煤礦井下巷道錨桿支護(hù)技術(shù)分析

1、<p>　　煤礦井下巷道錨桿支護(hù)技術(shù)分析</p><p>　　摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源需求越來(lái)越旺盛，對(duì)于煤炭的需求也是不斷增加，由此，則帶動(dòng)著對(duì)于煤礦相關(guān)技術(shù)的大發(fā)展，而煤礦井下巷道錨桿支護(hù)技術(shù)就是其中較為重要的一項(xiàng)技術(shù)。本文從煤礦井下巷道錨桿支護(hù)的理論入手，簡(jiǎn)要探討了此項(xiàng)技術(shù)的設(shè)計(jì)方法及原理，以期能為所需者提供借鑒。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：煤礦井下巷道；錨桿

2、支護(hù)；分析 </p><p>　　中圖分類號(hào)：X752 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p>　　對(duì)于我國(guó)各地的煤礦而言，其主要是采取的井工開(kāi)采，大多數(shù)而言的生產(chǎn)環(huán)境較為復(fù)雜，和其他的行業(yè)相比，有著較高的開(kāi)采裝備、技術(shù)、生產(chǎn)安全要求。開(kāi)采煤礦時(shí)，大多數(shù)的都需要在井下開(kāi)挖大量巷道，據(jù)有關(guān)專家推算，每年我國(guó)的大中型煤礦新掘進(jìn)巷道的總長(zhǎng)就能夠達(dá)數(shù)千公里，其中有超過(guò)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(jiàn)的。因此，保持巷道暢通和圍巖穩(wěn)定對(duì)煤礦建設(shè)與生產(chǎn)具有重要意義，巷道支護(hù)成本、速度、可靠性直接影響煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與安全生產(chǎn)。此外，隨著煤礦開(kāi)采強(qiáng)度不斷增加，開(kāi)采技術(shù)出現(xiàn)巨大進(jìn)步，巷道布置發(fā)展方向出現(xiàn)轉(zhuǎn)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(jiǎn)單地質(zhì)條件巷道向復(fù)雜地質(zhì)條件發(fā)展等。 &l

4、t;/p><p><b>　　一、錨桿支護(hù)理論 </b></p><p>　　對(duì)于傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)，其理論上有諸如組合梁、懸吊、加固拱等，它們?cè)趯?shí)際的生產(chǎn)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(shí)測(cè)、數(shù)值計(jì)算等基礎(chǔ)上，針對(duì)復(fù)雜困難巷道條件，提出高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力支護(hù)理論，要點(diǎn)是：巷道圍巖變形主要包括兩部分：一是結(jié)構(gòu)面離層、滑動(dòng)、裂隙張開(kāi)及新裂紋產(chǎn)生等擴(kuò)容變形

5、，屬于不連續(xù)變形；二是圍巖的彈性變形、峰值強(qiáng)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(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度一般比較低，因此開(kāi)巷以后，不連續(xù)變形先于連續(xù)變形。合理的巷道支護(hù)型式是大幅度提高支護(hù)系統(tǒng)的初期支護(hù)剛度與強(qiáng)度，有效控制圍巖不連續(xù)變形，保持圍巖的完整性，同時(shí)支護(hù)系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)力得以釋放。與傳統(tǒng)的“先柔后剛、先讓后抗”的支護(hù)理念相比，深部及復(fù)雜困難巷道支護(hù)應(yīng)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(qiáng)度的降低。 對(duì)于預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)，它發(fā)揮的主要功效在于控制錨固區(qū)圍巖滑動(dòng)、離層、產(chǎn)生新裂紋、裂隙張開(kāi)等，從而達(dá)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(nèi)形成剛度較大的預(yù)應(yīng)力承載結(jié)構(gòu)，</p><p>　　對(duì)于預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)系統(tǒng)而言，其也是有著臨界支護(hù)剛度，縱然錨固區(qū)不會(huì)有明顯的離層和拉應(yīng)力區(qū)所需支護(hù)提供剛度。如果支護(hù)剛度在臨界支護(hù)剛

7、度以下，則圍巖將會(huì)長(zhǎng)期在變形與不穩(wěn)定的形態(tài)下；相反，支護(hù)系統(tǒng)剛度如果達(dá)到或超過(guò)臨界支護(hù)剛度，圍巖變形得到有效抑制，巷道處于長(zhǎng)期穩(wěn)定狀態(tài)。支護(hù)剛度的關(guān)鍵影響因素是錨桿預(yù)應(yīng)力，因此，存在錨桿臨界預(yù)應(yīng)力值。當(dāng)錨桿預(yù)應(yīng)力達(dá)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(hù)對(duì)巷道圍巖石的彈性變形、峰值強(qiáng)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(hù)系統(tǒng)應(yīng)具有足夠的延伸率，使圍巖的連續(xù)變形得以釋放。對(duì)于深部

8、及復(fù)雜困難巷道，應(yīng)采用高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力錨桿組合支護(hù)，應(yīng)盡量一次支護(hù)就能有效控制圍巖變形與破壞，避免二次支護(hù)和巷道維修。 </p><p>　　二、錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法 </p><p>　　1、動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)法 </p><p>　　我們依照煤礦巷道自身的特點(diǎn)，參考國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，提出錨桿支護(hù)動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)。此種方法有兩大特點(diǎn)：設(shè)計(jì)是動(dòng)態(tài)過(guò)程而非一次完成；設(shè)計(jì)充分用好每個(gè)信息

9、，實(shí)時(shí)做好信息的收集、分析與反饋。此種設(shè)計(jì)可以分為五部分：巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)評(píng)估、初始設(shè)計(jì)、井下監(jiān)測(cè)、信息反饋與修正設(shè)計(jì)。我們圍繞著巖地質(zhì)力學(xué)評(píng)估包括圍巖結(jié)構(gòu)、圍巖強(qiáng)度、地應(yīng)力、井下環(huán)境評(píng)價(jià)及錨固性能測(cè)試等內(nèi)容，為初始設(shè)計(jì)提供可靠的基礎(chǔ)參數(shù)；初始設(shè)計(jì)以數(shù)值計(jì)算方法為主，結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定出比較合理的初始設(shè)計(jì)，目前應(yīng)用效果比較好的數(shù)值計(jì)算程序?yàn)橛邢薏罘周浖﨔LAC和離散單元法軟件UDEC；將初始設(shè)計(jì)實(shí)施于井下，進(jìn)行詳細(xì)的圍巖位移和錨

10、桿受力監(jiān)測(cè)；根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果判斷初始設(shè)計(jì)的合理性，必要時(shí)修正初始設(shè)計(jì)。正常施工后應(yīng)進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)，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(hù)形式和參數(shù)選擇原則 </p><p>　　對(duì)于不少井下巷道，其生產(chǎn)條件和地質(zhì)條件都較為復(fù)雜，為此，為了能夠更為有效地發(fā)揮錨桿支護(hù)功效，我們需要遵循以下原則：一次支護(hù)。對(duì)于錨桿支

11、護(hù)，其需要盡可能的在第一次支護(hù)時(shí)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(hù)或者是巷道維修。同時(shí)，其還能夠更好地實(shí)現(xiàn)礦井高效、安全生產(chǎn)。而對(duì)于回采巷道，加快推進(jìn)采煤工作面，服務(wù)于回采順槽需要在使用期內(nèi)穩(wěn)定；對(duì)于大巷和俐室等永久工程，更需要保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，不能經(jīng)常維修。另一方面，這是錨桿支護(hù)本身的作用原理決定的。巷道圍巖一旦揭露立即進(jìn)行錨桿支護(hù)效果最佳，而在已發(fā)生離層、破壞的圍巖中安裝錨桿，支護(hù)效果會(huì)受到顯著影響；高預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力

12、擴(kuò)散原則。預(yù)應(yīng)力是錨桿支護(hù)中的關(guān)鍵因素，是區(qū)別錨桿支護(hù)是被動(dòng)支護(hù)還是主動(dòng)支護(hù)的參數(shù)，只有高預(yù)應(yīng)力的錨桿支護(hù)才是真正的主動(dòng)支護(hù)，才能充分發(fā)揮錨桿支護(hù)的作用。一方面，要采取有效措施給錨桿施加較大的預(yù)應(yīng)力；另一方面，通過(guò)托板、鋼帶等構(gòu)件實(shí)現(xiàn)錨桿預(yù)應(yīng)力的擴(kuò)散，擴(kuò)大預(yù)應(yīng)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(qiáng)度、高剛度、高可靠性與低支護(hù)密度原則。在提高錨桿強(qiáng)度、剛度，保證支護(hù)系統(tǒng)可靠性的條件下，降低支護(hù)密</p&

13、gt;<p><b>　　三、結(jié)論 </b></p><p>　　加強(qiáng)煤礦井下巷道錨桿支護(hù)技術(shù)的研究，對(duì)其功能的發(fā)揮和使用壽命的長(zhǎng)短有著重要的影響。錨桿支護(hù)技術(shù)不僅保證煤礦井下巷道自身技術(shù)合理與安全，還減少了對(duì)施工周邊環(huán)境的影響。施工過(guò)程中，一定要加強(qiáng)質(zhì)量控制，做好監(jiān)督與檢測(cè)工作，同時(shí)，加強(qiáng)煤礦井下巷道理論研究，改進(jìn)施工工藝與施工方法，發(fā)展施工監(jiān)測(cè)技術(shù)，將是提高煤礦井下巷道施工

14、水平的核心與關(guān)鍵。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 康紅普,王金華,林健.高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力支護(hù)系統(tǒng)及其在深部巷道中的應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào).2012(12) </p><p>　　[2] 康紅普,姜鐵明,高富強(qiáng).預(yù)應(yīng)力在錨桿支護(hù)中的作用[J].煤炭學(xué)報(bào).2011(07) </p><