煤巷合理支護(hù)技術(shù)及施工工藝探討論文

1、煤巷合理支護(hù)技術(shù)及施工工藝探討論文煤巷合理支護(hù)技術(shù)及施工工藝探討論文摘要：研究了錨桿支護(hù)技術(shù)在煤礦掘進(jìn)巷道發(fā)展中的作用理論及施工設(shè)備的工藝要求，從而有效提高錨桿支護(hù)技術(shù)的運(yùn)作效率及施工的安全性。關(guān)鍵詞：掘進(jìn)巷道；錨桿支護(hù)；施工工藝在煤礦巷道掘進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)過(guò)程中，采用合理的支護(hù)技術(shù)會(huì)使煤礦生產(chǎn)得到有效的安全保障，同時(shí)也會(huì)促進(jìn)煤礦的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。目前煤礦開(kāi)采工作大多采用錨桿支護(hù)技術(shù)，同傳統(tǒng)的木支護(hù)技術(shù)及型鋼支護(hù)技術(shù)相比，煤礦開(kāi)采效率大大提高，具有安全高效的特點(diǎn)，在開(kāi)采過(guò)程中取得較為理想的效果。錨桿支護(hù)技術(shù)從整體效果來(lái)看，不斷提高中國(guó)的煤礦開(kāi)采水平及成巷進(jìn)度，節(jié)約了大量人力物力，取得較好的發(fā)展技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效

2、益，目前是中國(guó)現(xiàn)代化煤礦開(kāi)采技術(shù)發(fā)展的必要階段。1 錨桿支護(hù)的本質(zhì)作用錨桿支護(hù)技術(shù)的本質(zhì)是利用錨桿固定住巷道淺層的巖體，并實(shí)現(xiàn)承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。為了實(shí)現(xiàn)錨桿支護(hù)的作用效果，要保持錨桿加固的結(jié)構(gòu)完整性，避免出現(xiàn)大面積泄露或網(wǎng)兜現(xiàn)象；錨桿支護(hù)的重要作用是加固巖層結(jié)構(gòu)的承載力，通常會(huì)根據(jù)承載結(jié)構(gòu)內(nèi)壓的實(shí)際大小及預(yù)應(yīng)力的擴(kuò)散面積來(lái)判斷承載能力，錨桿支護(hù)必須具有良好的剛度及預(yù)應(yīng)力效果，預(yù)應(yīng)力的擴(kuò)散作用對(duì)支護(hù)技術(shù)有著重要的影響效果，比如留巷的巷道具有相對(duì)較大的承載能力，而動(dòng)壓巷道與靜壓巷道相對(duì)來(lái)說(shuō)承載能力較弱；承載結(jié)構(gòu)要有足夠適當(dāng)載壓的內(nèi)部煤層體，當(dāng)煤巖層發(fā)生較大強(qiáng)度的深巖來(lái)襲，要利用錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)控制深

3、巖強(qiáng)度破壞，而錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)能適當(dāng)?shù)叵蛲馔瞥稣w的承載結(jié)構(gòu)。此時(shí)應(yīng)該保持承載結(jié)構(gòu)的完整性，避免因失效的支護(hù)結(jié)構(gòu)而引發(fā)重大的冒頂片幫等事故，因此要控制錨桿支護(hù)在動(dòng)壓較強(qiáng)的煤礦巷道內(nèi)存在過(guò)長(zhǎng)的錨桿長(zhǎng)度，避免造成錨桿由于動(dòng)壓作用而發(fā)生斷裂，影響施工效果1。2 錨桿支護(hù)技術(shù)的作用原理及施工要求2.1 錨桿支護(hù)技術(shù)的理論分析為了更好地理解錨桿支護(hù)技術(shù)的作用原理，首先需對(duì)中國(guó)煤層周圍的巷道做大致的調(diào)查，比如煤礦周圍的巷道被破碎圍巖體包圍，不具有支撐作用，如果脫離了支護(hù)的支撐，圍巖體很可能脫落，此時(shí)具有懸吊作用的錨桿支護(hù)技術(shù)便發(fā)揮不出懸吊作用。通常錨會(huì)被固定在周圍巖層上，而錨桿支護(hù)技術(shù)就是靠懸吊作用將煤礦巷道

4、內(nèi)的圍巖體用錨桿懸吊起來(lái)，從而形成有效的支護(hù)效果。懸吊作用的原理是將煤層中下部不穩(wěn)定的巖層懸吊在上部堅(jiān)硬的巖層上，從而增強(qiáng)錨桿的拉力作用。錨桿支護(hù)技術(shù)通常也會(huì)應(yīng)用于組合梁理論和組合拱理論，中國(guó)煤層圍巖體多屬于層狀巖石，破碎程度較深的圍巖體一般會(huì)通過(guò)自身摩擦和相互擠壓的作用力而產(chǎn)生一定的穩(wěn)定狀態(tài)，在這種環(huán)境下，錨桿支護(hù)會(huì)起到一定的承載力，利用錨桿將圍巖體固定為一個(gè)整體狀態(tài)，從而增強(qiáng)承載能力。此時(shí)組合拱理論更適用于這種地質(zhì)環(huán)境，組合拱理論的作用原理能合理解釋圍巖體破碎后仍能處于穩(wěn)定狀態(tài)。比如在解決大面積巷道的支護(hù)措施，錨桿支護(hù)可利用組合拱理論將破碎圍巖體組合成一個(gè)整體，便會(huì)形成具有穩(wěn)定狀態(tài)的承載力

5、較強(qiáng)的拱形結(jié)構(gòu)，從而防止圍巖體因過(guò)度垮落而變形，為工作環(huán)境創(chuàng)造一個(gè)安全有效的運(yùn)作機(jī)制。隨著中國(guó)不斷加大對(duì)煤礦的開(kāi)采深度與進(jìn)度，相對(duì)完善的錨桿支護(hù)技術(shù)也在不斷適應(yīng)復(fù)雜多變的煤層，只有深刻理解錨桿的支護(hù)理論，才能有效把握煤礦巷道開(kāi)采工作的進(jìn)程，從而充分實(shí)現(xiàn)錨桿支護(hù)技術(shù)的作用理念。2.2 錨桿支護(hù)技術(shù)的施工要求錨桿支護(hù)的作用范圍較廣，但在實(shí)際施工中，要重點(diǎn)把握錨桿的具體施工要求，盡量減少系統(tǒng)誤差。比如首先確定錨桿孔的位置，錨桿孔需要提前控制到位，為了控制系統(tǒng)誤差，必須選取間距低于100mnfi軸向角度低于5°的錨桿孔，將錨桿孔長(zhǎng)度盡量控制在長(zhǎng)于錨桿體的有效長(zhǎng)度與低于錨桿體長(zhǎng)度有余30mm安

6、裝錨桿時(shí)要注意將錨桿直接對(duì)準(zhǔn)錨桿孔底，錨桿尾部剩余距離不能超過(guò)20mm保證錨桿安置妥當(dāng)，不影響安裝進(jìn)程。根據(jù)煤礦施工的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)在整個(gè)巷道掘進(jìn)工作面的范圍內(nèi)懸掛作業(yè)牌板，作業(yè)牌板的安置懸掛應(yīng)置于通風(fēng)照明處，方便施工人員監(jiān)督與排查。對(duì)于較為復(fù)雜的煤層區(qū)域，可實(shí)行特殊的.支護(hù)手段，比如具有強(qiáng)化功效的加密錨桿。在施工過(guò)程中，要重點(diǎn)排查出現(xiàn)問(wèn)題的煤層區(qū)域，控制危險(xiǎn)系數(shù)，保證在安全環(huán)境下作業(yè)，此時(shí)便要求對(duì)支護(hù)巷道的穩(wěn)固性及頂板支撐的錨桿進(jìn)行定期檢查與修護(hù)，比如煤礦巷道內(nèi)存在浮石，應(yīng)及時(shí)毀掉原有的錨桿鉆孔，并在此基礎(chǔ)上用型鋼材料做錨梁，同時(shí)安裝鋼筋混凝土錨桿；巷道內(nèi)經(jīng)常發(fā)生巖崩危險(xiǎn)，應(yīng)及時(shí)清理崩落的巖石

7、，用錨桿固定住煤礦巷道內(nèi)的下部，在錨桿支護(hù)下，可降低巖層再次崩落的頻率2。2.3 錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題煤礦巷道掘進(jìn)工作采用的支護(hù)技術(shù)經(jīng)歷了木支護(hù)、砌碹支護(hù)、型鋼支護(hù)及錨桿支護(hù)，顯然錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用效果強(qiáng)于其它幾種支護(hù)手段，主要從其支護(hù)材料、設(shè)計(jì)理念及檢測(cè)技術(shù)上可體現(xiàn)。錨桿技術(shù)可適應(yīng)較為復(fù)雜的巖層，支護(hù)破碎程度較深的圍巖層，使其整合為一個(gè)整體不至于脫落，新型組合錨桿支護(hù)不僅可起到懸吊作用，還能增強(qiáng)巖層承載力，從而提高了煤礦掘進(jìn)工作的安全性能。然而錨桿支護(hù)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，比如機(jī)械化程度不滿足現(xiàn)代煤礦掘進(jìn)巷道技術(shù)，機(jī)械化程度受到中國(guó)煤層地質(zhì)條件及掘進(jìn)設(shè)備影響較大。部分地

8、區(qū)發(fā)展不發(fā)達(dá)，煤礦錨固工作在空頂環(huán)境下使用手持式鉆機(jī)，不僅工作效率低，且危險(xiǎn)系數(shù)極高，稍不注意就會(huì)引發(fā)煤礦災(zāi)難。錨桿支護(hù)的配套技術(shù)也亟待完善創(chuàng)新，比如對(duì)煤層巷道進(jìn)行鉆眼工作，鉆眼過(guò)程會(huì)隨之出現(xiàn)大量水流與氣流，并沖出鉆孔內(nèi)的巖屑，對(duì)工作人員有極大的沖擊力，同時(shí)加大了施工難度。錨桿支護(hù)技術(shù)尚處于研究階段，一些實(shí)質(zhì)性問(wèn)題比如掘進(jìn)效率低、錨固作業(yè)匹配程度低等，作業(yè)匹配程度低就會(huì)影響掘進(jìn)效率，還可能損壞煤礦巷道的工作地板，因此，提升錨桿支護(hù)的作用機(jī)制，要從不斷提高作業(yè)之間的匹配度，從而有效提高作業(yè)工作效率。3 快速掘進(jìn)與支護(hù)一體化設(shè)備施工工藝研究前景錨桿支護(hù)技術(shù)最早發(fā)展于德國(guó)謝列茲礦，20世紀(jì)50年代中

9、國(guó)開(kāi)始在煤礦掘進(jìn)巷道中推進(jìn)錨噴支護(hù)技術(shù)，隨后吸收外國(guó)先進(jìn)的錨桿技術(shù)，其安全高效、高收益、低成本的優(yōu)點(diǎn)被人們所熟知，其應(yīng)用前景逐漸向著快速掘進(jìn)與支護(hù)一體化發(fā)展，經(jīng)過(guò)多年應(yīng)用探索，中國(guó)的錨桿支護(hù)技術(shù)逐漸擁有高端的支護(hù)材料、新穎的設(shè)計(jì)理念及高效的監(jiān)測(cè)技術(shù)。隨著中國(guó)不斷加大回采工作面的機(jī)械化水平，煤礦采掘工作跟不上回采工作面的推進(jìn)步伐，這就導(dǎo)致煤礦開(kāi)采面臨現(xiàn)實(shí)的發(fā)展難題，從而降低了煤礦巷道掘進(jìn)的工作效率，也拉低了煤礦工業(yè)的經(jīng)濟(jì)需求。中國(guó)現(xiàn)階段采用的錨桿技術(shù)是綜合掘進(jìn)機(jī)械化的普通作業(yè)性質(zhì)，利用綜掘機(jī)綜采煤，膠帶機(jī)運(yùn)送煤，多為人工操作的單體錨桿鉆機(jī)。該巷道掘進(jìn)配套技術(shù)自動(dòng)化程度較低，一般掘進(jìn)深度每月平均為

10、300mm最好的情況也是低于800nl掘進(jìn)效率并不能滿足現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)需求。一般造成掘進(jìn)效率低的主要原因是快速掘進(jìn)與錨桿支護(hù)技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)一體化，且支護(hù)時(shí)間相對(duì)于割煤時(shí)間較長(zhǎng)，回采工作面的割煤時(shí)間大約占17%34%，支護(hù)時(shí)間高達(dá)67%。隨著中國(guó)不斷引進(jìn)外國(guó)先進(jìn)的支護(hù)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，逐漸實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)與支護(hù)一體化，從而有效提高了煤礦月進(jìn)尺度，其中在神東礦區(qū)大柳塔礦實(shí)現(xiàn)了連續(xù)采煤機(jī)與錨桿臺(tái)車的推進(jìn)使用，采掘尺度為月進(jìn)尺1500m這無(wú)疑是堅(jiān)定中國(guó)新型錨桿支護(hù)技術(shù)的支持態(tài)度。由于外國(guó)的掘進(jìn)配套模式并不完全滿足中國(guó)的煤層開(kāi)采條件，而要實(shí)現(xiàn)月進(jìn)尺高于800m的巷道快速掘進(jìn)設(shè)備及配套的施工工藝，必須在了解中國(guó)煤礦復(fù)雜條

11、件的基礎(chǔ)上，研究適合中國(guó)煤礦條件的掘進(jìn)配套模式3-5。4 結(jié)語(yǔ)錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，是中國(guó)發(fā)展較為前端、經(jīng)濟(jì)前景較為發(fā)達(dá)的高新技術(shù)。錨桿支護(hù)技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)支護(hù)技術(shù)的不足之處，在安全性質(zhì)、經(jīng)濟(jì)效益及運(yùn)作效率等方面均發(fā)揮了重要作用。面對(duì)中國(guó)復(fù)雜多樣、開(kāi)采強(qiáng)度大及開(kāi)采深度大的煤巷來(lái)說(shuō)，盡管錨桿支護(hù)技術(shù)的作用范圍較大，但更需要開(kāi)發(fā)新型的支護(hù)技術(shù)，針對(duì)不同性質(zhì)的地質(zhì)情況，應(yīng)采用相應(yīng)的錨桿材料及施工工藝，這樣才能有效提高生產(chǎn)效率，取得良好的支護(hù)效果，為安全生產(chǎn)提供了保障。參考文獻(xiàn)：1胡濱.全長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力錨桿樹(shù)脂錨固劑力學(xué)性能研究D.北京：煤炭科學(xué)研究總院，20132康紅普.煤巷錨桿支護(hù)動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)法及應(yīng)用J.煤礦