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楼主 | 收藏 | 举报 2020-03-16 14:15   浏览:1016   回复:0

地下煤矿采准巷道支护技术的研究与应用分析

   从我国的矿产资源分布情况来看,矿山企业的开采工作大部分在地下进行,多数开采区域逐渐向更深的方向发展,随着开采深度的不断增加,巷道在开采过程中会遇到复杂多变的情况,巷道内部受高应力的影响。尽管我国在矿山企业引进多种先进技术和设备,加大对开采的资金和技术投入,但仍然存在一定的支护问题。因此合理解决围岩易变性和稳定性差的问题,成为煤矿企业稳定健康发展的关键。 
  1 采准巷道的地质构造 
  5302综放工作面位于鲍店煤矿五采区的西部,工作面厚度8.36~9.00m,f=2.9五采区是以走向长壁采煤法布置的综放采区,采用多上山联合布置,工作面由北向南连续跨上山开采。采区位于小南湖向斜的南翼及核部,总体趋势为南高北低,走向长度2500m,倾斜宽度2000m。工作面北部切眼附近位于小南湖向斜核部,煤层走向变化较大;工作面南部设计停采线附近煤层倾角较大,最大为15 ?,中部及北部较平缓;小南湖向斜轴向为北59 ?东,向北东倾伏,为一宽缓向斜构造,向斜轴部煤层节理发育,破碎易冒落,低洼处易积水巷道支护难度较大。 
  2 巷道支护形成原因及理论 
  (1)煤矿开采过程中,地质条件对掘进作业的影响主要表现在煤层稳定程度、地质结构复杂程度,不同的地质条件对矿山产生不同的影响,掘进过程中褶皱出现频率较高,在煤层稳定和波动较少的区域对开采影响较少,褶皱紧密或一级褶皱发生较多时对开采产生较大的影响;水文地质条件按照侵蚀程度和堆积等水文地质作用,对矿山开采产生不同的影响。开采的不断深入,不同区域的地质条件各不相同,地质条件多为断层复杂地带,受水文和围岩应力的影响,容易发生围岩的变形,当顶板收到挤压时会发生前掘后修的情况,针对井下开采作业变形最为严重的是软岩,软岩具有膨胀性和易变形性,不稳定的顶板更加增加了开采的难度,随着开采深入的增加,巷道顶板处于未支护状态下容易发生底鼓,底鼓引发底板围岩变形,发生底鼓后会引起底板的内部移动,遇水则会发生膨胀甚至降低岩石的强度,被浸水后的围岩支撑强度明显下降,成为发生巷道变形的主要内部原因。 
  (2)煤矿企业重视开采的同时,也越来越重视开采的技术和理论,巷道支护理论众多,主要有强度强化论、新奥法和联合支护理论,在矿山开采中使用较多的是强度理论和新奥法,强化强度理论利用锚杆支护技术改善围岩的高应力,提高围岩的承载能力,围岩强度强化理论以巷道锚杆为基础,利用锚杆的支护作用改善围岩的应力状态,增加围岩自身的承载能力,保护岩体得到有效的提升;新奥法是多种支护技术的综合,通过对隐患围岩的加固,采取锚喷支护技术,从而有效提升围岩自身承载能力。 
  3 巷道主要支护类型的选择 
  煤矿开采支护技术多种多样,锚杆支护技术具有经济实用、防护性强的特点,从低强度到高强度的支护技术被广泛采用,在锚杆支护技术使用初期,支护强度较低,随着技术的发展和锚杆支护技术的应用,围岩出现不良情况可以随时得到控制,有效控制围岩的离层,降低发生裂纹的情况,有效提升围岩的强度,避免发生严重变形和拉伸。下面介绍几种常见的支护类型: 
  (1)U型钢可伸缩性支护技术。巷道受高应力发生严重变形时,可以通过金属支架预防巷道变形严重的问题,U型钢的可伸缩性可以根据围岩膨胀变形的严重程度,改变自身的伸缩性以适应围岩破碎和较大变形的巷道,U型钢具有结构简单和承载能力较大的特点,但投入成本较高,使用较少。 
  (2)锚注支护技术。巷道发生变形时采用多种支护技术,以锚注支护技术为主要方式,锚注支护是将锚杆、锚索和注浆支护相结合,利用注浆方式向岩体内部注浆加固,浆液可以渗入到有裂缝的岩体中,对已经受损的围岩进行固化,提高自身的承载能力,与传统的锚杆技术相比,锚注通过注浆实现岩体的进一步固化,为锚杆提高坚实的基础。锚注技术可以提高围岩自身的承载能力,提高岩体强度。 
  (3)联合支护技术。当开采巷道处于软岩状态下且支护困难是可以采用联合支护技术,通过分析实用巷道联合支护技术可以改变U型钢和工字型支护方式中存在的优缺点,既可以充分发挥U型钢的可伸缩性又可以改变围岩的变形作用,达到联合支护的目的,在支护过程中,如果单独采用单一的支护方式无法很好的控制围岩的支护条件,从而降低了支护能力,因为对軟岩的巷道支护技术可以采用提高自身承载能力的联合支护技术。 
  4 巷道支护技术应用问题及改进措施探究 
  受高应力的影响,软岩巷道是巷道中的主要类型,软岩具有遇水膨胀和易变形的特点,在风化作用下容易发生变形和抵抗力差的情况,是巷道中支护困难的一种类型,在巷道开采过程中,支护承载较大压力,难以掌握支护体的强度,岩体发生膨胀,巷道发生松动,降低支护的效果。针对软岩巷道中的诸多问题,可以通过二次支护方式和注浆支护的方式,增强支护体的强度,提高围岩的承载能力,采用科学的巷道支护技术,从整体上加固巷道的承载能力,提高对围岩的支护。
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