用于围岩产生支护作用,分为组合梁和挤压加固拱两种支护作用。
煤矿巷道的锚杆支护多是采用树脂端头锚杆固型,使用树脂粘结剂,在固化、加速双重作用时把锚杆的端头与巷道岩石粘合,等到凝合基本成型时,在另端拧螺帽,在拧螺帽时要加垫板,锚杆以此方式作用于围岩,产生压应力进而提升了围岩的受力程度,从而起到使围岩强度提升,稳固且不易发生移动。
2、煤矿巷道的锚杆支护的优势
在煤矿巷道的锚杆支护与旧式的棚式支护比较起来具备明显的技术优势:煤矿巷道的锚杆支护技术含量高和经济实用;煤矿巷道锚杆支护是主动开展的支护,安装时能够根据现场的情况进行相应调整,可以随着围岩提供的轴、横两个方向及提供支护阻力;煤矿巷道的锚杆支护能够依照适应围岩的形状,有效增加支护阻力,加大了煤矿巷道围岩的承力,增加了围岩强度的同时降低了围岩的变形机率,能够有效、长期保证围岩持续稳定使用,使煤矿巷道的锚杆支护维护变得简单。
煤矿巷道的锚杆支护的围岩发生变形的机率比原来的棚式支架支护要降低50%以上;煤矿巷道锚杆支护时安装所用的材料体积和重量都比棚式支架支护要小、要轻,在安装的过程中使材料的运输成本大大降低,既减轻了安装人员的工作量,又使得锚杆支护的安装效率大大提高;煤矿巷道的锚杆支护因为不需要安装棚腿和顶梁,所有增大了煤矿巷道的的空间使用面积,明显减少煤矿巷道内的通风阻力,使安装工序和支架、设备的工作效率大幅提升;煤矿巷道的锚杆支护在回采面端头不需撤棚,节省、简化了工作管理程序;煤矿巷道的锚杆支护的维护维护费用低廉;可以有效、快速地提升煤矿巷道的掘进速度。
二、煤矿巷道的锚杆支护应用存在的问题
1、煤矿巷道的锚杆支护研发不到位
我国煤矿地质的软岩地层很多,大多数煤巷道都会受到经常采掘影响而使得煤矿巷道的围岩发生变形甚至塌落,这种情况严重时会使煤矿巷道的使用年限大为缩短,并随之产生急需解决的问题。目前我国煤矿巷道的锚杆支护的研究开发未能在大变形巷道如发生高应力、软岩等的支护上发挥有效的作用,这成了我国煤矿巷道的锚杆支护继续发展的瓶颈。我国现阶段把锚梁网、锚索和锚喷网应用于煤矿软岩巷道的锚杆支护中,但对于不同的围岩的锚杆支护的技术研发还是没有新的技术性突破。
煤矿巷道的锚杆支护应用不广泛
目前我国煤矿巷道的锚杆支护的应用还不普遍,与国外发达国家的煤矿巷道的锚杆支护技术相比还有较大距离。在煤矿巷道的锚杆支护应用约在两成,而且主要应用于一类煤矿巷道。我国的煤矿巷道围岩松软,受到影响就会变形。现在煤矿巷道的锚杆支护所使用的刚性锚杆的固强能力不高,致使煤矿巷道的使用年限相比较短。而煤矿巷道围岩只要发生50毫米的移动就是发生变形,变形时围岩周围就会裂开并掉落,且围岩顶板和煤帮严重鼓出,锚杆的支护作用受到明显影响,固岩层和岩体的锚杆受压会发生脱落,致使煤矿巷道冒顶或坍塌,造成安全事故。煤层巷道的围岩易发生大变形也是煤矿巷道的锚杆支护应用不广泛的主要因素。
煤矿巷道的锚杆支护力度偏低
我国煤矿巷道的锚杆支护的初锚力、锚固力和工作阻力普遍不高,锚杆钻机的扭矩是41-140Nm,而发达国家的锚杆钻机扭矩则比我国的水平则高出130-240Nm,这样明显的技术差是我国目前无法达到的。为降低锚杆支护的螺母及托板的互相摩擦力,可以采取加添些塑料垫片及向节垫提升锚杆钻机的扭矩数值,这样使得锚尾螺母和锚杆的初锚力尽可能增大;我国煤矿巷道的锚杆支护所用的锚固剂与发达国家的技术差别也影响煤矿巷道的锚杆支护,要增大研发力度;我国安装锚杆间距为0.7米左右,这样的间距不够理想,影响产煤时的生产效率。
三、提升煤矿巷道的锚杆支护应用的措施
1、完善煤矿巷道的锚杆支护技术
我国煤矿巷道的锚杆支护虽然有着丰富的理论研究成果,但却未能把这些研究成果有效地运用到煤矿巷道的锚杆支护的实践中。为完善煤矿巷道的锚杆支护技术,要深入研究煤矿巷道的围岩压力和锚杆支护理论,科学、合理地选取我国的煤巷锚杆支护的参数选择和实践形式,促进巷道锚杆支护技术得到高速发展。要学习国外先进的煤矿巷道的锚杆支护的技术和方法,结合我国煤矿巷道的锚杆支护实际情况,制定出适合我国的煤矿巷道的锚杆支护技术体系,有力完善煤矿巷道的锚杆支护技术。
2、提高煤矿巷道的锚杆支护监测技术
锚杆支护完工后要进入实施阶段,要对其实际支护情况进行有效监测。要及时整理和分析监测锚杆支护数据,用其验证锚杆支护设计是否合理、安全,对不合理的地方提出修正依据。我国锚杆支护的监测工作主要有:监测锚杆支护的表面位置移动值;使用顶板离层指示仪监测顶板岩层的位置移动值;监测锚杆的工作阻力等等。
加强监测技术要以测试应力测试作为基础,依照现场监测的信息数值模拟进行动态设计,所得锚杆参数就是煤巷锚杆支护的最佳支持参数。平时要采用计算机及时监测支护情况,发现问题及时解决,以免发生重大坍塌事故。
3、加强锚杆支护人员的工作技能培训
锚杆支护工作人员是煤矿巷道的锚杆支护工作的执行者,工作人员负责使用质量过硬的锚杆从事锚固和监测工作,工作人员必须有专业的知识和过硬的职业素质才能出色地完成锚杆支护工作。但目前我国的煤矿队伍的工作人员素质普遍不高,对工作的监管措施不得力,使得煤矿巷道的锚杆支护工作质量难以提升。所以要想提高我国煤矿巷道的锚杆支护工作水平,必须要注重锚杆支护的技术人员及工人的专业技能的培训,通过培训提升其岗位工作经验,促使其更好地开展锚杆支护工作。
4、提高锚杆支护的初锚力、锚固力和工作阻力
为提高煤矿巷道的锚杆支护工作效率,就一定要在提升锚杆的初锚力、锚固力和工作阻力三方面做足工作。提升锚杆的初锚力要使用技术先进的锚杆钻具,在锚杆钻机扭矩加大的基础上提高初锚力;提升锚固力则要采用合适的锚固剂以提升锚固质量;提升工作阻力则是要加大锚杆的间排距,使煤矿巷道的锚杆有着预应力高和间排距大的锚杆支护体系,从而使煤矿巷道的锚杆支护能够得到快速发展和广泛应用。
参考文献
[关键词]支护技术 煤矿井巷工程 安全生产
[中图分类号] TD35 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-2-300-1
众所周知,煤矿井巷有着十分复杂的地质条件和较为恶劣的作业环境,这无疑为煤矿生产安全和效益构成了一定的威胁。而支护技术的快速发展和正确使用,既对改善生产安全水平有着显著效用,也利于加快掘进速度,提高煤炭产量,故在煤矿井巷工程中得到了广泛应用。下面就其具体应用加以重点研究。
1选用支护技术的注意事项
在煤矿生产过程中,煤矿井巷的稳定性和可靠性尤为重要,可以说是煤矿安全生产的基本保障,然而由于其不仅要承受来自不同方向的压力挤压,也会受到井巷位置、围岩性质、掘进方法、断面尺寸、沿空护巷等因素的干扰,故必须借助合理的支护结构和技术强化稳定性。
虽然当下有多种支护技术和形式可供选择,如锚喷支护、锚杆支护、钢筋混凝土支护、锚索支护等,但其一般具有独特的优势和应用范围,故在煤矿井巷工程中选用支护技术时应注意做到下述几点要求:必须熟悉掌握不同支护技术的要求特点、操作规范、适用条件,以便对煤矿井巷关键部位、问题多发点等采取针对性措施;对巷道围岩稳定性、地面沉降、支护应力量、拱顶下沉等相关情况加以密切监测,以便提高支护技术的可行性和安全性[1];同时还应尽可能的详尽分析地下水、围岩等水文地质信息,以便确保支护技术效果最佳;在此基础上制定高效、合理、安全、规范的支护方案,进而促进煤矿生产安全,企业效益增加。
2支护技术在煤矿井巷工程中的应用
在具体实践中,煤矿井巷工程涉及的支护技术形式多样,这无疑为煤矿安全、高效作业提供了重要保障,在此笔者就常见的支护技术加以分析,希望对推动其健康发展和顺利应用有所帮助。
2.1锚喷支护技术的应用
简单的讲,锚喷支护技术因良好融合了锚杆支护、喷混凝土或喷浆技术,故可通过巷道的抗拉强度恶化抗裂能力的增强大幅改善支护效果,故已然成为煤矿井巷优先选择的支护技术,且一般多见于顶拱支护和巷道边墙。
但是要想真正发挥效用,就必须准确把握支护要点,如必须基于对围岩条件的科学分析为锚杆设定合理的预应力,以提高支护强度;尽量配合使用钢带、托板、金属网等构件,以期尽量将锚杆所承受的预应力扩散至围岩中;针对围岩裂纹、裂缝、离层等现象,应确保围岩处于稳定的受压状态,以此避免出现拉伸、弯曲、剪切破坏等变形和扩容破坏,进而提高围岩的完整性、稳定性和整体强度[2];同时在锚索施工中,要注意岩层层理或节理缝隙的压密挤紧,并合理连接围岩与锚杆次生承载结构,以此提高其抗剪力。
但针对软岩井巷,采用单一的锚喷支护技术往往难以奏效,故要着力强化喷层或金属网的刚度和强度,对薄弱部位配以锚梁支护,同时实时进行二次支护,以防围岩变形和支护结构变形过大,此外还应借助膨胀材料充满锚杆孔,以此进一步提高锚喷支护实效。
2.2棚式支护技术的应用
在我国煤矿井巷工程中,棚式支护技术曾作为主流形式为煤矿顺利开采作出了巨大贡献,若不加以细分,则涉及木质支架、金属支架等形式。
其中木质支架因防火性差且易腐烂,故一般应用于地压有限、断面较小、服务年限较短以及巷道掘进和维修中,且就当下而言,其应用频率在逐渐缩小;再如U型钢支架,因其大多是由若干段弧形构件通过叠置搭接构成的,所以支护面一般为环形或拱形,且具有较小的支架变形、较大的安全系数、较强的抗灾能力以及一次成巷好、质量易保证等优点,在地压大、围岩松软、两帮位移较大、底臌较为严重的开拓巷道和采区巷道中支护效果良好[3];为进一步改善其承载能力和支护强度,建议对其进行优质而到位的壁后充填;此外钢筋混凝土支架凭借其耐用性长的优势可在地压较为稳定、断面面积较小、服务年限较长的巷道中发挥较好的支护效果。但相对而言,棚式支护一般是以被动支护技术出现的,故其实际效用和应用范围往往具有一定的限制条件。
2.3复合支护技术的应用
随着煤炭开采深度的不断延伸,以及围岩变形严重、矿压日益剧烈、地位逐渐升高等作业风险,甚至是安全事故的层出不穷,对煤矿井巷支护水平有了更高的要求,在此背景下,复合支护技术得到了较大发展和良好应用,如锚网喷与弧板支架的联合,与注浆加固的联合,与U型钢支架和注浆的联合,以及注浆加固与U型钢支架的联合等[4]。
但无论选用何种复合支护形式,均应基于巷道的水文地质条件、作业环境等因素合理确定支护形式和具体参数,并充分利用与高地应力、采动强烈、特大断面等复杂条件相适应的新理论、新技术和新材料,如应用专用锚杆钢以及与之配套、强度高的螺母、拱形托板等材料,可显著改善锚杆的破断强度、屈服强度、预应力等,进而降低围岩变形量;而应用4-5mm的强力钢带,也可大幅提高锚杆的刚度和强度。
3结束语
总之,支护技术在煤矿井巷工程中彰显了巨大的应用价值,且作用和影响日益凸显。但在具体实践中,要注意紧贴实际情况,选择合理的支护方式,坚持标准的支护规范,制定完善的支护方案,并继续深化对其的创新和实践力度,以期研发更为安全、有效、可靠的支护技术,进一步推动煤矿生产走向安全化和高效化。
参考文献
[1]邵长勇,王志庆.煤巷锚杆支护技术新突破-预应力桁架支护技术研究[J].黑龙江科技信息,2010(17).
[2]崔剑红,李松.联合支护技术在白庄煤矿的应用[J].中州煤炭,2011(11).