【摘要】煤巷錨桿支護技術(shù)相比較傳統(tǒng)的棚架支護技術(shù)而言,能夠很好地節(jié)約開采成本,降低煤礦工人的勞動強度,但是,由于煤巷錨桿支護本身所具有的隱蔽性以及頂板的突然性特征,同時我國在這方面的技術(shù)應用還不夠完善,也就大大地降低了煤巷錨桿支護技術(shù)的使用范圍因此只有加強對煤巷錨桿支護技術(shù)的認識與研究,才能夠減少事故的發(fā)生。
前言
巷道支護是煤炭開采、各類礦山、水利水電隧道及地下工程的一項關(guān)鍵技術(shù),合理的巷道支護技術(shù)應既能確保地下工程的安全,又具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益。隨著我國礦山開采深度和廣度的不斷發(fā)展,以及基本建設(shè)規(guī)模的不斷擴大,對巷道支護技術(shù)提出更新、更高的要求。
煤礦巷道支護經(jīng)歷棚式支護到錨桿支護的過程。錨桿支護具有明顯的優(yōu)越性;可顯著提高支護效果、降低成本、減輕工人勞動強度、改善作業(yè)環(huán)境、保證安全生產(chǎn)、有利于采煤工作面快速推進。
1.煤巷錨桿支護的作用機理
煤巷錨桿支護技術(shù)的作用原理主要是利用錨桿與圍巖之間的相互作用,為錨桿支護設(shè)計提供理論基礎(chǔ),其具體的作用機理主要表現(xiàn)在以下幾點:
(1)錨桿給不連續(xù)面提供軸向力與切向力,提高它的抗剪強度以及阻止它發(fā)生離層與滑動的現(xiàn)象結(jié)構(gòu)面的強度提高了,也就相應的將節(jié)理煤巖體的整體強度完整性與穩(wěn)定性提高了其中,這些不連續(xù)面主要包括節(jié)理層理裂隙等
?。?)錨桿給圍巖施加壓應力改善圍巖的應力狀態(tài)主要表現(xiàn)在:一方面,受拉區(qū)域抵消了部分拉應力,圍巖抗拉能力獲得增強;另一方面,受剪區(qū)域由于壓應力產(chǎn)生的摩擦力,促使圍巖的抗剪能力增強
?。?)錨桿通過鋼帶的作用擴大了了范圍,從而載荷獲得均勻,兩者聯(lián)合形成支護系統(tǒng),最終使得整體的支護能力增強了
(4)錨桿支護形成的次生承載層通過錨索的作用與圍巖的關(guān)鍵承載層相連在一起,這樣就可以充分的發(fā)揮深部圍巖的承載能力,將承載受力面擴大到其他范圍的巖體,從而支護系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性也就提高了錨索在這里起的作用是相連的作用。
?。?)鋼帶可擴大錨桿作用范圍,使載荷趨于均勻,共同形成組合支護系統(tǒng),提高整體支護能力。對巷道表面提供支護,改善頂板應力狀態(tài),減少巖層彎曲引起的拉伸破壞。
?。?)錨索的作用主要是將錨桿支護形成的次生承載層與圍巖的關(guān)鍵承載層相連,充分調(diào)動深部圍巖的承載能力,使更大范圍內(nèi)的巖體共同承載,提高支護系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。
2.我國的煤巷錨桿支護技術(shù)存在的問題及特點
2.1煤巷錨桿支護技術(shù)存在的問題
我國在錨桿支護技術(shù)的應用上,與發(fā)達國家相比還有很大的差距,這種差距的存在主要是由于我國在錨桿支護技術(shù)的應用上存在著很多的問題,這些問題主要體現(xiàn)在以下幾方面
首先,我國的巷道圍巖變形量普遍較大,而錨桿的錨固強度以及可允許的圍巖變形量卻較小,這種矛盾的存在直接影響了我國錨桿支護技術(shù)的應用
其次,我國在錨固劑的技術(shù)水平上也與國外的相比存在比較大的差距,還需要不斷地進行研究和改進最后,我國的在進行錨桿的安裝時,由于所要安裝的密度大以及施工速度慢的原因,從而也影響了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)濟效益
2.2煤巷錨桿支護技術(shù)的特點
我國在使用錨桿支護技術(shù)方面雖然與西方國家存在著較大的差距,但是也有這自身的特點,這些特點主要有以下幾方面:
首先,我國在借鑒國外先進經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,結(jié)合實際情況,在地應力實測的基礎(chǔ)上做出按照先地應力學評估,后初始支護設(shè)計,再進行現(xiàn)場勘測,最后反饋信息以及將設(shè)計修正完善的動態(tài)設(shè)計方法同時通過將邊限元數(shù)值模擬現(xiàn)場監(jiān)測反饋信息以及邊界元的結(jié)合方法,在計算機的輔助下進行設(shè)計,可以使錨桿支護設(shè)計的參數(shù)更加的合理
其次,對圍巖潛在的破壞失穩(wěn)模式進行分析,主要是看圍巖的巖性和巷道在位置構(gòu)造及垂直應力的情況在煤層頂?shù)装宓乃绍浱幱龅接鏊蛎浀膸r體時,可以使用高強度的錨梁網(wǎng)錨桿桁架及錨桿網(wǎng)加錨索進行聯(lián)合支護;在破碎頂板及松軟煤體處,可以將全長錨固的大桿徑和高強度組合錨桿結(jié)合使用,在樹脂錨固劑的配合使用下,加上高強度的螺紋鋼桿體,從而加固圍巖和錨固
再次,我國在錨桿支護技術(shù)不斷發(fā)展的同時產(chǎn)生了與之相適應的配套錨桿鉆機和安裝機具,大大地提高了安裝效率
最后,進行巷道頂?shù)装屙敯逑鲁亮考暗着蛄康脑趦?nèi)的現(xiàn)場監(jiān)測在監(jiān)測的同時,還要注意巷道頂板離層情況,注意加強支護,同時要求在安裝錨桿的時候要注意煤幫和頂板的拉拔力控制在一定的范圍內(nèi)
3.煤巷錨桿支護技術(shù)的發(fā)展方向
我國在發(fā)展錨桿支護的技術(shù)上任重而道遠,要使我國的錨桿支護技術(shù)發(fā)展到一定的水平,就應當在技術(shù)上確定其所要發(fā)展和研究的方向
3.1錨桿監(jiān)測技術(shù)的完善
在錨桿監(jiān)測技術(shù)的完善上,主要是完善離層指示儀和非破壞性測定錨桿錨固力完善完善離層指示儀,可以有效測定錨桿錨固范圍內(nèi)的離層情況和錨固范圍外的離層情況,并對頂板可能出現(xiàn)的冒落危險進行及時的報警,從而避免頂板事故的發(fā)生
3.2錨桿機具的完善
錨桿機具中的鉆桿鉆機在目前的使用中存在著很多的問題在今后的發(fā)展中需要逐漸的將這些進行完善,這些問題主要表現(xiàn)在:
首先,配備的零部件質(zhì)量不達標,使用中經(jīng)常會損壞其次,鉆頭釬桿的質(zhì)量也有待進一步的提高,使它們使用的時間加長,從而提升鉆眼速度節(jié)約成本再次,打眼的角度還比較小,直接影響了井下的實際應用最后,攪拌藥卷和擰螺母的工序在操作中是單獨進行著的,嚴重影響了掘進的速度,這就要求在以后的發(fā)展中需要研究能夠進行快速安裝的系統(tǒng)
3.3加強地應力測量,提高錨桿支護的科學性
在進行錨桿支護的設(shè)計和使用的過程中,巷道圍巖力學性質(zhì)和地應力數(shù)據(jù)是最重要的資料,錨桿支護的設(shè)計和巷道布置應當以三維地應力大小及方向數(shù)據(jù)作為依據(jù),同時在錨桿支護的設(shè)計時,也應當考慮巷道圍巖塑性區(qū)的分布及變化,因為其會影響地應力的狀況
3.4加強煤巷錨桿支護理論及設(shè)計方法的研究
由于煤巷塑性區(qū)分布具有不均勻性和變化性的特點,在發(fā)展錨桿支護技術(shù)的方向上,應當建立控制煤巷圍巖塑性區(qū)的理論,同時建立保持圍巖穩(wěn)定的錨桿支護理論;在設(shè)計上,相應的進行錨桿支護主要力學參數(shù)的設(shè)計和其他組合支護技術(shù)的設(shè)計。
4.結(jié)語
目前,錨桿支護已成為高產(chǎn)高效礦井必備的配套技術(shù),有著廣泛的應用前景。但是煤巷錨桿支護技術(shù)還不能完全適應我國經(jīng)濟化建設(shè)的需要,其中還出現(xiàn)了許多問題和困難,因此,只有正確的認識煤巷錨桿支護技術(shù),并將其不斷完善,發(fā)揮煤巷錨桿支護技術(shù)的最大功效,才能為高效、安全開采創(chuàng)造良好的條件。
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