煤礦巷道錨桿支護(hù)技術(shù)及其發(fā)展

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1、煤礦巷道錨桿支護(hù)理論與技術(shù)及安全問(wèn)題太原理工大學(xué)采礦工藝研究所2012-7-7主要內(nèi)容錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展錨桿支護(hù)的基本理論錨桿支護(hù)構(gòu)件的作用錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法錨桿與錨索施工工藝影響錨桿支護(hù)效果的關(guān)鍵因素分析錨桿支護(hù)巷道冒頂成因及其對(duì)策我國(guó)煤礦錨桿支護(hù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展（展望）野川煤業(yè)井巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)、施工與監(jiān)測(cè)1錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展1.1巷道支護(hù)的重要性巷道支護(hù)是煤礦安全生產(chǎn)的重要保證。我國(guó)煤礦以井工開采為主，需要在井下開掘大量巷道，而且80%以上是煤巷、半煤巖巷，或?yàn)樗绍浧扑閲鷰r巷，或?yàn)橛鏊浕蛎?/p>

2、圍巖巷。確保巷道的安全、快速掘進(jìn)，確保巷道使用期間的暢通、與圍巖穩(wěn)定，確保巷道的支護(hù)與維護(hù)成本較低等，是建設(shè)安全高效礦井的一項(xiàng)重要工作，具有重要意義。1.2巷道支護(hù)技術(shù)的發(fā)展煤礦巷道支護(hù)經(jīng)歷了木支護(hù)、砌碹支護(hù)、型鋼支護(hù)到錨桿支護(hù)的漫長(zhǎng)過(guò)程。國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐證明，錨桿支護(hù)是經(jīng)濟(jì)、有效的支護(hù)形式。1.3錨桿支護(hù)的優(yōu)越性與棚式支架相比，錨桿支護(hù)具有顯著的優(yōu)越性。（1）可顯著提高巷道支護(hù)效果對(duì)不穩(wěn)定巖層起著懸吊作用。錨桿與巖體粘結(jié)在一起，提高了巖體的整體性。由于預(yù)緊力的作用，形成壓縮巖梁或壓縮拱，阻止了巖體的

3、離層作用，增大了巖層間的摩擦力，與錨桿本身的抗剪作用一起，阻止巖層間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，提高了巖層的承載能力。改變了巷道表面巖體的受力狀態(tài)，由二向受力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為三向受力狀態(tài)，提高了巖體的承載力。1錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展1.3錨桿支護(hù)的優(yōu)越性（2）變“被動(dòng)支護(hù)”為“主動(dòng)支護(hù)”棚式支護(hù)等待圍巖變形、破碎后支撐，承載。錨桿支護(hù)利用錨固劑、桿體、托板及各種構(gòu)件或噴層，通過(guò)預(yù)緊力和錨桿桿體的剛度，給圍巖一定的支護(hù)強(qiáng)度，與圍巖共同組成支護(hù)體系，并且隨圍巖變形，支護(hù)力不斷增加。（3）減少巷道維修量，特別是在困難與復(fù)雜條件

4、下錨桿支護(hù)能及時(shí)加固圍巖，減少圍巖變形，防止頂板早期離層和片幫。（4）簡(jiǎn)化回采工作面端頭支護(hù)和超前支護(hù)。為采煤工作面的快速推進(jìn)、產(chǎn)量與效益的提高創(chuàng)造良好條件。（5）提高掘進(jìn)速度（6）消除安全隱患棚架與頂煤之間出現(xiàn)空隙，易造成煤自燃；大斷面開切眼中安裝、回撤棚架和工作面上下順槽回撤支架時(shí)，易發(fā)生大面積冒落或傷亡事故。（7）降低支護(hù)成本，特別是減少初期投資采用錨桿支護(hù)，可以大量地節(jié)約鋼材、木材等材料，降低支護(hù)成本。（8）減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度（9）減少輔助運(yùn)輸量1錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展1.4我國(guó)煤礦巷道布置及

5、圍巖條件的變化趨勢(shì)——迫切要求發(fā)展錨桿支護(hù)隨著開采深度、開采強(qiáng)度與開采范圍的增加，巷道布置及圍巖出現(xiàn)了以下變化趨勢(shì)：（1）巖巷向煤巷發(fā)展傳統(tǒng)的巷道布置方式將開拓巷道和準(zhǔn)備巷道布置在巖石中，雖然有利于巷道維護(hù)，但帶來(lái)一系列問(wèn)題：巷道掘進(jìn)成本高，施工速度慢，增加了許多聯(lián)絡(luò)巷；掘進(jìn)出現(xiàn)大量矸石，給礦井輔助運(yùn)輸和地面環(huán)境造成極大壓力。隨著巷道支護(hù)技術(shù)的發(fā)展與支護(hù)水平的提高，巖巷布置已逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槊合锊贾?。特別是現(xiàn)代化礦井，巖巷占的比例已經(jīng)很少，幾乎沒(méi)有。（2）巖石頂板煤巷向煤層頂板巷道和全煤巷道發(fā)展綜采放頂

6、煤工作面要求回采巷道沿煤層底板掘進(jìn)，或沿厚煤層的穩(wěn)定層布置，巷道頂板是煤。隨著綜放開采技術(shù)的大面積推廣，煤頂巷道所占的比重逐年增加。一般情況下，煤相對(duì)于巖石比較松軟、破碎，顯然增加了巷道支護(hù)難度。此外對(duì)于特厚煤層開采和急傾斜煤層水平分層開采等條件，不僅巷道頂板與兩幫為煤層，有時(shí)底板也是煤層，屬全煤巷道，支護(hù)難度進(jìn)一步加大。（3）巷道從拱形斷面向矩形斷面發(fā)展拱形斷面雖然能夠改善巷道受力狀態(tài)，有利于巷道支護(hù)，但拱形巷道施工工藝比較復(fù)雜，成巷速度低，有時(shí)還需要破壞頂板，出現(xiàn)矸石。對(duì)于回采巷道，拱形斷面給

7、回采工作面端頭支護(hù)造成很大困難，阻礙工作面的正常推進(jìn)。而矩形巷道，除巷道受力狀況比拱形巷道差外，拱形巷道的缺陷基本都被克服。另外，在層狀破碎頂板條件下，巷道兩拱部的巖石不僅不能起到承載作用，還會(huì)成為支護(hù)的荷載。1錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展1.4我國(guó)煤礦巷道布置及圍巖條件的變化趨勢(shì)——迫切要求發(fā)展錨桿支護(hù)（4）巷道從小斷面向大斷面發(fā)展隨著回采工作面設(shè)備的大型化，開采強(qiáng)度與產(chǎn)量的大幅度提高，為了保證正常的運(yùn)輸、通風(fēng)及行人，要求的巷道斷面越來(lái)越大。煤層大巷的跨度已經(jīng)超過(guò)6m，斷面超過(guò)25m2；回采巷道寬度也達(dá)5

8、~6m，斷面達(dá)15~20m2；開切眼跨度超10m，斷面超過(guò)40m2；井底換裝硐室的寬與高均已達(dá)到10m，斷面積為100m2。巷道斷面積的增大，顯著增加了支護(hù)難度。（5）由單巷布置向多巷發(fā)展回采工作面開采強(qiáng)度和產(chǎn)量越來(lái)越大，要求的運(yùn)輸、通風(fēng)斷面逐年增加。特別是高瓦斯礦井，往往單巷布置不能滿足生產(chǎn)要求，出現(xiàn)了一個(gè)工作面布置3~5條，甚至更多巷道的多巷布置方式。多巷布置帶來(lái)了煤柱留設(shè)、巷道受到二次甚至多次采動(dòng)影響，增加了巷道維護(hù)的難度。（6）巷道埋深從淺部向深部發(fā)展我國(guó)煤礦開采深度以8~