煤礦井下巷道錨桿支護技術分析

1、<p>　　煤礦井下巷道錨桿支護技術分析</p><p>　　摘要：隨著我國經濟的不斷發(fā)展，能源需求越來越旺盛，對于煤炭的需求也是不斷增加，由此，則帶動著對于煤礦相關技術的大發(fā)展，而煤礦井下巷道錨桿支護技術就是其中較為重要的一項技術。本文從煤礦井下巷道錨桿支護的理論入手，簡要探討了此項技術的設計方法及原理，以期能為所需者提供借鑒。 </p><p>　　關鍵詞：煤礦井下巷道；錨桿

2、支護；分析 </p><p>　　中圖分類號：X752 文獻標識碼：A </p><p>　　對于我國各地的煤礦而言，其主要是采取的井工開采，大多數(shù)而言的生產環(huán)境較為復雜，和其他的行業(yè)相比，有著較高的開采裝備、技術、生產安全要求。開采煤礦時，大多數(shù)的都需要在井下開挖大量巷道，據有關專家推算，每年我國的大中型煤礦新掘進巷道的總長就能夠達數(shù)千公里，其中有超過80%的是煤巷與半煤巖巷，如此巨大規(guī)

3、模的地下工程在其他行業(yè)是不多見的。因此，保持巷道暢通和圍巖穩(wěn)定對煤礦建設與生產具有重要意義，巷道支護成本、速度、可靠性直接影響煤炭企業(yè)的經濟效益與安全生產。此外，隨著煤礦開采強度不斷增加，開采技術出現(xiàn)巨大進步，巷道布置發(fā)展方向出現(xiàn)轉變?yōu)椋簬r巷向煤巷發(fā)展、巷道拱形斷面向矩形斷面發(fā)展、巖石頂板煤巷向煤層頂板巷道和全煤巷道發(fā)展、巷道從小斷面向大斷面發(fā)展、巷道埋深從淺部向深部發(fā)展、單巷布置向多巷發(fā)展、簡單地質條件巷道向復雜地質條件發(fā)展等。 &l

4、t;/p><p><b>　　一、錨桿支護理論 </b></p><p>　　對于傳統(tǒng)的錨桿支護，其理論上有諸如組合梁、懸吊、加固拱等，它們在實際的生產生活中都發(fā)揮著巨大的作用，但是，其也有著不小的局限性。在井下實測、數(shù)值計算等基礎上，針對復雜困難巷道條件，提出高預應力、強力支護理論，要點是：巷道圍巖變形主要包括兩部分：一是結構面離層、滑動、裂隙張開及新裂紋產生等擴容變形

5、，屬于不連續(xù)變形；二是圍巖的彈性變形、峰值強度之前的塑性變形、錨固區(qū)整體變形，屬于連續(xù)變形。由于結構面的強度一般比較低，因此開巷以后，不連續(xù)變形先于連續(xù)變形。合理的巷道支護型式是大幅度提高支護系統(tǒng)的初期支護剛度與強度，有效控制圍巖不連續(xù)變形，保持圍巖的完整性，同時支護系統(tǒng)應具有足夠的延伸率，允許巷道圍巖有較大的連續(xù)變形，使高應力得以釋放。與傳統(tǒng)的“先柔后剛、先讓后抗”的支護理念相比，深部及復雜困難巷道支護應該是“先剛后柔、先抗后讓”，最

6、大限度地保持圍巖完整性，盡量減少圍巖強度的降低。 對于預應力錨桿支護，它發(fā)揮的主要功效在于控制錨固區(qū)圍巖滑動、離層、產生新裂紋、裂隙張開等，從而達到讓圍巖受壓的狀態(tài)，更好的抑制圍巖彎曲變形、拉伸與剪切破壞，讓圍巖成為承載主體。錨固區(qū)內形成剛度較大的預應力承載結構，</p><p>　　對于預應力錨桿支護系統(tǒng)而言，其也是有著臨界支護剛度，縱然錨固區(qū)不會有明顯的離層和拉應力區(qū)所需支護提供剛度。如果支護剛度在臨界支護剛

7、度以下，則圍巖將會長期在變形與不穩(wěn)定的形態(tài)下；相反，支護系統(tǒng)剛度如果達到或超過臨界支護剛度，圍巖變形得到有效抑制，巷道處于長期穩(wěn)定狀態(tài)。支護剛度的關鍵影響因素是錨桿預應力，因此，存在錨桿臨界預應力值。當錨桿預應力達到一定數(shù)值后，可以有效控制圍巖變形與離層，而且錨桿受力變化不大。錨桿支護對巷道圍巖石的彈性變形、峰值強度之前的塑性變形、錨固區(qū)整體變形等連續(xù)變形控制作用不明顯，要求支護系統(tǒng)應具有足夠的延伸率，使圍巖的連續(xù)變形得以釋放。對于深部

8、及復雜困難巷道，應采用高預應力、強力錨桿組合支護，應盡量一次支護就能有效控制圍巖變形與破壞，避免二次支護和巷道維修。 </p><p>　　二、錨桿支護設計方法 </p><p>　　1、動態(tài)信息設計法 </p><p>　　我們依照煤礦巷道自身的特點，參考國外的先進技術，提出錨桿支護動態(tài)信息設計。此種方法有兩大特點：設計是動態(tài)過程而非一次完成；設計充分用好每個信息

9、，實時做好信息的收集、分析與反饋。此種設計可以分為五部分：巷道圍巖地質力學評估、初始設計、井下監(jiān)測、信息反饋與修正設計。我們圍繞著巖地質力學評估包括圍巖結構、圍巖強度、地應力、井下環(huán)境評價及錨固性能測試等內容，為初始設計提供可靠的基礎參數(shù)；初始設計以數(shù)值計算方法為主，結合已有經驗和實測數(shù)據確定出比較合理的初始設計，目前應用效果比較好的數(shù)值計算程序為有限差分軟件FLAC和離散單元法軟件UDEC；將初始設計實施于井下，進行詳細的圍巖位移和錨

10、桿受力監(jiān)測；根據監(jiān)測結果判斷初始設計的合理性，必要時修正初始設計。正常施工后應進行日常監(jiān)測，保證巷道安全。 </p><p>　　圖1典型回采巷道錨桿布置圖 </p><p>　　2、描桿支護形式和參數(shù)選擇原則 </p><p>　　對于不少井下巷道，其生產條件和地質條件都較為復雜，為此，為了能夠更為有效地發(fā)揮錨桿支護功效，我們需要遵循以下原則：一次支護。對于錨桿支

11、護，其需要盡可能的在第一次支護時就可以有效的控制住圍巖的變形，以免出現(xiàn)二次（多次）支護或者是巷道維修。同時，其還能夠更好地實現(xiàn)礦井高效、安全生產。而對于回采巷道，加快推進采煤工作面，服務于回采順槽需要在使用期內穩(wěn)定；對于大巷和俐室等永久工程，更需要保持長期穩(wěn)定，不能經常維修。另一方面，這是錨桿支護本身的作用原理決定的。巷道圍巖一旦揭露立即進行錨桿支護效果最佳，而在已發(fā)生離層、破壞的圍巖中安裝錨桿，支護效果會受到顯著影響；高預應力和預應力

12、擴散原則。預應力是錨桿支護中的關鍵因素，是區(qū)別錨桿支護是被動支護還是主動支護的參數(shù)，只有高預應力的錨桿支護才是真正的主動支護，才能充分發(fā)揮錨桿支護的作用。一方面，要采取有效措施給錨桿施加較大的預應力；另一方面，通過托板、鋼帶等構件實現(xiàn)錨桿預應力的擴散，擴大預應力的作用范圍，提高錨固體的整體剛度與完整性；“三高一低”原則。即高強度、高剛度、高可靠性與低支護密度原則。在提高錨桿強度、剛度，保證支護系統(tǒng)可靠性的條件下，降低支護密</p&

13、gt;<p><b>　　三、結論 </b></p><p>　　加強煤礦井下巷道錨桿支護技術的研究，對其功能的發(fā)揮和使用壽命的長短有著重要的影響。錨桿支護技術不僅保證煤礦井下巷道自身技術合理與安全，還減少了對施工周邊環(huán)境的影響。施工過程中，一定要加強質量控制，做好監(jiān)督與檢測工作，同時，加強煤礦井下巷道理論研究，改進施工工藝與施工方法，發(fā)展施工監(jiān)測技術，將是提高煤礦井下巷道施工

14、水平的核心與關鍵。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 康紅普,王金華,林健.高預應力強力支護系統(tǒng)及其在深部巷道中的應用[J].煤炭學報.2012(12) </p><p>　　[2] 康紅普,姜鐵明,高富強.預應力在錨桿支護中的作用[J].煤炭學報.2011(07) </p><