对煤矿巷道支护技术的研究.doc

对煤矿巷道支护技术的研究 【摘要】煤矿开采工作主要是在地下完成的，通过在矿井中开掘不同的巷道，从巷道中将所开采出的煤运至地面，因而，保持煤矿围岩的稳定以及巷道的通畅对煤矿开采的工作安全及质量有重要作用。随着煤矿开采强度、广度以及深度的增加，巷道也向着更深的方向发展，地面越深地质条件越复杂，这对巷道支护技术提出了挑战。本文主要介绍了煤矿巷道支护的不同类型，并着重分析了锚杆支护理论，支护材料、支护设计以及矿井下的应用。锚杆支护是高效、可靠、安全的支护方式，其能确保煤矿开采工作的安全，提高煤矿产量。 【关键词】 本文出自毕业论文网 煤矿巷道；支护技术；锚杆支护技术 【 Abstract 】 Coal mining work is mainly completed in the underground. After mining in the different tunnels dug, then finally deliver it to the ground from roadway. Therefore, keeping the stability of surrounding rock and coal mine roadway unobstructed coal mining work of safety and quality play an important role. Along with the coal mining strength, the breadth and depth increasing, tunnel is becoming deeper. The deeper the ground, the more complex geological conditions are, challenging the roadway support technology. This paper mainly introduces the different types of coal mine roadway support, and focus on the analysis of the bolt supporting theory, supporting materials, supporting design and the application of mine. Bolt support is an efficient, reliable, safe the supporting , which can ensure the safety of coal mining work and improve the production. 【 Key Words 】 coal mine roadway; supporting technology; anchor supporting technology 煤矿的采掘主要采取井下开采的方式，地质条件非常复杂，开采条件较为恶劣，因而对煤矿的开采设备、安全生产、技术等要求较高。在矿井中工作需要开掘大量的巷道，我国矿井中80左右的巷道是半煤岩巷及煤巷，锚杆支护技术对于保持半煤岩巷道及煤巷道的稳定及通畅有良好的效果，其能有效减少巷道支护的成本，降低煤矿开采工人的劳动强度，并保证他们安全生产，是现阶段实现煤矿开采高产、高效的重要支护技术。 当前我国煤矿巷道的主要支护技术分类 煤矿巷道支护的分类，主要以支护对围岩的作用部位为标准的，可以将支护分为下列几类。 2.1支护作用于围岩表面的支护技术 支护直接作用于巷道围岩表面的支护技术包括砌暄支护技术以及喷射混凝土支护技术。砌暄支护技术主要应用于矿井大巷以及硐室中，其所使用的材料主要有石料、现浇混凝土、现浇钢筋混凝土以及混凝土砌块。砌暄支护技术是早期主要的巷道支护形式之一，然而，由于其属于被动刚性的支护形式，无法很好地适应巷道围岩的变形，支护的成本较高、煤矿开采工人的劳动量大，在目前煤矿巷道中逐步被淘汰。 2.2支护作用于围岩表面及内部的支护技术 支护作用于围岩表面及内部的支护技术主要有棚式支架技术、锚索支护技术以及锚杆支护技术。 棚式支架技术，可以根据支护材料分为钢筋混凝土支架、木式支架以及金属支架，钢筋混凝土支架以及木式支架技术使用的较少，已经被其他支护技术所取代。金属支架按照工作原理的不同分为可缩性支架及刚性支架。虽然金属支架仍然应用于当前的煤矿巷道中，然而，其也属于被动式支护方式，支架无法与巷道的表面紧密结合，无法控制围岩的变形，在条件复杂的矿井中支护的效果较差，且成本较高，也逐渐被锚杆支护技术取代。 2.3提高围岩强度技术 提高围岩强度，主要是通过改善矿井巷道围岩的力学特征，起到强化围岩强度的作用，目前提高围岩强度技术主要有注浆加固技术。在凹凸不平或者是有裂缝的围岩中，在使用棚式支架或者是锚喷支护技术之前，需要先在围岩上填充浆液以修补围岩的裂隙，使破碎或者不平整的岩体固结，改善围岩的力学结构，以提高围岩的自承能力。 2.4降低巷道应力技术 降低巷道承受力主要是通过各种控制手段改善巷道围岩的应力状态，使巷道处于较低的应力状态，主要有应力控制技术。应力控制技术是通过分析测量，将矿井巷道设置在较低的应力区，或者是通过卸压装置，将巷道相对较高的应力区转移到巷道的深部，实现巷道压力的降低。利用巷道的断面形状以及尺寸特点对巷道的设置位置进行优化，可以有效降低巷道的应力。目前的应力控制技术包括钻卸压孔、切缝、掘卸压巷以及爆破技术。虽然应力控制技术有较多优点，但是由于其施工程序繁杂，劳动量大，使用范围相对较窄。 除了上述几种矿井巷道支护技术，还有复合支护技术，即几种支护技术联合使用。 经过多年的研究及实践，锚喷支护技术的应用最为广泛，在理论、材料、设计、设备、工艺以及质量研究方面都取得明显进步，笔者在下文中将重点介绍锚杆支护技术。 煤矿巷道锚杆支护技术研究 3.1锚杆支护技术理论 锚杆支护技术主要是通过将混凝土喷射到围岩表面，实现密贴式支护，可以有效封闭巷道围岩周边，减弱风雨对于围岩的侵蚀，保持围岩的稳定性。锚杆可以根据围岩的形态调整支护的范围及强度，可以主动加固围岩，使围岩的自承能力充分发挥出来。近年来，锚喷支护技术由于其灵活性、高效性、安全性被广泛应用于煤矿巷道支护中，成为首选的支护方式。 3.2锚杆支护技术要点 传统锚杆支护技术的要点主要有组合梁施工、悬吊安装以及加固拱设置等，经过不断地研究及实践，这些技术难点逐步被克服，现阶段锚杆支护技术的要点主要提高支护承受力以及提高支护预应力等方面，具体如下。 3.2.1提高支护承受力 矿井中巷道围岩的有连续性变形及非连续性变形两种形态。巷道围岩的塑性变形、弹性变形以及锚固区整体变形等部分围岩的变形会牵连到整个巷道的围岩，因而这几种变形属于连续性变形。围岩结构面的滑动、离层、新裂纹产生以及裂隙扩大等变形，只是局部的变形，采取相应的措施可以控制其涉及范围，因而属于非连续性的变形。一般而言，矿井巷道围岩的变形是逐步推进的，非连续性的变形是会先于连续性变形出现。有效的支护技术通过提高初期的支护强度以及刚度，使围岩不发生非连续性变形，使围岩的完整性及稳定性得以保持。此外，巷道支护还必须具备一定的延伸性，能有效控制矿井围岩的连续性变形，降低围岩局部的承受力。在复杂条件下的矿井巷道中，锚杆支护通过先刚后柔、先抗后让的变化，以增强支护的承受力，保持巷道围岩的完整性，加强围岩的稳定性及强度。 3.2.2提高支护预应力 提高巷道支护的预应力，是指巷道围岩的结构面发生滑动、离层、新裂纹以及裂隙扩大等非连续性变形使围岩处于较大的受压状态下，通过控制锚固区的支护防止围岩结构面的弯曲、拉伸、破裂等现象的发生。锚杆支护技术通过在锚固区形成具有很强预应力的承压结构，抑制锚固区外围岩结构面的离层及分裂，减轻围岩的承受力，改善深部的应力分布，提高其稳定性。 在提高锚杆支护的预应力时，必须要根据巷道的具体情况确定支护的预应力，因为，锚杆支护一般都存在临界的支护强度，锚固区的预应力必须要大于支护系统的临界强度才能有效控制围岩的变形，使围岩处于稳定状态。 同时，要注意控制预应力的扩散，使其能够有效扩散，实现支护的平衡受力，提高其承受力。一般而言，单根锚杆的承受能力有限，其对锚固区整体变形以及弹性变形等连续性变形的控制能力不明显，因而通过钢带、托板以及金属网等设备扩充支护的延伸率，将支护的预应力扩散到深层的围岩中。 此外，对于地质条件复杂、较深的煤矿巷道，应使用具有较高预应力、较高承受力的锚杆组合支护，确保一次支护就可达到控制围岩破坏及变形的目的，尽量避免二次支护，二次支护会增大巷道维护的危险因素，危害到施工人员的生命安全。