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煤矿巷道影响锚杆支护质量的因素

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摘要 煤矿巷道的复杂地质特点,给巷道支护技术带来了难题。我们应当如何解决这些技术难题,使得煤矿施工更为安全的进行下去。这就需要很多技术的配合,首先要进行巷道支护的设计,设计之前,需要收集矿压的数据以及一些相关信息,从而了解巷道内的地质特点,制定因地制宜的合适的巷道支护方案。此外,本文结合煤矿巷道的地形复杂这一特征,介绍了几种巷道支护技术措施。

关键词 煤矿巷道;锚杆支护质量;因素探究

中图分类号TD92 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)83-0157-02

0 引言

众所周知,由于我国的地质特点,我国的煤矿开采途径主要是通过井工挖掘这一方式进行,此时为了更好的进行井下作业,我们需要挖掘足够的并且安全的巷道。一些调查结果显示,若不将那些小型的煤矿企业计算在内,每年有8 000km左右的巷道成为新的采矿路径。因此保证巷道的安全对煤炭企业来说是至关重要的,是煤炭企业安全生产的首要保证。为了研究出各种能够符合煤矿巷道的锚杆支护技术,从而使工作人员能够在煤矿巷道中安全工作,巷道支护技术经历了从木支护到锚杆支护的发展历程,突破了很多的技术难关。其中锚杆技术是我国现今通用的支护技术。随着锚杆技术的发展,促进了我国矿井施工技术的进步,很大程度上改变了矿井的开拓部署和巷道布置方式[1]。

1 煤矿巷道的发展历史

煤矿巷道支护的发展经历了木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护的漫长过程。我国煤矿于 1956 年开始在岩巷中使用锚杆支护,至今已有 50 多年的历史。锚杆支护经历了从低强度到高强度再到高预应力、强力支护的发展过程。早期的锚杆主要是机械锚固锚杆、钢丝绳砂浆锚杆、端部锚固树脂锚杆、快硬水泥锚杆及管缝式锚杆等。这些锚杆支护强度与刚度都相对较低,支护原理上仍属于被动支护,只适应于简单地质条件。对高强度锚杆支护技术的认可是从1996年~1997 年引进澳大利亚锚杆支护技术开始的[2]。通过引进技术与示范工程,对高强度螺纹钢锚杆进行加长或全长树脂锚固、动态支护设计方法、小孔径树脂锚固预应力锚索等新技术、新材料、新方法在很多矿区得到推广应用,取得较好的支护效果和经济效益。但是,随着巷道埋深增加,地质条件的复杂化及受到强烈的采动影响,高强度锚杆支护逐渐暴露出很多问题,比如说:在深部及复杂困难巷道中,高强度锚杆支护巷道围岩变形大,支护构件破坏严重,支护效果差,不能满足安全生产要求。

2 煤矿巷道布置的发展方向

3 影响锚杆支护质量因素

锚杆支护的质量受很多因素的影响,其中最为重要的是围岩的稳定性、地质构造、断面大小、服务年限长短以及相关的其他因素。现今我们一般采用的都是螺纹钢锚杆,这种材料一般用于矿井巷道以及地下工程围岩的支护,能够很好的增加它们的稳定性。螺纹钢锚杆有着自身的结构特征,在杆体上有轨制的连续螺纹,我们在特殊情况下会在紧固端设置预应力垫片和球头型螺母。这一设置使得它有着明显区别于圆钢加工的锚杆的优点。当然它还有其他的优点,比如锚固端和紧固端不需要机加工、材料运用率低等等。当然对锚杆支护质量影响最大的是煤矿巷道,在下文中予以重点描述。

煤矿巷道的特点会因地质条件以及施工环境的不同而不同,但是每个煤矿巷道都有一些普遍的特点。比如说,煤岩体的强度比较低,地质结构有时会比较复杂,并且在巷道中的动压容易影响支护的使用,由于我们常建的巷道是矩形断面,这样就使得它的受压能力不高等等,这些特点都使得巷道对支护技术要求更高更苛刻。

4 煤矿巷道锚杆支护存在的技术问题

为了使矿井施工可以达到高效安全的目的,我们必须做好支护工作,做好一次支护是采煤工作中非常重要的一个环节。为了保证采煤工作的速度进而保证采煤量,要求我们所采用的顺槽在其使用期内不简短的持续工作,也就是不存在维修的问题,从而使得整个采矿工作保持稳定,不因其他因素而暂时中止。并且对于一些工程量比较大的项目,比如说大巷和硐室等永久性工程,对这一方面的要求更高,因为它们被掘出之后就会安置很多的设备在其内,不安全的因素会变得很多,这就使得巷道的支护工作更加难以展开。

5 煤矿巷道锚杆支护的技术突破

上文主要介绍的是一般支护所存在的技术问题,作为支护技术中比较常用的锚杆技术也面临同样的技术问题。锚杆支护的作用原理对一次支护具有决定性的作用,这是因为锚杆技术有着不同于巷道表面支护的重要特征。我们在分析锚杆支护时不能够简单的利用研究连续体的方法去研究它,因为锚杆支护周围的环境相对来说比较特殊,存在很多的煤岩体,而煤岩体是属于不连续体的。另外,为了能够使锚杆的支护作用得到充分发挥,我们首先要做的是如何使锚杆支护工作中多产生的阻力扩散到围岩中,这样才能够很好的保证锚杆的锚固力。

下面从两个方面介绍巷道锚杆支护的技术突破。第一,由于锚杆支护的主要作用在于控制它四周的岩石等不会发生滑动、断层等等现象,使得四周的煤岩体保持完整,从而保证巷道施工的安全进行。而锚杆的预应力在这一过程起着非常重要的作用。因此我们要通过合理设计锚杆支护,提高锚杆支护的预应力。第二,研发更多能够精确检测岩地质特征的技术,以及提高支护材料的强度以及刚度,将施工技术、支护工程质量检测以及相关的注浆技术联合在一起,为巷道施工提供优越的有保障的支护技术。基于以上两点,我们研究出了高预应力以及强力锚杆支护技术,还研发出注浆与强力锚杆等等这些支护技术,同时,在具体的采煤工作中我们需要结合施工巷道的实际情况,因地制宜的采用相应的支护技术。

6 结论

通过上文的论述我们可以得知,由于我国的地质特点,我国的煤矿开采途径主要是通过井工挖掘这一方式进行,此时为了更好的进行井下作业,我们需要挖掘足够的并且安全的巷道。这对支护技术提出了很高的要求,笔者根据这个背景,在本文中对支护技术的背景以及发展作出了简要介绍。可以得出的结论是支护技术的发展很大程度上提高了我国煤炭企业的经济效益,减少了煤炭施工事故,保证了施工人员的生命财产安全,使我国煤炭企业的经济实力越来越强,发展的越快越好。

参考文献

[1]王金华,康红普,高富强.锚索支护传力机制与应力分布的数值模拟[J].煤炭学报,2008(1):33-36.

[2]周明,公建祥,颜磊.深井软岩巷道高强锚杆支护技术[J].中国矿山工程,2008(4):34-37.

[3]王金华.我国煤巷锚杆支护技术的新发展[J].煤炭学报,2007(2):45-46.