煤矿巷道支护的发展

合集下载

煤矿巷道支护技术现状及发展趋势分析

煤矿巷道支护技术现状及发展趋势分析

煤矿巷道支护技术现状及发展趋势分析引言:煤矿巷道的安全性关系着整个煤矿开采工程的安全,随着煤矿开采深度的不断加深,也就对煤矿巷道支护技术所起到的安全作用提出了更高的要求。

因此,要分析现在应用的煤矿巷道支护技术,解决当前煤矿巷道支护存在的问题,探究煤矿巷道支护技术今后的发展。

1.煤矿巷道支护技术应用分析1.1煤矿巷道棚式支护技术棚式支护技术曾经得到过很广泛地应用,按其使用的材质主要分为木结构,混凝土和金属材料等几种形式。

现在应用的主要是金属材料的支架支护。

在支架使用过程中,金属材质的支架的长,宽,高等要符合一定的比例,才能达到理想的支护作用。

但是这种棚式支护技术的缺点是岩石表层和支架之间不能很好地进行连接且金属支架的成本比较高,而且在地质环境比较复杂的地方还不能起到很好的支护作用,所以目前这种支护技术并没有得到广泛地应用,已经逐渐被比较先进的支护技术所取代。

1.2煤矿巷道砌碴支护技术在如今的煤矿巷道支护技术中,砌碴技术属于比较早应用到煤矿巷道支护中去的。

这种支护技术应用起来方便简单,在一些大巷中加固作用比较好。

砌碴支护技术大致可以分为现浇混凝土,混凝土砌块等方式。

使用煤矿巷道砌碴支护技术成本比较高,如果要岩层发生改变,砌碴技术能发挥的作用就会比较小,不能起到很好的支护作用。

所以在一些岩层比较固定的特殊的煤矿巷道中可以采用这一支护技术,对于其他情况,使用这种支护技术就会用很多限制,不适合大规模广泛地使用。

1.3U型钢支架支护技术U型支架支护技术的承载能力比较好,一般会在比较深的矿井中使用,能发挥比较好的支护作用。

在使用这种支护技术时,要对卡缆进行合理的调质和处理,岩石的支护壁要填充好,这样才能更好地发挥U型钢支架的支护作用。

注意如果出现岩土巷道破碎和剥落的现象,最好不要单独使用这种支护作用,可以采取锚喷和U型钢联合支护技术,可以弥补单独使用U型钢支架支护的缺陷。

由于承载能力比较好,适用范围比较广,是一种典型的巷道支护技术。

煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术研究

煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术研究

煤炭采矿工程巷道掘进和支护技术研究摘要:煤炭属于重要的化石能源,对我国的钢铁业以及化学工业等产业的发展具有重要作用,煤矿的开采需求也在日渐增加,但大多数煤矿企业在煤矿开采巷道掘进工程中会频繁出现安全事故以及安全隐患。

为了确保煤矿开采的工作效率以及提高施工进度,将煤矿施工支护技术和掘进设备两种施工方法应用在煤矿开采工作中,可以提高施供人员的工作效率及工作质量,还能进一步保护施工人员的生命安全。

关键词:煤炭、采矿工程、巷道掘进、支护技术一、煤矿开采工程巷道掘进及支护技术施工现状(一)煤炭巷道掘进工程与支护技术施工特点煤炭巷道掘进工程与支护技术施工采取的是机械化施工手段,在降低人工施工难度的同时提高了支护技术,与原有的支护技术相比,锚杆支护手段更具有优势,不但能提高煤矿巷道掘进速度及支护效果,还能在确保支护质量的同时降低施工成本。

此外,该项技术采用的是高科技手段,强化了锚杆支护技术的利用率,也提升了锚杆支护施工作业的工作效率。

(二)煤炭开采巷道掘进工程与支护技术发展现状目前,煤矿巷道的掘进技术包括机械掘进、锚杆掘进、隧道式掘进等多项技术。

上述3种技术均有优势和劣势,其适用的领域也是不同的。

机械倔进在广泛使用中应使挖掘顺利进行,要求将某些装置合并,其优点是效率高、速度快,但其使用费用很高,其技术特性与机器设备的品质、使用特性有关。

在此过程中,当机器出现问题后,该技术不会被有效运用。

掘锚式法以悬臂掘进机为基础,采用全管道法施工费用低廉,但其使用进展很慢。

通常情况下,已有许多隧道开挖的方法和辅助技术,但各种技术的优缺点也不尽相同。

二、煤矿开采巷道掘进与支护技术的使用方法(一)永久性支护技术永久性支护技术手段被大量运用到煤矿开采施工中,主要是使用混凝土开展支护施工,能够强化巷道的承受力,起到保护巷道岩壁的作用,防止因巷道岩壁出现掉落或者裂开等问题而被迫停止施工。

开展支护作业时,需要严格测量支护距离,也要挑选符合地质支护条件的锚杆类型,保证支护质量符合施工标准。

煤矿井下掘进过程中的巷道支护技术

煤矿井下掘进过程中的巷道支护技术

煤矿井下掘进过程中的巷道支护技术摘要:煤矿掘进支护工作在整个煤矿开采工作中处于关键地位,关乎着煤矿施工的安全性。

从煤矿的实际施工情况来看,掘进支护工作开展并不乐观,亟待得到改进。

该文以煤矿企业中的掘进支护为研究对象,主要分析下有关巷道支护技术类型的有关问题,着重分析下巷道支护技术的形式和巷道支护的应用。

关键词:掘进;巷道支护;技术1.引言煤矿井下巷道开掘后生产的应力会重新分布,在这一过程中,如果不采用支护措施就会造成围岩位移及变形等,这样生产安全就不能得到有效保障。

对煤矿井下掘进生产不仅要在支护措施上实现全面保障,同时还需要在管理上能够强化,这样才能够维持掘进安全。

2.煤矿井下巷道支护技术煤矿井下掘进中所采用的巷道支护技术种类多样,主要有棚式支护技术、砌碹支护技术、应力控制技术、锚杆支护技术等。

2.1棚式支护技术这一技术在煤矿井下掘进中的应用和铁路公路隧道中的施工应用有很大不同,煤矿井下棚式支护技术要能够进行保护岩柱厚度计算及设计施工管棚工作室、布置孔位、测量放线等。

煤矿巷道当中的棚式支护技术的使用材料主要以金属为主,在制作及安装上相对比较方便。

2.2砌碹支护技术砌碹支护技术的应用原理主要是能够对围岩的表面起到作用,并在一些位置比较特殊的巷道中应用相对比较多,这一技术应用比较方便,但成本很高。

这一技术对支护材料质量也有相应要求,水泥主要采用普通水泥,在抗压强度要求上要能够达到11.8MPa、矿石砂的直径小于15mm、混凝土是石子粒直径小于20mm、砌墙料石垂直缝要错开等,从这些层面就能够看出,在实际掘进作业中会受到一定局限。

2.3应力控制技术针对矿井深部高应力软岩巷道两帮移近量大,变形破坏严重,部分地段底臌严重的现象,通过大量的现场地质调查和软岩力学性质试验,分析研究了深部高应力软岩巷道变形失稳机理;通过理论分析和相似材料、数值模拟确定了该矿软岩巷道围岩控制方法及高应力软岩巷道最佳支护方式、支护参数和最佳支护时机。

煤矿软岩巷道支护技术的研究及发展

煤矿软岩巷道支护技术的研究及发展

值, 不随 时 间的变化而变化 。 当荷 载超 过 这一 临界值 后, 岩层的 塑性 形
4 . 1 软岩 巷道支 护的技术关键 根据 软岩 的力学特 点, 要使 软 岩巷 道支 护取得成功 要把 握好 三个
变 会出现 明显的 加速 现象 , 这一 临界 值的 荷载 成 为临 界荷载 。 荷 载小 技术关 键 : 正确的确 定软岩 变形机制 的复合型 、 将 复合型有效的 转化为 于临 界荷载 时岩层称为硬岩 , 荷 载超过 临界荷 载后, 岩层的 塑性 形变不 单 一性 和合 理的运 用复合型变性 力学机 制的 转化 技术 。 在 支护设 计时 稳 定, 此 时称 为软岩 。 另外一 个特性 是软化 临界深 度, 软化 临界深度与 不能只进行单一型的支护 设计, 要根据每 个受力点的力学特 性使用联 合 软化临 界荷载时 相对应 的。 当巷 道深度小于某一深 度时, 岩层变形 不 明 支护方式 , 设计 最适合 复合型变形力学特点 的支护方案 , 确保软 岩巷道 显, 不会 出现 大变 形 , 但是 当巷 道位置超 过这一深 度后, 岩层会有 明显 支护的综合性 能。
2 . 软岩巷道变形破坏的原因及特点
随着 煤 矿的 开采 , 巷 道深 度的 不断 增加 , 巷 道围岩构 造也 越来 越 塑性工作 状态 , 形成塑性 区。 此 时如果 没有 及时有效 的进行支 护处理 , 复杂 , 如 果围岩处于 软岩层就容 易造成巷道 的不稳定 , 引起巷道 四壁 的 塑性 区就会发生较 为严重 的形变 , 从 而形成松 动破坏 区。 松动破 坏区不
薹 臻寨 煤矿软岩巷道 支护来自术的研究及发展 谢拓
广西百色百矿集团有限公司 广西百色
5 3 1 4 0 0
【 摘要】本文主要对软岩的概念进行了简 单的介绍, 并指出了 如今煤 拱 肩和巷 道拱部变形尤 为严重, 经常出现 凸起和墙体开裂等现 象。

煤矿井下巷道掘进与支护技术及装备

煤矿井下巷道掘进与支护技术及装备

煤矿井下巷道掘进与支护技术及装备提纲:一、煤矿井下巷道掘进技术及装备二、煤矿井下巷道支护技术及装备三、煤矿井下巷道掘进与支护一体化技术及装备四、煤矿井下巷道掘进与支护系统的安全性分析五、煤矿井下巷道掘进与支护未来发展趋势一、煤矿井下巷道掘进技术及装备煤矿井下巷道是不可避免的,是煤矿生产的必要环节。

常见的巷道掘进方法有人工掘进、机械掘进等,而其中最主要的发展趋势是机械化掘进。

机械化掘进所用的主要装备有:钻机、掘进机、装载机、矿用汽车、爆炸设备等。

其中,掘进机的掘进工作性能是判定掘进机能否适应井巷掘进的关键,掘进机的发展改变了传统巷道掘进工作方式,缩短了掘进周期,提高了掘进速度。

二、煤矿井下巷道支护技术及装备巷道支护是保证井巷安全、顺利通行的关键环节。

传统的巷道支护方法主要有木材支架和金属支架,这些方式已经逐渐被新的支护技术所取代。

目前常用的巷道支护技术有预制仓板支护、网状钢架支护、喷锚支护、高分子材料支护等。

其中,网状钢架支护具有高强度、轻质化、易施工等特点。

三、煤矿井下巷道掘进与支护一体化技术及装备煤矿井下巷道掘进与支护一体化技术被誉为掘进支护领域的新技术,是传统巷道掘进工艺不可替代的突破口。

它集掘进、支护为一体,自动精准,对地层破坏小,施工效率高等。

目前常用的一体化装备有深部掘进支护装备和全尾巷道掘进支护装备。

四、煤矿井下巷道掘进与支护系统的安全性分析经过多年发展,煤矿巷道掘进与支护技术不断提高,工程效益也得到了显著提升。

然而,巷道掘进与支护在施工过程中存在安全隐患和经济风险。

常见的巷道安全问题有塌方、支架断裂等。

因此,在工程施工前需对地质条件进行评估和掌握,对施工操作应严格监督,提高巷道运行安全性。

五、煤矿井下巷道掘进与支护未来发展趋势未来,煤矿井下巷道掘进与支护将更趋精细化,装备高度智能化。

随着互联网应用的普及,云计算、物联网、大数据等技术将渗透到巷道掘进与支护行业,为煤炭行业生产提供更好的技术支持。

我国煤矿锚杆支护应用前景及发展技术途径

我国煤矿锚杆支护应用前景及发展技术途径

我国煤矿锚杆支护应用前景及发展技术途径煤矿锚杆支护是地下煤矿开采中重要的支护工艺之一,用于加固煤矿巷道和开采空间,保护矿工安全。

随着煤矿安全和生产效率的要求日益提高,煤矿锚杆支护的应用前景广阔,同时也对其发展技术提出了更高的要求。

本文将就我国煤矿锚杆支护的应用前景和发展技术途径展开讨论,并提出一些建议。

首先,煤矿锚杆支护的应用前景广阔。

随着煤炭资源的逐渐枯竭,煤炭开采逐渐向深部、斜层和复杂地质条件发展。

这些条件给煤矿锚杆支护提出了更高的要求,需要研发和应用更先进的技术。

同时,我国煤矿事故频发,尤其是顶板事故和煤与瓦斯突出事故,煤矿锚杆支护可以提高巷道和开采空间的稳定性,从而减少事故发生的可能性。

另外,随着煤矿开采规模的不断扩大和效益的提高,煤矿锚杆支护的应用也将更加广泛。

其次,煤矿锚杆支护的发展技术途径。

当前,国内外在煤矿锚杆支护方面的研究取得了一些成果,例如高强度锚杆的开发和应用、新型锚杆材料的研究、支护结构的优化设计等。

然而,煤矿锚杆支护仍然存在着一些问题,如锚杆粘结强度低、支护结构不够稳定等。

因此,需要进一步加大煤矿锚杆支护技术的研发力度,提高锚杆的强度和稳定性,同时开发新型的支护结构和材料,提高锚杆的粘结强度。

此外,还可以通过加强煤矿锚杆支护技术的推广应用来促进其发展。

当前,虽然我国的煤矿锚杆支护技术已经取得了一些成果,但在实际应用中,仍然存在着一定的局限性。

一方面,部分煤矿企业在选用锚杆支护技术时存在误区,未能充分考虑矿井特点和工程条件,导致支护效果不佳。

另一方面,一些中小型煤矿由于人力和资金的限制,无法引进先进的锚杆支护设备和技术,直接影响到矿工的安全和生产效率。

因此,需要加强对煤矿锚杆支护技术的推广,提供技术支持和培训,促使矿山企业更好地应用锚杆支护技术。

综上所述,我国煤矿锚杆支护应用前景广阔,但也面临一些技术挑战。

因此,需要加大煤矿锚杆支护技术的研发力度,提高锚杆的强度和稳定性,同时开发新型的支护结构和材料。

煤矿巷道支护方法

煤矿巷道支护技术摘要:推行巷道支护改革,对于降低原煤生产成本,提高经济效益,有着巨大的促进作用,本文就煤矿巷道支护问题进行了探讨。

关键词:煤矿巷道支护被动式支护主动式支护近几年来,随着我国煤矿开采深度的不断增加,煤矿井巷支护经历了由单一型支护技术到联合支护型技术的发展历程。

煤矿早期开采阶段几乎全部是以木材作为巷道及采煤工作面的支护材料,随着新型材料的出现,开始采用混凝土或钢筋混凝土砌碹等支护形式,这些被动式支护耗费大量材料且受深度和岩性影响。

随着井巷支护技术的发展演变,可将其归纳为被动式支护方式、主动式支护方式。

1.被动式支护方式被动式支护技术是源于古典压力理论和坍落理论,认为巷道开挖后围压主要由围岩局部坍塌导致而成,而巷道的稳定主要靠围岩坍塌致使硐室形状改变后自行获得。

被动式支护把围岩坍塌岩与支护分开来考虑,把围岩视作荷载,支护看作承载结构,二者之间形成“荷载—结构”体系,认为支护是为了承受由围岩所产生的荷载,无法控制围岩变形破坏的发生,只能起被动抵抗的作用。

1.1木支护方式木支护技术主要是采用木材作为支护材料,典型的支护方式有“亲口”棚、鸭嘴棚、戴帽点柱、木垛等。

木支护耗费大量木材而且受采深和岩性影响严重,因此只适用于浅部围岩,而且支护断面形状必须与围岩曲线一致,以充分发挥围岩和支护结构抗压强度大的优势,从而硬性抵抗岩体的变形压力。

1.2石材支护方式石材支护分片石、料石两种支护方式,优点是具有抗压性好、一次成巷好、安全系数大、抗灾能力强、支架变形小和质量易保证等特点,不足之处在于初期投资高,只适用于矿井服务年限长的巷道。

1.3金属支架支护方式金属支架支护技术主要分刚性支架支护与可缩性支架支护,其中刚性支架允许压缩变形量小,工作阻力随变形量增大而减小,直至破坏而失去工作阻力;可缩性支架允许压缩变形量大,在结构设计压缩范围内,工作阻力随压缩量大而增大,或者恒阻。

金属支架支护视支架为支护体,围岩为荷载,其破坏是由于支架上弯曲力矩达到屈服极限的破坏应力所致,同时,由于支架承受侧压力和荷载的不均匀常使支架失去稳定性或可缩性而减弱或失去竖向承载能力。

地下煤矿采准巷道支护技术的研究与应用分析

地下煤矿采准巷道支护技术的研究与应用分析【摘要】本文围绕地下煤矿采准巷道支护技术展开研究与应用分析。

在首先介绍了研究背景,即地下煤矿采准巷道支护技术的重要性和紧迫性。

接着阐述了研究意义,即采准巷道支护技术对煤矿安全生产的重要作用。

最后明确了研究目的,即深入探讨该技术在实际工程中的应用及优化。

在分别介绍了地下煤矿采准巷道支护技术的概述、常见支护技术、适用性分析、技术优化研究以及在实际工程中的应用情况。

在总结了地下煤矿采准巷道支护技术的研究成果,评估了技术应用效果,并展望了未来的研究方向。

通过本文的研究与分析,可以更深入地了解地下煤矿采准巷道支护技术在煤矿工程中的重要性和应用。

【关键词】地下煤矿、采准巷道、支护技术、研究、应用、分析、研究背景、研究意义、研究目的、技术概述、适用性分析、优化研究、实际工程、研究成果、效果评估、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景地下煤矿采准巷道支护技术一直是煤矿安全生产中的重要内容,巷道作为煤矿生产的重要通道,必须具有良好的支护结构以确保采掘工作的安全顺利进行。

由于地质条件的复杂性、巷道开挖的深度和规模增加等因素,使得巷道支护技术的研究和应用面临着诸多挑战。

在过去的煤矿生产中,矿井巷道常常因为支护结构不完善或者支护材料选用不当而出现开裂、坍塌等安全事故,给矿井生产带来了严重的安全隐患。

加强对地下煤矿采准巷道支护技术的研究与应用,探索更安全、可靠的支护方案,具有重要的现实意义和应用价值。

通过深入研究地下煤矿巷道支护技术,不仅可以提高煤矿生产的安全性和稳定性,还能够提升矿井的生产效率和经济效益。

本文将对地下煤矿采准巷道支护技术进行系统的分析与研究,旨在为煤矿安全生产提供技术支撑和指导。

1.2 研究意义地下煤矿采准巷道支护技术的研究意义在于提高煤矿生产的安全性和效率,减少事故发生的风险,保障矿工的生命安全。

地下煤矿采准巷道作为煤矿生产的重要通道,直接影响到矿井的生产效率和安全性。

采矿工程巷道掘进和支护技术的应用研究

采矿工程巷道掘进和支护技术的应用研究摘要:煤炭资源在社会发展和人们生活中占有举足轻重的地位。

在煤炭资源开发中,利用科学、有效的巷道掘进和支护技术可以提高经济效益。

因此,在煤矿开采及巷道施工中必须高度重视掘进与支护技术。

本文分析和阐述了煤炭矿井开采中巷道掘进和支护技术的应用,期望提供有益借鉴。

关键词:煤炭资源;矿井;巷道掘进;支护技术引言随着我国经济的持续发展,煤炭资源在能源供应和工业生产中发挥着至关重要的作用。

然而,煤炭资源的开发过程中,巷道掘进和支护技术面临着诸多挑战。

因此,研究和发展适合我国煤矿特点的巷道掘进和支护技术具有重要意义。

本文将分析煤炭矿井开采中巷道掘进和支护技术的应用,探讨其存在的问题,并提出相应的解决方案。

一、巷道掘进技术在煤炭矿井开采中的应用(一)掘进工艺的优化为了提高巷道掘进效率,我国科研人员在掘进工艺方面进行了大量研究。

其中包括采用先进的掘进设备、优化爆破设计、提高装岩效率等措施。

这些技术的应用显著提高了巷道掘进速度,降低了成本。

巷道掘进是矿山、隧道、地下工程等领域中至关重要的环节。

我国科研人员在挖掘巷道掘进潜力、提升效率方面付出了巨大努力。

他们通过引入先进的掘进设备、优化爆破设计、提高装岩效率等一系列措施,显著提升了巷道掘进的速度,降低了成本,为我国地下工程建设提供了有力支持。

引进先进的掘进设备是提高巷道掘进效率的关键。

这些设备具有高精度、高效率、低能耗等特点,能够在复杂地质条件下实现稳定掘进。

相较于传统设备,先进掘进设备在性能上具有明显优势,使得巷道掘进速度得到了显著提升。

优化爆破设计也是提高巷道掘进效率的重要途径。

科研人员通过精确计算爆炸参数,合理配置炸药类型和剂量,实现了高效爆破。

这种方法不仅可以减少炸药用量,降低成本,还能减轻爆炸对周围岩体的损伤,提高巷道稳定性。

提高装岩效率也是巷道掘进速度的关键因素。

科研人员通过改进装岩工艺,优化装岩设备,提高了装岩速度。

这不仅降低了作业成本,还为实现高速掘进提供了有力保障。

煤矿巷道支护技术

煤矿巷道支护技术随着煤矿行业的发展,煤矿巷道支护技术扮演着至关重要的角色。

煤矿巷道是矿井的重要组成部分,为了确保矿工的生命安全和矿山的正常运转,完善的巷道支护技术不可或缺。

本文将重点介绍煤矿巷道支护技术的相关内容,包括巷道支护的目的、常见的巷道支护材料和方法,以及巷道支护技术的发展趋势。

一、巷道支护的目的巷道支护的主要目的是保障矿工的生命安全和巷道的稳定。

在煤矿开采过程中,由于地质条件的复杂性和煤与岩石的变形,巷道往往面临着塌方、顶板下沉等问题。

巷道支护的主要目的是通过采取相应的措施,确保巷道的稳定,防止事故的发生,从而保障矿工的安全。

二、常见的巷道支护材料和方法1. 巷道支架巷道支架是常见的巷道支护材料之一,它主要由支柱、横梁和连接件组成。

支架的作用是支撑巷道顶板和两侧墙壁,分散并传递地压力,提供足够的稳定性。

常见的巷道支架有钢支架、木支架和混凝土支架等。

其中,钢支架具有力学性能好、稳定性高等优点,被广泛应用于煤矿巷道支护领域。

2. 巷道衬砌巷道衬砌是一种防止巷道岩石崩落的重要措施。

常见的巷道衬砌材料有混凝土、钢板和聚合物材料等。

巷道衬砌的作用是保持巷道的形状和稳定性,防止岩石崩落导致的伤亡事故发生。

衬砌材料的选择应根据煤矿巷道的具体情况来确定,以确保其具备足够的强度和稳定性。

3. 巷道锚杆巷道锚杆是一种常见的巷道支护方法,它主要通过加筋和加固地层,增强巷道的稳定性。

常用的巷道锚杆材料有钢材、玻璃钢等,其形状可以是直杆形、锚网形或锚框形等。

巷道锚杆的作用是减小巷道变形和破坏,提高巷道的承载能力和稳定性。

三、巷道支护技术的发展趋势随着科技的不断进步,巷道支护技术也在不断发展和创新。

以下是一些巷道支护技术的发展趋势:1. 自动化技术的应用随着自动化技术的快速发展,越来越多的自动化设备被应用到巷道支护工作中。

例如,自动化支架可以根据地质条件和巷道状态进行自动调节,提高支架的稳定性和效率。

自动化巷道衬砌系统可以实现对衬砌过程的自动监控和控制,提高施工的质量和效率。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

浅谈煤矿巷道支护的发展
摘要:推行巷道支护改革,对于降低原煤生产成本,提高经济效益,有着巨大的促进作用,本文就煤矿巷道支护问题进行了探讨。

关键词:煤矿;巷道支护;新型材料
abstract :the implementation of the roadway supporting reform has the tremendous simulative effect to reduce the mine production cost, raise the economic benefits, this paper discusses the coal mine roadway support problems.
key words: coal mine; roadway support; new materials
中图分类号:tu71 文献标识码:a 文章编号:2095-2104(2012)近几年来,随着我国煤矿开采深度的不断增加,煤矿井巷支护经历了由单一型支护技术到联合支护型技术的发展历程。

煤矿早期开采阶段几乎全部是以木材作为巷道及采煤工作面的支护材料,随着新型材料的出现,开始采用混凝土或钢筋混凝土砌碹等支护形式,这些被动式支护耗费大量材料且受深度和岩性影响。

随着井巷支护技术的发展演变,可将其归纳为被动式支护方式、主动式支护方式。

1.被动式支护方式
被动式支护技术是源于古典压力理论和坍落理论,认为巷道开挖后围压主要由围岩局部坍塌导致而成,而巷道的稳定主要靠围岩坍塌致使硐室形状改变后自行获得。

被动式支护把围岩坍塌岩与支护分开来考虑,把围岩视作荷载,支护看作承载结构,二者之间形成
“荷载—结构”体系,认为支护是为了承受由围岩所产生的荷载,无法控制围岩变形破坏的发生,只能起被动抵抗的作用。

1.1木支护方式
木支护技术主要是采用木材作为支护材料,典型的支护方式有“亲口”棚、鸭嘴棚、戴帽点柱、木垛等。

木支护耗费大量木材而且受采深和岩性影响严重,因此只适用于浅部围岩,而且支护断面形状必须与围岩曲线一致,以充分发挥围岩和支护结构抗压强度大的优势,从而硬性抵抗岩体的变形压力。

1.2石材支护方式
石材支护分片石、料石两种支护方式,优点是具有抗压性好、一次成巷好、安全系数大、抗灾能力强、支架变形小和质量易保证等特点,不足之处在于初期投资高,只适用于矿井服务年限长的巷道。

1.3金属支架支护方式
金属支架支护技术主要分刚性支架支护与可缩性支架支护,其中刚性支架允许压缩变形量小,工作阻力随变形量增大而减小,直至破坏而失去工作阻力;可缩性支架允许压缩变形量大,在结构设计压缩范围内,工作阻力随压缩量大而增大,或者恒阻。

金属支架支护视支架为支护体,围岩为荷载,其破坏是由于支架上弯曲力矩达到屈服极限的破坏应力所致,同时,由于支架承受侧压力和荷载的不均匀常使支架失去稳定性或可缩性而减弱或失去竖向承载能力。

特别是u型钢支架支护由多段弧形构件相互叠置搭接而成,大多支
护面呈拱形或环形,主要使用于松软围岩、地压大、底臌严重和两帮位移量大的开拓和采区巷道
1.4装配式钢筋混凝土支架支护方式
装配式钢筋混凝土支架支护施工技术,可以在地面工厂化预制,质量有保证且利于批量化生产和井下机械化安装,不足之处在于不能有效抵抗上覆岩层整体移动而产生的底板沉降及巷帮测压,受扭曲折断而失去支护作用。

钢筋混凝土支架支护分一般钢筋混凝土支架、预应力钢筋混凝土支架。

预应力钢筋混凝土支架具有抗压性好、一次成巷好、安全系数大、抗灾能力强、支架变形小和质量易保证等优点,不足之处在于初期投资高,易松动等。

1.5菱镁支架支护方式
随着新材料的推广使用,80年代研制出了菱镁支架,优点是有利于批量化生产,投资低,有利于再利用。

不足之处抗压强度低、易松动等,只适用于浅部围岩完整的巷道。

2.主动式支护方式
主动式支护方式为补强式,利用围岩本身强度来维护巷道的支护方式。

2.1锚杆系列支护技术
自20世纪50年代以来,锚杆支护手段已在国外地下工程中得到了广泛应用。

我国从1956年起在部分矿区先后试用该支护技术并获得良好效果。

国内锚杆系列支护技术发展分为单体锚杆群支护手
段、组合锚杆支护阶段、预应力锚杆支护阶段、强力锚杆支护阶段、复合支护阶段。

锚杆支护原理有加固拱(挤压组合拱)作用、悬吊作用、组合梁作用、最大水平应力理论。

2.1.1单体锚杆群支护阶段
1955年—1964年,锚杆支护技术刚刚引进国内,发展尚处于萌芽阶段,以钢丝绳、水泥沙浆、木锚杆为代表,锚杆无托板,且杆体间缺乏联系。

锚杆实际上只起悬吊作用,且被动承载,不与围岩共同作用。

由于盲目扩大这类锚杆的应用范围,致使部分井巷冒顶失修,实际上阻碍了锚杆支护的发展。

该阶段技术发展基于悬吊作用和原始楔形剪切理论等。

2.1.2组合锚杆支护阶段
随着煤矿软岩问题在各矿区的相继显现,单体锚杆群支护已很难适应复杂的地质条件,1970年—1990年期间发展了大批新型组合锚杆并在软岩巷道支护中得到应用,如水泥药卷钢筋锚杆、树脂药卷钢筋锚杆以及其他类型金属锚杆等,在锚杆尾部均有托板和螺母。

松软破碎条件下还增设金属网和混凝土喷层,动压影响严重的场合则进一步增加钢带、钢架等,形成组成锚杆支护体系,并且由平面组合发展到空间组合,形成整体支护结构体系。

研究表明锚杆不仅能起到悬吊作用,而且具有组合拱或组合梁作用,承载能力显著增强。

组合锚杆比单体锚杆更与利于松软破碎顶板的安全维护,并发展了锚喷网、锚梁网也层出不穷。

此阶段相应的支护理论有组
合支撑拱理论及组合支撑梁理论等。

2.1.3预应力锚杆支护阶段
1990年后,随着锚杆支护在松软动压及大跨度巷道中得推广应用,围岩体片帮冒顶现象严重。

工程中发现现有的锚杆实际上不能有效阻止围岩开裂、滑移,采用有横向预应力的管缝式锚杆和锚杆桁架,能显著改善支护效果,其代表产品或结构主要有桁架锚杆、水胀式锚杆和楔缝式、管缝式锚杆,这四类锚杆均具有良好的横向预应力和一定纵向预应力,其支护效果已为国内外矿山支护实践所证实。

研究表明,当锚杆预应力高于60kn,可基本阻止巷道顶板下沉,因此研制出高强度粗直径全长锚固树脂钢筋锚杆,并在托板处增加减少摩擦的装置。

理论与实践都证明,保证锚杆体系有足够的纵向和横向预紧力,才能真正发挥围岩与支护体系的最大支护力,此阶段支护理论有二次支护理论及松动圈理论等。

2.1.4强力锚杆支护阶段
近年来,随着煤矿开采深度的不断增加,地质环境日益复杂,导致突发性工程和重大恶性事故不断增加,普通锚杆常由于集中荷载的作用致使锚杆拉脱及钢带撕裂,锚杆护表作用降低,导致整体支护效果欠佳。

为了从根本上改变锚杆支护材料落后这种局面,研制了锚杆专用钢材,以达到高强度和超高强度的级别。

强力锚杆的杆体为左旋无纵肋螺纹段采用滚压工艺加工,强力锚杆支护系统能大幅度提高巷道初期刚度和强度,有效控制高应力巷道结构面离层、
滑动、裂隙张开及新裂纹产生等不连续变形,同时支护系统有足够延伸率,允许巷道围岩有较大连续变形,使围岩高应力得以释放。

锚杆支护同架棚支护相比,由于锚杆是主动支护顶板,能有效防止早期离层,大大改善了巷道的稳定状况,因此有利于巷道维护。

2.2 复合支护技术
当前,煤炭开采深度逐渐加深,以冲击地压(岩爆)、矿压显现剧烈、巷道围岩大变形、突水、地温升高、瓦斯突出(爆炸)等“六大工程灾害”为代表的一系列灾害性工程事故频发,一些矿区研究并应用复合支护技术获得了成功并开发了复合支护。

复合支护是采用两种或两种以上的支护方式联合支护巷道。

现行类型较多,如锚网喷、注浆加固,锚网喷、u型钢可缩性支架、锚索。

锚网索喷、弧板支架,u型钢支架、注浆加固,以及锚网喷、注浆、u型钢支架等形式。

选择复合支护形式时,应根据巷道围岩地质条件和生产条件,确定出合理的支护形式和参数。

不同类型的软岩巷道所采用的支护形式不同。

近年来,针对深部高应力巷道、受强烈采动影响的巷道和特大断面巷道等复杂困难条件,基于提高支护结构强度和适应于大变形的考虑,提出了高预应力、强力支护理论,并开发研制了强力锚杆与锚索支护材料,主要包括强力锚杆杆体和附件,强力钢带以及强力锚索。

2.2.1强力锚杆杆体材料与附件
低强度锚杆支护材料已经无法满足高应力巷道支护的要求,必须
开发研制新的支护材料才能适应其要求。

新开发的锚杆专用钢材可显著提高锚杆强度,其屈服强度和破断强度均较同类型锚杆高出许多,且预应力级别较高,真正实现了高预应力与高强度,以适应高应力巷道围岩变形。

除强力锚杆杆体外,还配套开发出高强度螺母、高强度球形托板与球形垫圈,优选了减摩垫圈等附件。

2.2.2强力钢带
考虑到现在有型钢带抗撕裂性能差,且钢带与其它构件强度不耦合,易导致托板压入或压穿钢带,发生剪切破坏。

为配合强力锚杆支护,研发出4mm—5mm的强力w钢带,其强度与刚度均有大幅度提高,组合与护表能力大大增强,同时,对钢带撕裂与托板的匹配性进行了较多研究,已基本上解决了钢带撕裂和压穿等问题。

3.结论
在煤炭市场全面开放的今天,推行巷道支护改革,对于降低原煤生产成本,提高经济效益,有着巨大的促进作用,因此我们必须对其高度重视。

总的来说,井巷支护必须根据实际地质条件综合考虑开采顺序、服务年限、使用要求等因素,选择较恰当的支护方式,避免因反复维修而增加费用支出。

在巷道支护不能满足安全生产的需要下,必须认真分析原因,及时进行支护改革,直到取得满意效果为止。

相关文档
最新文档