采礦工程中煤礦深部巖巷圍巖穩(wěn)定研究范文

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摘要:

采礦工程中煤礦深部巖巷圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)關(guān)乎煤礦相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，本文通過對(duì)控制圍巖穩(wěn)定性關(guān)鍵的介紹分析了控制圍巖穩(wěn)定性的支護(hù)技術(shù)。

關(guān)鍵詞:

圍巖穩(wěn)定性;支護(hù)技術(shù)

隨著我國(guó)工業(yè)發(fā)展對(duì)煤礦資源需求的不斷增加，煤礦資源的開采深度越來越深入，在開采由淺入深的情況下巷道常常會(huì)變形或底鼓，這都大大影響了巷道圍巖的穩(wěn)定性，也給開采工作帶來不安全因素。控制圍巖的穩(wěn)定性是保證煤礦開采順利進(jìn)行的要求。影響圍巖穩(wěn)定性的主要是圍巖的結(jié)構(gòu)面，因此，控制圍巖穩(wěn)定性要求對(duì)圍巖的結(jié)構(gòu)面和應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行研究。隨著煤礦深挖的進(jìn)行，圍巖體所受的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，應(yīng)力變化后會(huì)使圍巖的劣化程度變快，圍巖體產(chǎn)生裂縫會(huì)不斷擴(kuò)散，從而影響到圍巖的穩(wěn)定性。因此，保護(hù)圍巖的穩(wěn)定性要求在深部煤礦開采中注意做好支護(hù)工作。對(duì)圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行支護(hù)也需要遵循一定的原則，在科學(xué)合理性的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

1控制圍巖穩(wěn)定性的關(guān)鍵

1．1圍巖周圍應(yīng)力的減小控制圍巖穩(wěn)定性的要從圍巖的實(shí)際情況出發(fā)，針對(duì)煤礦中的高應(yīng)力巷道，如果單從圍巖性質(zhì)著手單純地采用支護(hù)手段則可能難以有效控制巷道圍巖變形，同時(shí)單純的以支護(hù)技術(shù)采用為方法也可能帶來形成較高的支護(hù)成本。因此，對(duì)圍巖穩(wěn)定性控制中的圍巖應(yīng)力減小方向采取措施時(shí)要注重從圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移的角度出發(fā)，從而有效控制圍巖穩(wěn)定性。減小圍巖應(yīng)力的方法具有科學(xué)合理性，它是在現(xiàn)階段采礦技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理化改進(jìn)，在相應(yīng)的位置構(gòu)建圍巖軟弱區(qū)對(duì)巷道圍巖的應(yīng)力進(jìn)行轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)巷道圍巖穩(wěn)定性的控制。

1．2增強(qiáng)圍巖強(qiáng)度增強(qiáng)圍巖的強(qiáng)度關(guān)鍵在于錨桿，在整個(gè)的支護(hù)措施中錨桿就是起到增強(qiáng)破碎圍巖巷道的圍巖強(qiáng)度，在錨桿支護(hù)能力提高的情況下錨固體的極限強(qiáng)度更大，錨固體的殘余強(qiáng)度也更大，從而在此基礎(chǔ)上提高了巷道圍巖的支護(hù)能力，起到有效控制圍巖穩(wěn)定性的效果。增強(qiáng)圍巖強(qiáng)度還要注意到對(duì)破碎深部巖巷圍巖的注漿加固，對(duì)破碎圍巖的加固可以有效提高錨桿錨固體以及巖體的強(qiáng)度，在注漿時(shí)起到隔絕空氣和水的效果可以防止圍巖收到空氣和水的侵蝕，從而起到有效收稿日期:2016－01－08作者簡(jiǎn)介:杜劍(1984－)，河南新安縣人，畢業(yè)于河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè)，助理工程師，義馬煤業(yè)集團(tuán)公司總調(diào)度室工作。的支護(hù)加固效果。在對(duì)圍巖進(jìn)行強(qiáng)度增加時(shí)要更多注重關(guān)鍵部位的加固，對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行注漿或者支護(hù)加強(qiáng)可以提高錨桿錨固體以及圍巖的殘余強(qiáng)度，從而有效減緩巖體的變形和破碎，進(jìn)而起到控制圍巖穩(wěn)定的效果，圍巖加固的關(guān)鍵部位在兩幫和底角。

1．3發(fā)揮圍巖本身承載能力在控制圍巖穩(wěn)定性時(shí)應(yīng)該圍繞著發(fā)揮圍巖本身承載能力來進(jìn)行，這種要求下主要分全斷面支護(hù)、可縮性支護(hù)和二次支護(hù)三種。在全斷面支護(hù)中要求對(duì)煤礦深部巷道的圍巖的支護(hù)做到全方位的要求，因?yàn)橹ёo(hù)中需要承受的荷載壓力都是來自于圍巖變形造成的，因此支護(hù)需要對(duì)巷道的四周全方位進(jìn)行，對(duì)底板的支護(hù)也很關(guān)鍵，否則可能會(huì)造成底鼓導(dǎo)致整體支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力不足，難以形成有效支護(hù)。可縮性支護(hù)時(shí)針對(duì)于當(dāng)圍巖變形壓力過大時(shí)剛性支護(hù)無法適應(yīng)，難以起到承載效用。巷道支護(hù)主體結(jié)構(gòu)采用可縮性支護(hù)可以在圍巖變形壓力過大時(shí)，通過可縮讓壓進(jìn)而減小支護(hù)受力達(dá)到穩(wěn)定支護(hù)的效果。對(duì)巷道圍巖進(jìn)行二次支護(hù)是保持圍巖穩(wěn)定性的要求，由于圍巖變形的速度快和巷道變形大的原因，對(duì)圍巖進(jìn)行一次支護(hù)難以具有持久支護(hù)的效應(yīng)，因此要求進(jìn)行二次支護(hù)。對(duì)圍巖的二次支護(hù)要根據(jù)工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果以最有效的支護(hù)時(shí)間實(shí)施。

2煤礦深部巖巷穩(wěn)定性控制支護(hù)技術(shù)

2．1錨桿支護(hù)技術(shù)錨桿支護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵在于錨桿所具備的四個(gè)方面的特性，在錨桿支護(hù)技術(shù)實(shí)施中要從錨桿特性著手針對(duì)性地進(jìn)行支護(hù)措施實(shí)施。高預(yù)拉力、高強(qiáng)度、高剛度和高錨固點(diǎn)在錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用中具有不同的作用。在預(yù)拉力提高到一定程度時(shí)，可以在減小或錨固范圍內(nèi)的巖層離層的同時(shí)，在巷道頂板形成梁結(jié)構(gòu)或在整個(gè)巷道表面形成承載殼結(jié)構(gòu)，從而使巷道上方的應(yīng)力轉(zhuǎn)移到巷道側(cè)面，起到維護(hù)巷道頂板穩(wěn)定性和對(duì)片幫的控制作用。錨桿支護(hù)技術(shù)的高強(qiáng)度特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)高阻讓壓的工作狀態(tài)，對(duì)控制圍巖穩(wěn)定性具有實(shí)際意義。高剛度材料組件可以促進(jìn)螺栓載荷的擴(kuò)散，且可以承受強(qiáng)烈動(dòng)壓的影響，起到對(duì)巷道圍巖變形的有效控制。

2．2注漿錨索加固注漿錨索加固技術(shù)是從實(shí)際技術(shù)實(shí)施中得出的改善圍巖物理學(xué)性能，提高圍巖穩(wěn)定性的方法。圍巖的加固時(shí)利用注漿方法把圍巖的弱面充實(shí)，使其和圍巖的巖體膠結(jié)成為一個(gè)整體，從而提高圍巖的整體的穩(wěn)定性和承受壓力的性能。在實(shí)際技術(shù)的實(shí)施中，注漿錨索加固在起到應(yīng)有效果的同時(shí)還可以降低支護(hù)成本。通過對(duì)支護(hù)體不同部位的注漿加固可以起到不同的作用，注漿錨索具有密封圍巖縫隙使其隔離空氣和水的作用，還可以將松散破碎圍巖膠結(jié)提高圍巖整體性穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn);注漿錨索加固可以使荷載均勻作用在噴層和支架上能夠承受應(yīng)力集中帶來的壓力;對(duì)圍巖縫隙的充填形成多層組合拱結(jié)構(gòu)，起到擴(kuò)大承載有效范圍提高承載能力的作用;注漿錨索加固可以使錨桿變長(zhǎng)使多層組合拱形成整體，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性;注漿的方法會(huì)使支護(hù)結(jié)構(gòu)面加大，降低了整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的應(yīng)力，可以承受更大荷載，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承受能力。

2．3底板主動(dòng)卸壓卸壓槽的方向、深度、寬度和形狀與開巷的間隔時(shí)間都能使影響卸壓能力的因素，底板主動(dòng)卸壓技術(shù)的應(yīng)用主要是通過地板中部卸壓槽使底板應(yīng)力分布產(chǎn)生改變，使底板應(yīng)力想圍巖深層轉(zhuǎn)移，這種方法可以使巷道淺部圍巖承受的應(yīng)力減少，通過淺部圍巖承受應(yīng)力的減小可以起到控制巷道變形和毀壞，使巷道圍巖的承受能力得到增加。這種情況是巷道圍巖深部承載力得到調(diào)動(dòng)，從而使巷道圍巖的承載力得到加強(qiáng)。

2．4巖巷幫頂協(xié)同支護(hù)在巷道圍巖穩(wěn)定控制的支護(hù)技術(shù)中，巖巷幫頂協(xié)同技術(shù)是通過深部巖巷幫頂實(shí)現(xiàn)的，巷道圍巖的協(xié)同支護(hù)理論是對(duì)圍巖錨固理論、圍巖支護(hù)理論和圍巖承載機(jī)理理論和技術(shù)的吸收和改善，同時(shí)，圍巖幫頂協(xié)統(tǒng)支護(hù)是基于協(xié)同的基本原理和方法進(jìn)行的，在實(shí)際的實(shí)施中，使各個(gè)子系統(tǒng)之間和子系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)同作用得以利用從而產(chǎn)生巖巷幫頂協(xié)統(tǒng)支護(hù)技術(shù)。通過巷道圍巖支護(hù)系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)之間和子系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)同為目標(biāo)進(jìn)行錨固參數(shù)在設(shè)計(jì)上的優(yōu)化，從而提高錨固構(gòu)件和整個(gè)錨固結(jié)構(gòu)的物理學(xué)性能，達(dá)到協(xié)同支護(hù)的效果，使巷道圍巖錨固結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)得到有效改善，從而使巷道圍巖的應(yīng)力集中減少使圍巖較大變形也得以減少。在深部巖巷幫頂協(xié)同技術(shù)的基礎(chǔ)上可以有效達(dá)到提高圍巖錨固結(jié)構(gòu)承載能力的目的，同時(shí)可以提高錨固結(jié)構(gòu)抗變形的能力和整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高巷道圍巖穩(wěn)定技術(shù)實(shí)施的效果給整個(gè)支護(hù)技術(shù)的實(shí)施提供技術(shù)上的支持。

3結(jié)語

現(xiàn)階段，對(duì)煤礦深度巖層的開采要求深度巖層巷道圍巖具有一定的穩(wěn)定性，這樣才能保證煤礦開采工作的順利進(jìn)行。對(duì)圍巖穩(wěn)定性的控制要在一定的原則基礎(chǔ)上進(jìn)行，需要注重圍巖穩(wěn)定控制中的關(guān)鍵點(diǎn)以及圍巖穩(wěn)定控制支護(hù)技術(shù)，才能使巷道圍巖穩(wěn)定性有一定保障。

參考文獻(xiàn):

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作者：杜劍 單位：義馬煤業(yè)集團(tuán)公司