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煤巷錨桿支護(hù)在義煤礦區(qū)的應(yīng)用

2015-09-09 466 0

   [摘要]在煤礦開(kāi)采過(guò)程中,隨著巷道埋深的增加,地質(zhì)環(huán)境日趨復(fù)雜,這無(wú)疑對(duì)巷道的穩(wěn)定性帶來(lái)了威脅,而應(yīng)運(yùn)而生的錨桿支護(hù)技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展和創(chuàng)新,為控制巷道變形和破壞,實(shí)現(xiàn)安全作業(yè),提高開(kāi)采效益帶來(lái)了新的契機(jī)。本文以位于豫、陜、晉三省交界處的義煤礦區(qū)為例,闡述了煤巷錨桿支護(hù)內(nèi)涵,并就其在義煤礦區(qū)的應(yīng)用進(jìn)行了分析。
 
  繼棚式支護(hù)形式之后,煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)得以迅速發(fā)展,其憑借自身支護(hù)效果好、用工少、成本低、利于改善作業(yè)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的諸多優(yōu)勢(shì),成為當(dāng)下煤巷支護(hù)的主流形式,而有著五十余年發(fā)展歷程的義煤礦區(qū)也不例外,其立足于自身實(shí)際,合理利用錨桿支護(hù)技術(shù),促使采煤工作安全、快速開(kāi)展,創(chuàng)造了巨大了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
 
  一、煤巷錨桿支護(hù)內(nèi)涵
 
  煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)最顯著的特征就是主動(dòng)性,其通常是在充分發(fā)揮煤巷圍巖自身承載結(jié)構(gòu)作用的基礎(chǔ)上,與其組成錨固體,以此形成統(tǒng)一、整體的承載結(jié)構(gòu),用于提高圍巖強(qiáng)度,限制巷道破壞程度和范圍。
 
  煤巷錨桿支護(hù)參數(shù)和形式的確定應(yīng)注意下述幾點(diǎn)事項(xiàng):一是最好通過(guò)一次支護(hù)達(dá)到圍巖變形的控制效果;二是要適當(dāng)增大錨桿的預(yù)應(yīng)力,并借助鋼帶、托板等設(shè)置增強(qiáng)錨固體的完整性與剛度;三是盡量在保證錨桿剛度、強(qiáng)度以及系統(tǒng)可靠的基礎(chǔ)上,減少錨桿數(shù)量和支護(hù)密度,用于加快掘進(jìn)速度;此外還應(yīng)注意錨桿構(gòu)件之間應(yīng)相互匹配,臨界支護(hù)強(qiáng)度、剛度確定應(yīng)合理,綜合成本要經(jīng)濟(jì)等,以此實(shí)現(xiàn)錨桿支護(hù)技術(shù)先進(jìn)、效果明顯、經(jīng)濟(jì)合理。
 
  二、煤巷錨桿支護(hù)在義煤礦區(qū)的應(yīng)用
 
  針對(duì)義煤礦區(qū)中水文情況復(fù)雜,屬于“三軟兩高”的煤巷,因先前實(shí)施的被動(dòng)式棚式支護(hù)方案,不僅圍巖加固效果不理想,也影響巷道掘進(jìn)速度,其維護(hù)頻率和成本也相對(duì)較大,可見(jiàn)其可行性較差。而合理的錨桿支護(hù)方案有著傳統(tǒng)支護(hù)方式不可比擬的優(yōu)勢(shì),在“三軟兩高”這種典型煤巷中成效更為顯著,在此就其錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。
 
  首先是選擇錨桿形式,當(dāng)下鋼錨桿是礦區(qū)煤巷錨桿支護(hù)的主要形式,尤其是經(jīng)優(yōu)質(zhì)鋼材制作的左旋螺紋鋼錨桿,相對(duì)而言,其強(qiáng)度高于一般桿體的3-4倍,甚至能夠達(dá)到超高強(qiáng)度的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),在高應(yīng)力煤巷支護(hù)中效果更為顯著,而且因其表面自帶紋理,可有效粘結(jié)錨固劑和錨桿,利于提高巷道圍巖的剛度和強(qiáng)度,以及使用壽命。同時(shí)錨固方式的選擇也不容忽視,若以長(zhǎng)度為劃分依據(jù),錨固可被分為端錨固、全長(zhǎng)錨固和加長(zhǎng)錨固。雖然其各有各的優(yōu)劣,但相比之下樹(shù)脂錨固方式的錨固力較大,不僅便于施工,而且穩(wěn)定可靠,因此可合理采用該種方式。
 
  其次是計(jì)算錨固參數(shù),在該環(huán)節(jié),需要科學(xué)、合理的計(jì)算錨桿長(zhǎng)度,以此保證錨桿支護(hù)效果良好,通常會(huì)利用冒落拱高度、加固理論等方法加以計(jì)算。前者是以公式L=H1+Lb+0.5計(jì)算的,H1表示為1/f1[B/2+H·tg(45-Φ1/2)0],其中H為煤巷高度,B為煤巷寬度,Φ1為煤巷幫體內(nèi)部的摩擦角,f1代表頂巖硬度系數(shù);后者是以公式L=Lb+Lm表示的,Lm又是以N·(1.1+B/10)計(jì)算的,其中N為圍巖穩(wěn)定性能影響系數(shù),取值范圍通常處于1.0-1.2之間,B為煤巷寬度。在獲取可靠的錨桿長(zhǎng)度時(shí),只需將相關(guān)數(shù)值帶入公式即可。
 
  再者是確定施工方案,此時(shí)應(yīng)遵循煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)原則,立足于巷道實(shí)際情況,結(jié)合行人、通風(fēng)等安全需要,根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果,確定錨桿的長(zhǎng)度、剛度、強(qiáng)度(包括相應(yīng)的臨界值)、數(shù)量、密度等,對(duì)其所施加的預(yù)應(yīng)力值,錨索、螺母、鋼帶、托板等構(gòu)件的力學(xué)性能,以及其型號(hào)、直徑、間距等具體參數(shù),并預(yù)留適當(dāng)?shù)臄嗝?,用于滿足對(duì)巷道圍巖變形的控制要求。
 
  最后是強(qiáng)化施工控制,在具體實(shí)踐中,除了嚴(yán)格檢查支護(hù)材料、材質(zhì)、規(guī)格、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)等外,應(yīng)注意在巷道中每前進(jìn)30-50m必須對(duì)錨桿進(jìn)行拉拔力試驗(yàn),并如實(shí)記錄,為防止巷道兩幫圍巖向中心移動(dòng),以此降低桁拉桿的預(yù)緊力,應(yīng)對(duì)螺母的松緊程度進(jìn)行檢查,確保其均處于擰緊狀態(tài)等。經(jīng)規(guī)范施工后,在預(yù)緊力方面,錨索為8-10t之間,頂錨桿應(yīng)為150kN,幫錨桿為100kN,且將錨桿間距誤差控制在50㎜以內(nèi),其外長(zhǎng)處于20-50㎜之間。此外還應(yīng)密切關(guān)注煤巷頂幫的情況,以此實(shí)現(xiàn)質(zhì)量達(dá)標(biāo),安全施工。
 
  該礦區(qū)在完成煤巷錨桿支護(hù)施工后,不僅提高了作業(yè)效率,保證了作業(yè)安全,也緩解了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)約了巷道維護(hù)成本,綜合效益明顯提高。
 
  結(jié)束語(yǔ)
 
  總之,錨桿支護(hù)憑借其增強(qiáng)煤巷穩(wěn)定性,加快巷道掘進(jìn)速度,降低費(fèi)用成本,改善作業(yè)環(huán)境,增加礦業(yè)收益等優(yōu)越性在義煤礦區(qū)中得以廣泛應(yīng)用,但我們應(yīng)遵循支護(hù)原則,立足煤巷實(shí)際,選擇最優(yōu)方案,規(guī)范施工,以此最大限度的發(fā)揮錨桿支護(hù)效用,促進(jìn)煤礦作業(yè)安全、高效進(jìn)行。

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