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1、最新【精品】范文 参考文献 专业论文浅谈宁夏地区煤矿巷道支护技术的发展现状浅谈宁夏地区煤矿巷道支护技术的发展现状 摘 要：文章介绍了煤矿巷道支护类型，分析了巷道支护与围岩的相互作用关系，对目前主要的巷道支护理论进行了评价。重点介绍锚杆支护的全套技术，包括地质力学测试、锚杆支护设计、支护材料、施工机具与工艺、工程质量检测及矿压监测、特殊地质条件支护技术等。 关键词：煤矿；巷道；巷道支护；锚杆支护。 中图分类号： X752 文献标识码： A Talking about the current development in Ningxia coal mine roadway technology C
2、ha Jian1， Zhou jian Dong2 （1.Ren Jiazhuang coal Mine,Shenhua Ningxia coal industry Group Ningxia Yinchuan 750000; 2 Ren Jiazhuang coal Mine,Shenhua Ningxia coal industry Group Ningxia Yinchuan 750000） Abstract: The roadway support forms in coalmines were introduced, the interaction between supports
3、and rock surrounding roadways was analyzed, and the main roadway support theories were evaluated. The complete rock bolting technique was emphatically introduced, including geomechanics measurements, rock bolting design, bolting materials, construction implements and technologies, quality check and
4、monitoring support types for special geological conditions. Keywords: coalmine; roadway; roadway support; rock bolting. 宁夏地区的煤矿主要是地下开采，需要在井下挖掘大量巷道，保持巷道畅通和围岩稳定对煤矿建设与运行具有重要意义。随着现代矿井开采深度、广度不断提高，巷道埋深不断增加，地质条件日趋复杂，高地应力巷道、松软破碎围岩巷道、硐室等困难条件所占的比重不断增加，显著增加巷道的支护难度。 煤矿巷道支护经历了木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护的发展过程。多年来国内外的实践经验表
5、明，锚杆支护是经济有效的支护方式，与棚式支架支护相比，锚杆支护不但显著提高巷道支护效果，而且降低了支护成本。更重要的是锚杆支护进一步简化了采煤工作面端头支护和超前支护工艺，保证了安全生产，为采煤工作面的快速推进和煤炭产量的大幅度提高创造了良好条件。目前，锚杆支护技术已在国内外得到广泛应用，是煤矿实现高产高效必不可少的关键技术之一1。 1煤矿巷道支护形式 根据支护结构对围岩的作用方式可将煤矿巷道支护分为 4 类： 支护力作用在巷道围岩表面的支护方式，如支架、喷射混凝土、砌碹支护等；支护力不但作用在围岩表面，而且作用在围岩内部的支护方式，如锚杆与锚索支护；改善巷道围岩力学性质，提高围岩强度的加固方
6、法，如各种注浆加固方法；改善巷道围岩应力状态，使巷道处于应力降低区，如各种应力控制技术。 砌碹支护。砌碹支护是应用很早的支护方式，目前在一些矿井的硐室、大巷中仍然采用。按砌碹支护材料可分为：料石、混凝土砌块、现浇混凝土、现浇钢筋混凝土等。砌碹支护属于刚性被动支护，不仅支护成本高、施工速度慢，劳动强度大，而且不能适应围岩大变形。除特殊巷道和硐室，一般不宜采用。 棚式支架。棚式支护曾经是煤矿巷道的主要支护方式，在20世纪90年代初，这种支护所占的比重高达80%以上。按支护材料可分为木支架、钢筋混凝土支架及金属支架。棚式支架也属于被动支护，支架与巷道表面很难密切接触，控制围岩早期变形的能力差，在复杂
7、困难条件下支护效果差、成本高。棚式支架的用量在逐年减少，被锚杆支护逐渐替代。 锚喷支护。我国煤矿于1956年开始在岩巷中使用锚喷支护，至今已有50多年的历史。喷射混凝土可及时封闭巷道周边，实施密贴支护，减少水、风对围岩强度的影响。锚杆可及时支护围岩，起到主动加固作用，充分发挥围岩的自承能力。经过多年来连续不断的研究、试验与推广应用，锚喷支护技术无论在支护理论、支护设计，还是支护材料、施工机具与工艺、质量检测与矿压监测方面都取得了长足发展。锚喷支护已经成为岩巷首选的、性能优越的支护形式。 2煤矿巷道锚杆支护技术的发展现状 我国煤矿锚杆支护技术经历了从低强度、高强度到高预应力支护的发展过程。早期采
8、用的锚杆支护强度刚度低，支护原理上仍属于被动支护。1996-1997年我国引进了澳大利亚锚杆支护技术，高强度锚杆支护技术得到广泛认可。2005年以来，为解决深部高地应力、受强烈采动影响、沿空留巷等复杂困难巷道支护难题，又开发出高预应力、强力锚杆与锚索支护技术，真正实现了锚杆的主动、及时支护，大幅度减少了巷道围岩变形与破坏，支护状况发生了本质改变。目前，我国很多矿区煤巷锚杆支护率达到80 %。我国煤矿已经形成了有中国特色的煤巷锚杆支护成套技术体系，锚杆支护已经成为煤矿巷道首选、安全高效的支护方式2。 2.1锚杆支护理论的发展 随着锚杆支护技术的快速发展及大量应用，对锚杆支护的作用本质有了更深入、
9、更全面的认识。目前的锚杆支护理论归纳起来有3种模式：被动地悬吊破坏或潜在破坏范围的煤岩体；在锚固区内形成某种结构 ( 梁、层、拱、壳等 )；改善锚固区围岩力学性能与应力状态，控制围岩变形与破坏。通过不断深入的研究发现，锚杆支护的本质作用以第3种模式为主。同时，借鉴美国煤矿锚杆支护理论与实践经验，发现巷道开挖后立即支护，并施加足够高的安装力，即锚杆预应力，提高锚固体的刚度非常重3。 锚杆受力曲线可归纳为5种类型 (图1 )。曲线1对应锚杆预应力很低，属于被动支护，支护作用不明显；曲线5对应高预应力、强力支护，锚杆有效控制了煤岩体扩容变形，锚固区位移差很小；介于曲线1与5之间的曲线2、3、4，虽然
10、锚杆施加了一定的预应力，但都小于临界值，不能有效控制围岩早期的离层。根据对锚杆受力变化特征的分析，得出锚杆支护围岩响应曲线(图2 )。曲线15分别与图1对应。曲线5对应的高预应力、强力锚杆支护能有效控制围岩位移；曲线2锚杆破断之前围岩变形较小，锚杆破断后，围岩位移急剧增大；曲线3围岩发生较大位移后能趋于稳定；曲线4围岩发生较大位移后不能稳定，而且后期由于锚固力明显降低，围岩位移进一步加大，甚至失稳。根据上述分析，提出高预 应力、强力支护理论4。 图1锚杆受力变化曲线 图2锚杆支护围岩响应曲线 锚杆支护主要作用在于控制锚固区围岩的离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等扩容变形，将这种不连续变形控制到
11、最小，保持煤岩体的完整性、连续性，使围岩处于受压状态，减小煤岩体强度降低。 锚杆预应力及其扩散对支护效果起决定性作用。确定合理的预应力，并使其有效扩散是支护设计的关键。托板、钢带与金属网等护表构件在预应力支护系统中发挥极其重要的作用。 预应力锚杆支护系统存在临界支护刚度。支护刚度小于临界支护刚度，围岩将长期处于变形与不稳定状态；相反，支护刚度达到或超过临界支护刚度，围岩变形得到有效抑制，巷道处于长期稳定状态5。 锚杆支护对围岩弹性变形、峰值强度之前的塑性变形、锚固区整体变形等连续变形控制作用不明显，要求支护系统应具有足够的延伸率，使围岩的连续变形得以释放。 2.2 锚杆支护技术的发展 锚杆支护
12、成套技术包括地质力学测试与评估、锚杆支护设计、支护材料、施工机具与工艺、支护工程质量检测及矿压监测、特殊地质条件支护技术等诸多方面。 巷道围岩地质力学测试技术。针对围岩三要素：应力、强度及结构，我国开发出煤矿井下煤岩体地质力学快速测试系统，包括小孔径水压致裂地应力测量装置，钻孔触探法强度测定装置及矿用电子钻孔窥视仪。在全国多个矿区进行测量工作，获得了相关矿区井下地质力学数据，并分析了矿区地应力场、围岩强度与结构的分布特征及规律，为巷道布置与支护设计提供了可靠的基础参数。 锚杆支护设计方法。随着对巷道围岩地质条件复杂性与多变性的深入了解，以及数值计算在采矿工程中的快速发展与应用，动态性、系统性、
13、信息化的设计方法，即动态信息设计法得到普遍认可与应用。支护设计不是一次完成的，而是一个动态过程；初始设计采用数值模拟方法，通过多方案比较确定合理的设计参数；设计充分利用每个过程中提供的信息，实时进行信息收集、分析与信息反馈。 锚杆支护材料。锚杆支护材料包括杆体及附件、锚固剂、组合构件、金属网、锚索等。为了满足复杂困难巷道支护要求，开发出高强度螺纹钢锚杆支护系列材料。通过杆体结构与形状优化，更有利于提高锚杆锚固效果；通过开发锚杆专用钢材，达到高强度级别。并且，研制出系列树脂锚固剂，形成了高强度树脂锚固组合锚杆支护系统。 锚杆支护施工机具与工艺。锚杆支护施工质量和速度取决于施工机具与施工工艺。我国
14、单体锚杆钻机及配套机具已比较成熟，基本能够满足井下锚杆支护施工的需要。在锚杆、锚索预应力施加设备方面，引进和开发了大扭矩气动扳手、液压扳手，研制出与锚杆钻机配套使用的扭矩倍增器等机具。 锚杆支护施工质量检测与矿压监测。锚杆支护施工质量检测主要包括锚杆锚固性能和安装质量。开发出系列锚杆拉拔计，用于锚杆锚固力检测；研制出锚杆预紧力检测器具，用于锚杆安装质量检测。此外，还研制出声波锚杆锚固质量检测仪，用于锚固长度、锚固效果检测。 在巷道矿压监测方面，开发出各种测尺、测杆、测枪及收敛计，用于表面位移监测；顶板离层指示仪、多点位移计用于顶板离层和深部位移监测；锚杆测力计、测力锚杆用于监测锚杆受力分布与变
15、化；钻孔应力计用于煤岩体应力变化监测6。 锚固与注浆联合加固技术。根据煤矿巷道特点，开发出不同形式的注浆锚杆，包括普通注浆锚杆，内锚外注式注浆锚杆，外锚内注式注浆锚杆，可控压注浆锚杆等。对于极破碎煤岩体，还研制出钻锚注加固技术，将钻孔、注浆和锚固集于一体，解决了难成孔的破碎煤岩体加固难题。在小孔径树脂锚固预应力锚索的基础上，研制出树脂与注浆联合锚固锚索，兼有树脂锚固和注浆锚固锚索的优点。 注浆材料除常用的水泥基材料外，还开发出不同类型的化学加固材料，如聚氨酯、脲醛树脂及不饱和聚脂等，以适应不同的围岩条件。 3 结 论 煤矿巷道支护经历了木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护的发展过程。实践证明，
16、锚杆支护是经济、有效的支护技术，是煤矿实现高产高效生产必不可少的关键技术之一。 煤矿锚杆支护技术经历了从低强度、 高强度到高预应力、强力支护的发展过程。目前已开发出包括巷道围岩地质力学测试、动态信息支护设计、高强度与高刚度支护材料、快速施工机具与工艺、工程质量检测与矿压监测及锚固与注浆联合加固在内的锚杆支护成套技术，成为首选、安全高效的主要支护方式。 锚喷支护技术是我国煤矿成功应用采掘技术的又一次革命。它不仅保证了采煤工作面的安全、快速、高效推进，煤炭产量和效益的大幅度增长，而且深刻地改变了矿井的运行部署与巷道布置方式。 参考文献： 1 康红普,王金.华煤巷锚杆支护理论与成套术M.北京:煤炭工业出版社,2007. 2 董方庭,宋宏伟,郭志宏.巷道围岩松动圈支护理论J.煤炭学报,1994,19(1):21-32. 3 康红普,姜铁明,高富强.预应力在锚杆支护中的作用J.煤炭学报,200 7,32(7):673-678. 4 高富强.掘进工作面围岩应力分布特征及其与支护的关系J煤炭学报,2009,34(12):1585-1593. 5 王金华.高预应力强力支护系统及其在深部巷道中的应用J.煤炭学报,2007,52(7):1782-1792. 6 鞠文君.锚杆支护巷道顶板离层机制与监测J.煤炭学报,2000,25(S):58- 61.-最新【精品】范文