煤巷锚杆支护优化的若干问题研究.pdf

文章编号10092682520070320089202 煤巷锚杆支护优化的若干问题研究 收稿日期2006207231 作者简介刘尚学19702 , 男,工程师,邯郸矿业集团陶二煤矿,河北 邯郸 056002 刘 尚 学 摘 要介绍了煤巷锚杆支护优化的若干问题,分析了锚杆支护在理论方面的适应性,探讨了支护与岩体结构的关系,并 对锚杆支护巷道出现冒顶事故进行了分析,以促进我国煤炭事业的发展。 关键词锚杆支护,岩体结构,初承力 中图分类号TU323文献标识码A 煤巷锚杆支护技术在我国推广应用已有20多年的历史,从 传统的棚式支架被动支撑向先进的主动支护的转变,为我国煤炭 事业做出了重大贡献。但是,由于锚杆支护种类很多,支护机理 上存在较大差异,给实际设计带来一定的困难,特别是根据现场 实际地质情况进行优化设计时仍存在不同程度的疑惑,现就煤巷 锚杆支护优化的若干问题探讨如下。 1 煤巷锚杆支护理论的适应性 常用的几种设计理论在岩巷中是适应的,而采用不同支护设 计理论对煤巷锚杆支护的适应性是不同的。 在悬吊作用理论中,根据松动圈理论[1],围岩的松动范围在 锚杆长度控制范围以内时,锚杆支护起到悬吊作用,在岩巷中支 护成功率几乎达到100 。在煤巷中,如果直接顶较薄,锚杆能伸 入老顶中一定长度,锚杆的作用为悬吊作用;如果直接顶中有一 定厚度的稳定岩层而且它能够起到悬吊层的作用时,锚杆的作用 仍为悬吊作用。见图1和图2。 拱是稳定的,这已是千百年来不争的事实。组合拱理论就是 利用拱在外力作用下使拱间相互挤压,而且将部分外力传递到拱 脚处形成稳定的体系,如图3所示。煤巷一般难以形成拱形结 构,故一般没有组合拱作用。 岩梁作用 铰接拱理论。由于煤系地层多为沉积岩的缘 故,成层性明显,因此当巷道开挖后会形成如图4所示的岩梁。 对于岩梁只要C块不掉落,则顶板是稳定的。 煤巷的成层性更为明显,模拟试验和经验都表明[2],煤巷顶 板岩层会分层形成铰接拱,由于每一层都较薄,一般不易自稳,锚 杆作用就是组合起这每一层薄的铰接拱,来抵抗地压力,这就是 组合铰接拱,见图5。对于全煤巷道,顶板的伪顶和煤是荷载层, 锚杆对于它们起悬吊作用见图 6 。同时,锚杆一般不易伸入到 老顶,直接顶的岩层也不易形成足够厚的铰接拱。因此,全煤巷 道一般需要加锚索,而且加大巷道的表面刚度非常重要,例如通 过梯子梁或W钢带来增加表面刚度。另外需要强调锚索的作 用,由于锚索的强度高,支护深度大,而且具有很高的初承力,是 强制煤巷顶板稳定的重要手段。它在顶板中起的作用是悬吊。 岩体结构常见情况和目前的支护状况如图7所示。 2 岩体结构与支护 关于碎裂结构和散体结构的支护,目前研究考虑的原则是 1 及时乃至超前支护注浆处理;超前锚杆。 2 足够的强度和刚度。 3 煤巷锚杆支护优化的关键问题 3. 1 时效性 由于煤巷顶板岩层强度低,层理、 节理发育,因此支护时间越 早越好,哪怕能提前一分钟,也许就是成功的。因此,从掘进到支 护全部采用快速施工法,保证围岩少破坏、 少松动,这是煤巷锚杆 支护优化的最关键问题。推荐采用掘进机掘进保证时间快,对 围岩破坏小→ 链板运输机及皮带联合运输快速除矸→ 多臂锚 杆支护台车支护配合快速安装系统。这样的掘进支护系统也会 使煤巷日进尺达到500 m～600 m双巷、 单进。 3. 2 角锚杆的作用 如图8所示的角锚杆支护施工图是经过试验和实践得到的 重要优化参数[3]。其角锚杆和梯子梁组成的支护体系强化了组 合铰接拱的承载能力,倾角和投影是保证角锚杆稳定的前提。 3. 3 煤帮支护的重要性 煤帮好比顶板的两条腿,腿软则不能保持头顶板的稳定。 98 第33卷 第3期 2 0 0 7年1月 山 西建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol. 33 No. 3 Jan. 2007 文章编号10092682520070320090202 浅析水下浇筑混凝土灌注桩 收稿日期2006207221 作者简介孟秀元19762 , 男,助工,山西路桥第一工程有限责任公司,山西 太原 030006 孟 秀 元 摘 要详细介绍了水下浇筑混凝土灌注桩在灌注过程中的一些常见事故,并对其原因进行了分析,同时给出了相应的 处理方法,在实际施工中可供广大施工技术人员参考,以期取得好的经济效益和社会效益。 关键词水下浇筑,混凝土,灌注桩 中图分类号TU473. 14文献标识码A 灌注桩属于隐蔽工程,但由于影响灌注桩施工质量的因素很 多,对其施工过程中的每一环节都必须严格要求,对各种影响因 素都必须有详细的考虑,如地质因素、 钻孔工艺、 护壁、 钢筋笼的 上浮、 混凝土的配制、 灌注等。若稍有不慎或措施不得力,就会在 灌注中发生质量事故,小到塌孔、 缩颈,大到断桩报废,从而给施 工单位造成重大的经济损失,以致影响工期并对整个工程质量产 生不利影响。所以,必须高度重视并严格控制钻孔灌注桩的施工 质量,尽量避免发生事故及减少事故造成的损失,以利于工程的 顺利进行。 水下浇筑混凝土施工是灌注桩质量控制中最重要的一个环 节。水下浇筑混凝土是用混凝土从孔底开始灌注,将孔内泥浆置 换出来,成为混凝土桩;浇筑过程中,应及时掌握孔内混凝土面上 升的高度及导管插入深度,测定每个混凝土面位置应取两个以上 的测点,测绳受拉伸、 湿度等因素影响,所标长度变化较大,须经 常校正。浇筑混凝土必须连续进行,否则先浇灌进去的混凝土达 到初凝,将阻止后浇灌的混凝土从导管中流出。施工中,混凝土 浇筑速度应尽可能地快一些,终止浇筑混凝土前,须确定混凝土 面真实高度,以见到混凝土中的粗骨料为准。 虽然煤帮的强度不大,但只要稳定就能提供足够的抗力保证角锚 杆稳定。但是,煤帮一旦失去稳定,则角锚杆失去依托,支护体系 被破坏,而且相当于扩大了巷道跨度,支护当然就不易成功。鉴 于此,一般来说煤帮支护的锚杆强度和直径均不宜太大。 3. 4 网的用途 由于煤巷顶板节理、 层理发育,没有锚杆的地方很容易掉块, 如果不断让其掉落会导致锚杆失效。网的作用就是护住掉块,这 样就形成了网兜,只要网兜存在,则锚杆仍然起作用,即网兜不能 放掉,因此网的连接必须牢靠。为了避免出现较大的网兜,就必 须增加支护的表面刚度。 3. 5 锚杆必须具有初承力 成层性的顶板由顶板表面向内逐渐形成铰接拱,同时出现离 层现象,如果锚杆没有一定初承力,就等于放任其离层,一旦离层 过大,再想支护就有困难了。另外,顶锚杆的长度必须使顶板形 成足够厚的组合铰接拱,因为一般在设计参数中,锚杆间排距有一 定的安全系数,但锚杆长度由于施工等难度,是没有安全系数的。 3. 6 及时维护后路 及时维护后路是支护优化后成功的重要环节。 4 关于锚杆支护冒顶的说明 有的冒顶具有必然性。例如,黄沙矿288运料巷切眼附近的 冒顶。切眼掘进时发现F1小断层,并未发现F2断层见图9 ,实 际支护中尽管加大了右帮的支护,但由于F2的存在没有发现,使 冒顶成为必然。 多数冒顶必然是违反了锚杆支护优化的关键问题中的一两 个问题,特别应重视锚杆支护的时效性和锚杆初承力问题,这是 避免冒顶事故发生的至关重要的手段。 例如万年矿237工作面冒顶,分析其原因,客观因素主要是, 冒顶段属时效性碎裂结构顶板,即该顶板开始仍为层状结构顶 板,而该顶板如果不及时支护或支护强度不够,很快便形成碎裂 结构顶板。地应力较大是该处冒顶的另一客观因素。 主观因素首先是支护不及时,由于放炮后,除矸等环节的拖 延导致支护的时效性未能满足。其次是支护强度不够,由于采用 塑料托盘,其强度没有达到设计要求。 参考文献 [1]董方庭.巷道围岩松动圈理论[J ].煤炭学报,1994 ,191 33239. [2]杨建辉,杨万斌.煤巷板裂结构顶板分层稳定跨矩分析[J ].煤 炭科学技术,1999 ,278 40246. [3]杨万斌,付跃升.大埋深煤巷锚杆支护实践[J ].矿山压力与顶 板管理,1999 ,121 30242. Research on several problems of optimizing anchor bolt support in coal drift LIU Shang2xue Abstract The paper introduces several problems of optimizing anchor bolt support in coal drift , analyzes the adaptability of anchor bolt support in the aspect of theory , discusses the relationships between support and rock mass structure , and analyzes the accident of roof fall in anchor bolt supporting coal drift , in order to promote the development of coal enterprises in out country. Key words anchor bolt support , rock mass structure , initial bearing capacity 09 第33卷 第3期 2 0 0 7年1月 山 西建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol. 33 No. 3 Jan. 2007