【word】 煤礦巷道錨噴支護(hù)質(zhì)量問題分析

1、煤礦巷道錨噴支護(hù)質(zhì)量問題分析建筑與工程lchiilaseienceandtechnologyreview煤礦巷道錨噴支護(hù)質(zhì)量問題分析楊德軍(四川省大竹縣觀音煤業(yè)有限責(zé)任公司)摘要】本文分析了錨噴支護(hù)技術(shù)的作用機(jī)理,針對相關(guān)問題進(jìn)行了分析探討,并提出了相應(yīng)的改良措施.關(guān)鍵詞煤礦巷道錨噴支護(hù)質(zhì)量措施中圖分類號:u45文獻(xiàn)標(biāo)識碼:a文章編號:1009913x(2010)200114011前言巷道錨噴支護(hù)是一項(xiàng)支護(hù)強(qiáng)度高,成巷穩(wěn)定,維護(hù)費(fèi)用少,支護(hù)成本低的支護(hù)形式.目前,多數(shù)大中型煤礦井下巷道支護(hù)普遍使用錨桿支護(hù)噴漿加強(qiáng)的方法,這種支護(hù)形式已在這些礦井中得到了廣泛認(rèn)可.但在為數(shù)不少的中,小型煤礦企業(yè)仍

2、然沒有認(rèn)識到巷道錨噴支護(hù)的優(yōu)越性,仍舊沿襲古老的砌碹和棚子支護(hù).造成這種局面的主要原因一是習(xí)慣了舊的工作方式,砌碹,架棚使用了多少年,從未想過對之進(jìn)行改變:二是對錨噴支護(hù)認(rèn)識不足,特別是對這種支護(hù)形式存有戒心,對它的支護(hù)安全性能有所懷疑:三是對錨噴支護(hù)推廣力度不夠.因此,有必要對錨噴支護(hù)形式的特點(diǎn),其本質(zhì)上的優(yōu)越性進(jìn)行深層次的探討.充分認(rèn)識巷道錨噴支護(hù)的優(yōu)勢,全面推廣錨噴支護(hù),降低巷道支護(hù)及維護(hù)成本,提高礦井整體效益.2錨噴支護(hù)的作用機(jī)理錨噴支護(hù)是錨桿和噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)的一種支護(hù)方法,它將錨桿和混凝土的作用有機(jī)的相結(jié)合,起到整體支護(hù),保護(hù)和加固圍巖,釋放圍巖變形等作用,為煤礦巷道提供了有效地

3、支護(hù)途徑,在實(shí)踐中得以廣泛的應(yīng)用.錨噴支護(hù)首先在支護(hù)形式和理論上有所突破,將被動(dòng)支護(hù)變?yōu)榉e極主動(dòng)地支護(hù)方式,有效地保持了圍巖的穩(wěn)定性和整體性:其次,錨噴支護(hù)可以最大化發(fā)揮圍巖自身的支撐作用,將圍巖從荷載轉(zhuǎn)化成為載體,有效地抑制了圍巖的位移和變形.最終使圍巖,錨噴層和錨桿形成一個(gè)有機(jī)的整體,在三者的共同作用下,圍巖巖體的整體性得以保持.3影響錨桿支護(hù)質(zhì)量的因素錨桿的支護(hù)作用主要是通過圍巖的相互作用來實(shí)現(xiàn)的.其表現(xiàn)形式為:徑向和切向錨固力的作用,以此來提高圍巖的穩(wěn)定性.目前錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì)方法主要有:工程類比法,理論計(jì)算方法和數(shù)值計(jì)算方法的結(jié)合.由于在支護(hù)設(shè)計(jì)理論研究方面還有許多的欠缺,在我國目前

4、主要是采用工程類比的方法進(jìn)行錨桿的初始設(shè)計(jì),在定量設(shè)計(jì)方面突破不大.在測試技術(shù)和手段,支護(hù)材料,支護(hù)的可靠性等方面與國外發(fā)達(dá)國家仍然有很大的差距.31錨桿材質(zhì)對支護(hù)質(zhì)量的影響錨桿常用的金屬材料多采用q235(a3)圓鋼作為錨桿桿體,其屈服強(qiáng)度為240mpa.這種材料的力學(xué)性能直接影響著錨桿的強(qiáng)度和可延伸性等力學(xué)性能,再加上加工工藝的局限性使其錨尾有效直徑比錨桿實(shí)際公稱直徑小1.8ml2.1mm,截面面積減少20%25%.大量研究表明,錨尾的受力十分復(fù)雜,不但承受軸向拉應(yīng)力,還要受到彎曲應(yīng)力的作用,工作條件惡劣,受力大,因此,要求錨尾的螺紋強(qiáng)度有效截面直徑不小于桿體的實(shí)際公稱直徑.采用高強(qiáng)度或者

5、超高強(qiáng)度金屬材料作為桿體材料,可以大大提高錨桿的力學(xué)性能.比如采用16鋼并對其進(jìn)行冷拉,滾絲處理,或者選用20mnsi鋼對其經(jīng)特殊工藝熱軋為左旋無縱筋螺紋鋼錨桿,可以使其屈服強(qiáng)度提高到650mpa,這樣會(huì)提高錨桿的適用范圍近年來,各國正大力發(fā)展高強(qiáng),超高強(qiáng)錨桿,破斷荷載一般為200kn300kn.例如澳大利亞研究的hs1045高強(qiáng)度錨桿用鋼等.3.2錨固劑對支護(hù)質(zhì)量的影響錨固劑材料原先都是采用快硬水泥錨固劑,這種錨固劑在使用過程中,存在水灰比難于掌握,凝結(jié)時(shí)間長,旌工難度大,人為因素影響波動(dòng)大等缺陷.錨桿與圍巖緊密接觸,可以使錨桿與巖體之問具備良好的傳力性能.采用樹脂錨固劑可以使桿體強(qiáng)度大大提

6、高,尾部螺紋強(qiáng)度基本上與桿體本身等強(qiáng).樹脂錨固劑可以縮短固化時(shí)間,安裝后15ram,樹脂固化程度就可以達(dá)到8o%一90%.與傳統(tǒng)錨固劑相比樹脂錨固劑具有:初錨力大,錨固可靠,超早強(qiáng),微膨脹,承載快,便于操作等特性,可以減少人為因素的影響,達(dá)到最佳的錨固效果.近年來隨著礦井開采深度的增加和地質(zhì)條件的不斷變化,使樹脂錨固劑的應(yīng)用研究也進(jìn)一步拓寬.3.3錨桿錨固形式對支護(hù)質(zhì)量的影響在我國煤礦巷道錨噴支護(hù)所選用的錨桿直徑大部分在14m20mm之問,鉆孔直徑在32mm42mm之間,這時(shí)端錨錨桿的桿體與鉆孔壁之問有15mm左右的空隙,空隙使得錨桿切向錨固力得不到充分的發(fā)揮.在采用全錨錨桿時(shí),錨桿與鉆孔壁之

7、間的空隙被錨固劑所填充,當(dāng)圍巖發(fā)生變形時(shí),全錨錨桿切向錨固力可以及時(shí)承載,起到支護(hù)巷道的效果.全長錨固錨桿與端錨錨桿相比具有以下優(yōu)勢:全長錨固時(shí),錨桿及圍巖的受力狀態(tài)好,實(shí)際錨固力大:全長錨固可以使錨桿具有較高的錨固力和抗剪能力:全長錨固能有效地提高錨桿支護(hù)ll4f科技博覽系統(tǒng)的剛度,限制圍巖變形的發(fā)生:全長錨固可有效地約束頂板圍巖的變形和位移.34”三徑”匹配不合理對支護(hù)質(zhì)量的影響“三徑”匹配不合理是指錨稈的直徑,孔徑,錨固劑直徑三徑匹配不合理.鉆孔的直徑與錨桿直徑相差過大或者過小時(shí)錨桿的錨固力就會(huì)很小.鉆孔直徑過大時(shí),錨桿不能有效地刺破樹脂藥卷和均勻地?cái)嚢杌旌襄^固劑:過小時(shí)錨固劑得不到有效

8、的空間,只有達(dá)到合理的匹配后才能獲得最大的錨固力.在保證能夠順利安裝的條件下,樹脂藥卷的直徑應(yīng)該盡量地增大,使其能夠充分固化,使錨桿獲得最大的錨固力.樹脂藥卷直徑較大時(shí)可以減少樹脂在孔中的原始長度,當(dāng)巷道高度較小時(shí)可以使錨桿安裝時(shí)有足夠的空間.由于”三徑”匹配不合理使煤巷錨桿支護(hù)失效形式主要有:錨桿與錨固劑同時(shí)沿著鉆孔壁滑動(dòng):錨桿可以從錨固劑中拔出:錨固劑被剪切破壞.35錨桿支護(hù)時(shí)間對支護(hù)質(zhì)量的影響煤礦巷道在開挖后,圍巖的受力狀態(tài)發(fā)生了改變,由原來的三向變?yōu)槎蚴芰顟B(tài),變形和位移開始加大.如果這時(shí)得不到及時(shí)支護(hù),就有可能對巷道的安全造成隱患,準(zhǔn)確把握支護(hù)時(shí)間,對于巷道支護(hù)效果至關(guān)重要,在工程

9、實(shí)踐中,一般從放炮到錨桿的安裝以不超過4h為宜,在一些穩(wěn)定性較差的巖層中,支護(hù)應(yīng)緊跟工作面,以不超過2h為宜.4煤礦錨噴支護(hù)中應(yīng)該采取的措施通過分析錨噴支護(hù)中存在的問題,提出了解決這些問題的一些措施,為錨噴支護(hù)的改進(jìn)與完善提供借鑒.主要途徑如下:a.完善錨噴支護(hù)的監(jiān)測工作.錨噴支護(hù)是一種隱蔽性很強(qiáng)的工程,只有完善錨噴支護(hù)的監(jiān)測工作才能確保巷道的安全可靠性.由于理論和技術(shù)條件的限制,錨噴支護(hù)技術(shù)必然存在支護(hù)不足區(qū)域,只有采用各種監(jiān)測方法,及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問題,才能最大限度地控制事故的發(fā)生.b.選擇合理的錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu).由于井下地質(zhì)條件復(fù)雜,巖體結(jié)構(gòu)多變,在應(yīng)用錨噴支護(hù)技術(shù)時(shí)必須根據(jù)具體情況分析,因地制宜

10、,制定合理的錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu).開發(fā)推廣適用性強(qiáng)的錨噴聯(lián)合支護(hù)形式,如錨噴網(wǎng)支護(hù),錨噴網(wǎng)加型鋼聯(lián)合支護(hù)等.c.進(jìn)一步研究錨噴支護(hù)機(jī)理,完善支護(hù)工藝.研究高強(qiáng)度噴射混凝土及高強(qiáng)度的錨桿,錨索等支護(hù)材料,以解決深部巷道錨噴支護(hù)問題.d.建立一套合理的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法.隨著新奧法,收斂約束法在國際上的流行,美國,澳大利亞等國采用了”地質(zhì)力學(xué)評估計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬進(jìn)行初始設(shè)計(jì)一現(xiàn)場施工,監(jiān)測一信息反饋,修改完善設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)方法.e.煤層巷道中采用錨桿與錨索聯(lián)合支護(hù)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng).由于煤礦綜放面回采巷道斷面大,圍巖松軟變形大,采用單一的錨桿支護(hù)已難以適應(yīng).在煤層巷道中采用錨桿與錨索聯(lián)合支護(hù),變得越來越普遍.錨桿與錨索聯(lián)合支護(hù)既能最大限度地發(fā)揮錨桿和錨索各自的支護(hù)性能