【摘要】隨著煤礦開采深度的不斷增加,深部礦山壓力問題越來越突出,這就給巷道的布置和支護帶來一系列的問題?;夭上锏烙捎谑芊漳晗藜爸ёo成本的限制,支護效果更難保證。因此說運用先進的掘進和支護技術以及巷道維護技術,對于煤礦企業(yè)的發(fā)展有著重要的經(jīng)濟意義。錨桿支護技術不僅能大幅度地降低材料消耗,還在提高巷道的穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要的作用。本文重點論述錨桿支護技術在煤礦巷道中的應用。
引言
巷道支護是煤礦生產(chǎn)中最重要的工作之一,是提高勞動生產(chǎn)率和礦井安全正常生產(chǎn)的基本保障。隨著采煤技術的發(fā)展和開采強度的加大,巷道斷面越來越大,舊的支護方法和材料已經(jīng)不能適應新的需要。為此改革和完善巷道支護技術,保持巷道完好的使用斷面已成為礦井生產(chǎn)和技術發(fā)展的關鍵。錨桿支護是先搞最有效的支護手段之一,與其它支架相比,錨桿具有:支護工藝簡單、支護效果好、巷道使用斷面大、材料消耗低、支護成本低廉等優(yōu)點,已成為世界各國廣泛采用。
隨著錨桿支護技術的發(fā)展,目前錨桿支護己成為我國煤礦支護的主要形式。本文重點論述錨桿支護技術在煤礦巷道中的應用。
1、巷道主要的支護方式
支護的作用在于改善圍巖穩(wěn)定狀況和控制圍巖運動的發(fā)展速度,以維護安全的工作空間。新奧法強調(diào)圍巖是承受地壓的主要結(jié)構,設置人工支護只是為了改善和提高圍巖自身支持能力。圍巖不僅是施載物體,又是承載結(jié)構體,圍巖承載圈和支護體是組成巷道的統(tǒng)一體,是一個力學體系,是同時承受鉛垂與水平作用力的厚壁圓筒,巷道的開掘與支護都是為保持與改善圍巖的自持能力服務。巷道支護按使用的支護材料分,有木棚、金屬支架、混凝土或料石砌碹及錨噴等支護方式。巷道用木材支護是采礦工業(yè)中采用最早,使用最廣泛的一種支護方式。由于它易腐朽、強度低、易燃等缺點,逐漸被其他支護方式所取代。現(xiàn)在在礦井中使用的是裝配式鋼筋混凝土支架、金屬支架、錨桿支護及錨噴支護。在服務年限長,礦壓較大的巷道多采用混凝土或料石砌碹和錨噴的支護方式。錨桿支護已經(jīng)取代其他支護方式成為礦井巷道的主要支護方式。
2、錨桿支護作用原理
錨桿支護是快速、安全、經(jīng)濟的巷道支護方式,是當今世界巷道支護技術的主要發(fā)展方向。
?。?)擠壓加固作用。將錨桿沿巷道頂板按一定間距徑向排列,在預緊力作用下,每根錨桿周圍形成錐形體壓縮區(qū)彼此重疊聯(lián)接,便在圍巖中形成一個厚度為T的均勻連續(xù)壓縮帶,它不僅能保持自身的穩(wěn)定,而且能夠承受地壓,阻止上部圍巖的松動和變形,這就是錨桿的擠壓加固作用。
?。?)組合梁作用。在巷道層狀頂板上安裝錨桿,頂板在錨桿預緊力作用下疊合梁變成組合梁,從而提高了頂板巖層的承載能力。
(3)懸吊作用。懸吊作用是指有錨桿將軟弱巖層或危巖懸吊于完整堅固的巖體上,由錨桿承擔軟弱巖層或危巖的重量。這樣就能控制和減弱巖層的下沉和離層,保持頂板的穩(wěn)定。
3、錨桿支護技術
生產(chǎn)礦井在編制采區(qū)設計,水平延伸設計及回采工作面設計時,凡采用錨桿支護的必須有支護設計專篇。錨桿等支護形式、間排距、錨桿錨索的規(guī)格,有效支護長度、安裝角度、混泥土標號、噴體厚度、錨固力、予緊力、錨桿錨固材料、聯(lián)合支護的其它材料等必須在設計中明確規(guī)定。錨桿支護設計要依據(jù),地質(zhì)部門提供的可靠的地質(zhì)資料,根據(jù)頂板巖石構圍巖狀況,地質(zhì)構造,并參照各盤區(qū)礦壓觀察數(shù)據(jù)確定各項支護參數(shù)。在新盤區(qū)新水平的巷道施工中,地質(zhì)部門要及時收集有關地質(zhì)資料,發(fā)現(xiàn)有重大變化時,及時給設計部門提供資料,設計部門對支護設計要及時做出修改下達設計修改通知書。
錨桿桿體應選用高強度螺紋鋼,回采工作面順槽靠工作面一側(cè)也可采用高強度塑鋼桿體。錨桿桿體應根據(jù)巷道圍巖穩(wěn)定性分類情況以及支護設計要求選定直徑和長度。在堅硬巖層和煤體中采用樹脂錨固劑作端錨時,錨固長度不小于桿體長度的1/3。在松軟巖層、松軟煤體中采用錨桿支護時,必須采用全長錨固。永久大巷及硐室應采用錨網(wǎng)、錨噴聯(lián)合支護。其它巷道可采用錨網(wǎng)加鋼帶聯(lián)合支護。頂板為煤層以及松軟巖層、層節(jié)理及其發(fā)育的巖巷、煤巷,必須采用錨桿錨索聯(lián)合支護,錨索必須錨固在堅硬頂板巖層中。錨桿的承載力不小于100KN,初錨力不小于70KN。錨索的承載力不小于250KN,張拉預緊力不小于100KN,托板、托梁的強度必須與錨桿、錨索的承載力相匹配。
3.1錨桿施工管理
打錨桿眼前和安裝錨桿前必須堅持首先敲幫問頂,處理活桿然后作業(yè)。錨桿、錨索原則上和巖面垂直,托板、托梁必須緊貼巖面。凡錨桿初錨力、預緊力達不到設計要求,托板、托梁經(jīng)采取措施仍無法緊貼巖面時,必須在附近打錨桿。打錨桿眼和安裝錨桿時必須在有可靠的臨時支護下進行。錨桿間排距、錨桿(索)的有效支護長度、錨固長度、錨桿(索)距工作面距離必須按作業(yè)規(guī)程規(guī)定作業(yè)。
4、錨桿支護技術應用
4.1修復巷道
當用整體混凝土支架支護巷道時,尤其是支護受采動影響區(qū)時,支架可能會出現(xiàn)裂縫。用錨桿能及時維修損壞的整體混凝土支架。例如,當巷道產(chǎn)生浮石時,通過破壞部分鉆孔,并安裝鋼筋混凝土錨桿,附帶槽鋼及其它型鋼做的錨梁。在發(fā)生事故時,常常發(fā)生巷道頂板巖石冒落并形成自然平衡拱。這時巷道頂板用錨桿支護好。在錨桿的保護下,清除冒落巖石,當清理完地板巖石時,再用錨桿把巷道的下部錨固好。
4.2防治巷道底臌
錨桿用來防治巷道底臌是十分有效的經(jīng)驗。錨梁通常與巷道橫交,用錨桿把它緊緊地拉向巷道底板。可以用金屬錨桿,也可以用鋼筋混凝土錨桿,其中包括鋼絲繩錨桿。在后一種情況下,用藥壺爆破法在鉆孔的底部形成一個擴大孔。沿巷道斷面的一段鋼繩作成繩套,隨著繩套的不斷形成把它引入鉆孔底部。在巷道底板處,鋼絲繩放在特設的窩槽里,這不會妨礙巷道臥底。實踐證明,錨桿支護能使巷道底臌平均減緩30%-60%。
4.3加固水平間煤柱
開采急傾斜厚煤層時,水平間工作面邊緣的煤柱必須支護。使用錨桿支護最為經(jīng)濟合理。在使用錨桿支架以前,水平間的煤柱要根據(jù)煤層厚度用單排或雙排的桁架式支架來支護,在工作面與回風順槽的交叉點要安裝木托梁。此時,超前工作面1.5~2.0m安裝桁架式支架。用錨桿支護水平間煤柱的成功經(jīng)驗成為用無人采煤方法開采急傾斜煤層使用錨桿支架的基礎,這種采煤法用在平行于回采工作面鉆的長孔里放炸藥包爆破落煤。
5、結(jié)論
總之,用錨桿支架代替棚式支架為礦井生產(chǎn)帶來很大的經(jīng)濟效益。按掘進巷道的生產(chǎn)費用評價使用錨桿支架的技術優(yōu)越性:它比棚式支架花錢少,重要輕75%~89%,由于支護的工作量和材料運輸勞動量的減少,提高了巷道掘進速度,降低了單位電耗和折舊率,為礦井帶來可觀的經(jīng)濟效益。因此說運用先進的掘進和支護以及巷道維護技術,對于煤礦企業(yè)的發(fā)展有著重要的現(xiàn)實意義。
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