高强支护

2024-10-07

高强支护（精选8篇）

高强支护篇1

引言:中国社会经济快速发展带动了能源的消耗量逐年增加,国内煤炭作为主要能源之一,不但满足各行业的实际需求,同时是中国电力行业的主要动力来源。作为一种不可再生的资源,煤炭能源的重要价值、有效利用需要引起社会大众的关注。煤炭行业的开采挖掘等方面的安全性较为关键,采煤进程中,巷道越深,对应危险性越高,整体煤矿的稳固性越差,因此高强支护技术的发展得到相关学者的关注,在煤矿掘进施工中发挥着重大作用。

1 高强支护技术理论分析

1.1 高强支护技术概述

传统煤矿开采行业中,由于开采力度小、土层浅,相应高强支护技术未受到足够重视。现阶段,随着煤矿开采的工艺技术逐渐深化、机械设备逐渐完善,同时社会需求量逐年增加,煤炭开采的深度得到了增长,为了保证大众安全,需要充分加强高强支护技术的应用,从而提高相关作业人员的安全性、开采煤炭的高性能要求。现阶段,国内多数矿区借助高强支护手段进行采矿处理,针对地理区域条件复杂、土层结构薄弱地区,更需要加强该技术的应用。

高强支护技术是指组合使用锚杆、锚索、钢丝网、钢带以及喷砼等支护技术中的两种或几种进行支护,广泛应用在一些地质构造复杂,并且具备顶软、底软以及煤层软等的特性的煤矿开采地区。

高强支护技术包括下述几点:第一、煤矿深度越大,对应稳定性越差,高强支护技术可以有效加固煤矿的巷道,提高岩壁、周边环境的支撑作用。第二、该技术施工操作难度小、成本低,对周边环境不会引起负面效应,为此,该技术的应用范围较为广阔。第三、高强支护技术对材料要求低、零部件组装便捷,材料、零部件的携带较为简便,相应的降低了相关工作人员的劳动强度。第四、高强支护技术充分加强了巷道性能,降低了后期维护检修作业量,成本低,对煤矿企业的经济效益具有积极影响。煤矿采掘中应用高强支护技术的支护断面图如图1所示。

1.2 高强支护技术的基本原理

高强支护技术在巷道中应用较为频繁,选择设计操作环节中,需要进行巷道实际情况的勘察分析,保证巷道的后期维护效果良好。一般操作中,煤矿开采前需要进行高强支护操作,借助主动支护可实现高强支护的作用。从主动支护的角度出发,对应锚杆长度、承载力需要相应提升。

通常情况下,在煤矿巷道的顶部位置设置高强支护。这样,如果出现最大预应力,高强支护可以自动开启预应力的承载结构,有效增加巷壁的抗压能力和抗变形能力,从而使加固煤矿巷道的目的得以实现,因此,也有人将高强支护装置称为预应力承载梁。应用高强支护技术可以将应力不断传递出来,利用应力可以将部分垂直应力抵消掉,在最大程度上降低围岩强度,有效控制岩壁变形,进而使巷道的稳固性得到强化,最终提高施工环境的安全性。

2 高强支护的应用

为了发挥高强支护的功效,需要对支护方案进行全面统计规划,综合掘进现场条件、勘察资料等进行设计操作,保证满足现场需求,降低煤矿采掘操作中的隐患危机。国内煤矿开采深度越来越高,对应深层地质条件的复杂度不断增加,理论研究方面尚未对地下深层的变动规律全面掌控,同时国内煤矿开采技术较为落后,为了提高高强支护技术的有效性、安全性,需要充分结合当前理论知识,对地质变动规律充分预测分析,同时积极采集深层地质变动相关数据。当前很多自然地质条件特殊的地区缺乏高强支护技术运用的相关数据,如沿空巷道与高应力巷道等,这些地区的高强支护技术尚且没有得到广泛应用,在高应力情况下,此类巷道顶部会发生相对强烈的变形,巷道内会出现一些收缩变形等问题,继而影响巷道正常使用。

3 高强支护的创新性分析

中国煤炭行业中事故多发,死亡率较高,据相关统计结果表明顶板事故的发生几率高、危害作用大,致死率为50%,顶板主要危害来源于巷道的牢固度过低。为此,加强高强支护技术的全面应用,具有一定的安全效应,其创新性分析如下。

第一、高强支护中,需要全面发挥巷道周边围岩的承载作用力,保证其预应力满足要求,实现主动支护的目的;第二、煤矿开采中,高强支护技术需要综合现场条件、周边水文地质要素等进行计算,借助理论知识实现支护方式的科学选取,为了保证安全性,投入工程前可进行预实验处理,从而验证计算结果、实际数据的匹配程度,最大强度的发挥高强支护作用;第三、高强支护的联合处理可降低地质应力的危害,巷道作为煤矿与外界空间的主要连接渠道,对矿区作业人员的安全具有重大影响,提高巷道稳定性就是提高相关作业人员的安全性,对井下操作安全、操作效率具有核心影响效应,需要引起相关管理人员的重视。

4 结语

综上分析,煤炭行业的供应对中国工业发展具有推动作用,为了保证社会经济稳定发展,需要充分加强煤炭能源的供应需求。同时电力行业而言,煤炭作为主要燃料,其需求量随着耗电量的增加有所提高。为此,加强煤炭行业的科学发展,提高其安全管理意识是当下主要任务。浅层煤炭资源已经开采过渡,加强深层煤炭资源的开挖是大势所趋,为此,充分加强高强支护技术的应用,对煤炭开采行业的科学发展具有指导性作用。

摘要：本文针对高强支护技术的理论基础、应用价值、工作原理等进行了详细分析。

关键词：高强支护技术,采煤掘进,原理

参考文献

[1]赵金伍.高强支护在采煤掘进过程中的技术应用[J].黑龙江科技信息,2014,2(1):123-125.

[2]刘晓恒,王凯,江帅.煤矿掘进巷道锚杆支护方式的应用与分析[J].煤矿机电,2013,2(2):55-57.

高强支护篇2

【关键词】近距离煤层；顶板稳定；高强预应力

老母坡煤矿2#、3#煤层的埋藏深度在200m左右，3#煤层位于2#煤层下方2.20～9.97m，平均7.57m，属于近距离煤层。开采3#煤层时，采用沿空留巷技术。为使留巷成功，3#煤层巷道掘进时，必须采用科学可靠的支护体系，确保巷道顶板的稳定并控制围岩的变形量。为此，在悬吊理论、组合梁（拱）理论、围岩强度强化理论等理论基础上，针对老母坡煤矿近距离采空区下留巷地质条件，提出了顶板预应力控制思想和离层控制理论，并形成了高强预应力支护技术及配套产品，本文将对此做简要介绍。

传统的锚杆支护为低强度、低初锚力的支护系统，而煤巷高强预应力支护技术强调的则是高强度、低初锚力。其原理是在安装时依靠锚杆对顶板弱面实现有效约束，施加强预应力消除顶板离层，是一种高强支护系统。该系统中所叙述的锚杆预拉力与初锚力概念的不同，二者虽然都是锚杆初始径向作用力，但锚杆预拉力更大，超过顶板松动岩层的自重，而且依靠较高的锚杆预拉力能够使围岩与锚杆形成统一的预应力承载结构。从高强预应力的思路出发，近几年发展了很多新型支护手段，同时大扭矩钻机也得到了大力的开发和推广，为主动支护的实现提供了更为广泛的技术支持，也克服了高强锚杆支护使用中存在的主要安全和技术缺陷。目前老母坡煤矿实施的高强预应力支护技术分为高性能预拉力锚杆支护技术、小孔径钢绞线预拉力锚索梁技术和高预拉力钢绞线桁架系统三种类型，笔者将分别进行介绍。

1.高性能预拉力锚杆支护技术

高性能预拉力锚杆支护技术能够让围岩与支护构件形成统一的承载体，消除围岩弱面并控制顶板离层。为实现高性能、高预拉力，除了要开发新型的高性能预拉力锚杆，也必须研制与其相适应的护表构件。本系统中相配套的是新型M型钢带，并结合锚网形成锚带网的支护形式。

1.1新型高性能预拉力锚杆

目前，我国的锚杆和使用中仍存在诸多问题，包括锚杆体的材质，护表构件的加工和安装，实现高强锚杆预拉力的夹具的研制等，针对这些问题，我矿对于新型高性能预拉力锚杆的技术指标和加工提出了6个方面的要求，具体如下：

（1）为实现高强度、高延伸率，锚杆杆体采用20MnSi无纵筋左旋螺纹钢加工而成，除了强度和延伸率性能满足条件外，钢筋表面固有凸纹，制作杆体时可以一次成型，也能满足阻力和锚固的要求；

（2）为使护表构件（螺母、托盘、钢带等）的强度与杆体相匹配，采用等强度或增强加工新工艺，实现各构件的尺寸和强度相当；

（3）为改善锚杆外端部螺母的受力状态，安装时采用双重垫圈，其中一个采用尼龙垫圈，作用是减小螺母与托盘间的阻力，更好的施加预拉力，另一个采用凹形垫圈，其作用是调整杆体端部的受力状态；

（4）为实现扭矩螺母的快速安装，采用新型的机械安装结构；

（5）锚杆预拉力的大小及施工质量，可以通过垫圈的变形程度及状态进行直观监测；

（6）为适应高强度、高延伸率的杆体的性能要求，研发了相配套的新型附件，包括M型托盘配套顶板M型钢带、槽型托盘配套帮用的Π型轻型带钢等，这些附件不但性能优越，可以改善锚杆整体的受力情况，而且用料更省，分为多种系列，各系列规格不同，可以满足不同施工条件的要求。

此种锚杆最突出的性能是可以实现高预拉力，因此可以称其为高性能预拉力锚杆，几种典型的成品如图1所示。与传统的高强锚杆相比，其性能优势主要有两个方面：

图1 几种新型的高性能预拉力锚杆

（1）单套高性能预拉力锚杆破断力180kN以上，预拉力可以达到20～30kN；初始支护强度能够达到30～45kN/m2，在合理的施工条件下，即施工循环短、支护及时的条件下，能够超过松动岩体的重量，消除围岩弱面及顶板离层。因此，此类锚杆的可靠性更高。

（2）新型的扭矩螺母机械安装结构可以实现锚杆的快速安装，双垫圈可以在减小螺母与托盘间的摩擦力的同时保证高强度的预拉力，而且根据垫圈的变形状态和变形程度可以直观判断施工质量，便于现场的施工管理。

1.2新型M型钢带

新型M型钢带，如图2所示，与国外普遍采用并在我国广泛推广的W型钢带相比，该钢带具有如下几个优点：①其抗弯截面模量为W型钢带的3倍左右；②高翼缘形断面，抗撕裂性好，解决了W型钢带在高低压煤巷使用容易撕裂的缺陷；③两个方向的截面模量差别大，向下截面模量是向上的2.75倍，因此很容易与顶板密贴，同时向下截面模量很大，能有效控制锚杆间的围岩松动，维持顶板预应力结构效应。通过调整厚度，M型钢带已形成系列产品，可以适应不同地质条件、不同支护强度的要求。

2.小孔径钢绞线预拉力锚索梁技术

钢绞线的优点是可以不受巷道高度和尺寸的限制，而且延伸率变化较大，采用适当的机具能够实现50～150kN范围预紧力的自由调节，能够充分调动深部围岩的主动承载性，实现承载体的统一及高强行，因此小孔径钢绞线预拉力锚索在煤巷中得到了越来越广泛的应用。

图2 M型钢带

老母坡煤矿在原有的小孔径预拉力锚索基础上，进一步开发了预拉力锚索梁技术、双斜拉锚索技术和帮部锚索加固技术，确保锚固范围的同时实现不同强度的预张力和锚索布置方式，拓宽了顶板控制的技术手段。

当顶板条件较为复杂时，为配合预拉力锚杆共同支护，锚索的使用强调低张（预拉力60～80kN）、短锚（锚固范围一般不宜超过5.0～6.0m）、适当滞后的原则，对适当滞后的安装方式也作了明确要求，极大地控制了锚索破断、退锚等现象的发生，弱化了锚索刚度过大、不适应围岩变形的缺陷。

3.高预拉力钢绞线桁架系统

针对顶板松动范围大，地质异常带等特殊地段，利用巷道围岩变形规律，将处于受压状态的巷道两肩窝深部岩体作为锚固点和支护结构的基础，通过高强度的预应力钢绞线传递张拉力，直接作用于顶板锚固区围岩，控制厚层复合顶板离层，形成可靠的护顶结构。该系统结构简单，直接利用M型钢带作受力基础，并由专用机具实现初张力，支护原理如图3所示。

高预拉力钢绞线桁架系统是预防顶板垮冒、锚固区失效的可靠手段，设计的双孔环形连接器可以十分方便地连接两根钢绞线，并实现连续传递高张拉力，如图4所示，施工工艺和张拉过程与小孔径预拉力锚索完全一致。

图3 钢绞线桁架支护原理

图4 桁架连接装置

参考文献

[1]康红普.煤矿预应力锚杆支护技术的发展与应用[J].煤矿开采，2011（03）.

[2]依太雷.钢绞线预拉力桁架支护在大断面交岔点中的应用[J].煤矿支护，2011（01）.

[3]林吉深.利用焊管机轧制矿用W型钢带[J].当代矿工，2009（03）.

高强支护篇3

随着经济突飞猛进的发展, 工业生产和人们的生活中所需煤炭资源的数量越来越多, 加上煤炭资源自身的独特性质, 容易储存且易燃, 因此出现供不需求的状况。但由于煤炭资源具不可再生性, 中国的煤矿资源总量不断减少, 已难以满足经济发展的需求, 因此要求加大对煤矿资源的开采, 这也相应地带动了煤矿行业的整体发展。由此可见, 中国经济的发展离不开煤炭资源的供应, 煤炭资源不仅能满足工业发展的需求, 也能保证电力的供应。但近些年随着对煤矿的过度挖掘, 煤矿资源开采的安全问题成为社会各界关注的问题。煤矿开采的越深, 其稳定性和坚固性能就越差, 此时就使用了高强支护技术, 该技术对于保证采煤工作人员的生命安全及煤矿企业的正常运转发挥着非常重要的作用。

1 高强支护技术的相关概述

为了满足工业生产和人们生活用煤的要求, 近些年煤矿开采力度的不断加大, 深度越来越深。为了降低安全事故的发生概率, 随着技术的不断提高, 在采煤掘进中开始高强支护技术。高强支护技术具有很多方面的优越性, 尤其在地质条件相对恶劣的煤矿区, 该技术的使用有利于保证施工作业的安全和稳定。高强支护技术的应用日益广泛, 具体来说主要体现在以下四点:a) 煤矿巷道的深度和其稳定性成反向关系, 深度越深, 稳定性越差, 反之越好, 因此对于很深的煤矿巷道, 为了增强巷壁与岩壁的承载力, 只有使用高强支护技术才能保证煤矿巷道的坚固性, 进而保障采矿工作的顺利进展及安全性;b) 由于高强支护技术不受电力环境影响, 限制条件较小, 也不需要投入很多, 难度系数不大, 因此在各种条件下都可使用;c) 由于高强支护技术中使用的材料成本低, 且携带比较容易, 在设备部件组装问题方面也比较简单, 因此采煤工作人员的负担大大减轻, 有利于提高其工作积极性及工作效率;d) 在采煤掘进中使用高强支护技术能使煤矿巷道后期的维护工作大大减少, 从而节省一部分开支, 同时能使煤矿巷道的工作寿命得到延长, 使煤矿企业的经济效益不断提高, 也能带动整个煤矿行业的进一步发展[1,2,3]。

2 高强支护技术的价值

据统计, 中国煤炭行业各类死亡人数中顶板事故的致死率最高, 在所有事故死亡人数中占一半以上, 究其原因主要是没有建立特别牢固的支撑;其次是瓦斯爆炸发生的事故, 其死亡人数大约占所有事故死亡人数的20%;再次是运输过程中安全事故, 其死亡人数大约占所有事故死亡人数的10%, 剩下的就是其它事故。随着煤炭资源的不断减少, 煤矿的开采速度一直加深, 且巷道深度越来越深, 其稳定性能不断下降, 如果不使用高强支护技术, 就容易造成顶板的塌陷, 进而引发安全事故, 给施工人员的生命安全带来重大威胁。煤炭行业的发展中, 只要发生安全事故就会伴随着重大的经济损失和人员伤亡, 不利于煤矿行业的长远发展。因此, 有必要在采煤掘进中使用高强支护技术, 从而有效降低安全事故发生的概率, 使企业的经济效益不断提升[4]。

3 高强支护技术的基本工作原理

在采煤掘进过程中使用高强支护技术, 主要应用于煤矿巷道, 使用前, 工作人员应对煤矿巷道的具体情况进行考察, 然后结合高强支护技术的使用条件来设计相应方案, 设计的过程中应以加强巷道的牢固性为原则, 以减少安全事故的发生和施工人员的生命安全为目标。另外, 为了方便施工, 在开采煤矿前应在煤矿巷道装置高强支护, 同时要适当增加锚杆的长度和承载力, 这样能使煤矿巷道更加牢固, 从而减少煤矿安全事故的发生。通常情况下, 在煤矿巷道的顶部使用高强支护技术, 随着承载力的加大, 如果超过巷道的最大承载力, 为了保证安全性, 巷道会自动开启预应力的承载结果, 从而加大煤矿巷道的抗变形和抗压能力, 进而加大煤矿巷道的牢固性和耐抗压性, 所以从一定程度上来说, 高强支护装置和巷道的预应力承载梁发挥的效果是一样的。为了提高煤矿开采的安全系数, 高强支护还可向外传输应力, 主要是通过抵消垂直力来实现对岩壁的有效控制, 这样能起到降低围岩强度和加固煤矿巷道牢固性的双重目的, 可见高强支护技术在煤矿开采过程中发挥着十分巨大的作用[5]。

4 高强支护技术在应用中存在的问题及对策分析

近些年, 随着高强支护技术应用范围的不断扩大, 在很多方面取得了一定的成就, 但还存在各种问题。在起初应用该技术时, 经常会出现裂隙张凯或结构面里层不连续变形现象, 为使巷道锚固围岩的坚固性得到保证, 需使用高支护来控制围岩的承载力, 进而控制围岩变形, 最终实现围岩破坏程度的最小化。另外, 经常会出现围岩后续变形的情况, 为了解决此难题, 通过高强支护技术自身的延伸杆体, 再加上施工人员的努力进行控制, 这样才能实现采煤作用的安全进行。

为保证煤矿掘进工作的顺利开展和安全操作, 今后在采煤掘进工作使用高强支护技术时应进行一定的监督, 不只对工作流程和工作细节进行监督, 还要构建相应的检测系统来检测高强支护技术的具体应用情况。具体来说, 通过检测系统进行监测, 需要收集和整理监测信息和资料, 如果发现问题要及时采取措施, 以免发生不必要的人员伤亡和损失。对于巷道支护的具体效用也要进行深入追踪, 同时要善于采用先进科学技术的监测方法, 认真分析可能会在今后导致安全事故发生的各种因素, 然后通过改进措施来保证施工安全, 使采煤工作人员的生命安全免受威胁。另外, 在高强支护技术的应用过程中采用锚梁有利于通过分担高强支护的压力来巩固巷道, 从而保证采煤掘进的安全进行。随着信息化和科技水平的不断提高, 今后为了保证采煤掘进的安全可根据采掘的具体情况和当地的地理条件采取一定的措施, 这样有利于整个煤炭行业的进一步发展[6]。

5 高强支护创新点

随着社会和科技的不断进步, 今后采煤掘进中应用高强支护技术时可从以下三方面进行创新:a) 在运用高强支护时应将巷道围岩的自承能力充分发挥出来, 要给围岩提供比较高的预应力, 从而实现主动支护;b) 在实际的煤矿开采过程中, 应用高强支护技术时应充分考虑周边地质环境和水文情况等现场具体情况, 然后根据相关的理论知识进行运算, 可通过预实验来保证计算结果和真实情况的一致性, 从而选择最合理的支护方式, 将高强支护技术的作用充分发挥出来;c) 使用联合支护的高强支护能最大限度地减小地质应力对巷道产生的影响, 由于巷道是连接地下工作面和外界的通道, 因此只有使巷道的稳定性得到保障, 才能保证工作人员的生命安全, 才能不断提高煤矿企业的经济效益[7]。

6 结语

充足的煤炭能为中国的工业发展带来足够的原料, 还能提供大量电能, 有利于社会的稳定。但由于需求量的不断增加, 煤炭开采过程中深度不断加深, 其坚固性和稳定性就越差, 煤矿安全事故的发生概率也就越大, 进而给煤矿开采工人带来巨大威胁, 也不利于整个煤矿行业的进一步发展。因此, 在采煤掘进中只有使用高强支护技术才能不断提高巷道的安全性和稳定性, 进而保证采矿工作的人身安全, 降低事故发生的概率, 实现煤炭企业经济效益和社会效益的不断提高。

参考文献

[1]侯朝祥.采煤掘进中高强支护技术的应用[J].技术与市场, 2015 (5) :135.

[2]张永钧.高强支护技术在采煤掘进中的运用研究[J].内蒙古煤炭经济, 2015 (6) :43-44.

[3]刘宗国.浅析高强支护在采煤掘进过程中的应用[J].黑龙江科技信息, 2015 (20) :103.

[4]王慧军.浅议高强支护在采煤掘进中的应用[J].能源与节能, 2015 (11) :170-171.

[5]武杰.探究高强支护技术在煤矿采煤掘进工作中的应用[J].煤矿现代化, 2015 (6) :6-7.

[6]赵金伍.高强支护在采煤掘进过程中的技术应用[J].黑龙江科技信息, 2014 (1) :30.

高强支护篇4

1 高强支护技术的提出

在早期的煤炭开采活动当中, 高强支护技术并未引起人们的普遍注意, 应用程度不高, 采煤作业区域集中在较浅的地层, 开采力度较小。随着科学技术手段的进步, 生产力水平不断提高, 社会对煤炭资源的需求量也显著提高, 采煤作业开始由浅层向深层掘进, 力度有所加大。在这一背景下, 高强支护技术开始有了用武之地, 能够在深层开采工作中发挥其巨大的技术优势。通过为工程巷道提供支护作用, 高强支护技术正逐渐走向完善, 并取得了较为广泛的应用[1]。目前, 在我国的大部分矿区, 高强支护技术已经得到了比较完善的普及。对于地理条件复杂, 土层结构不稳定的矿区而言, 高强支护技术的应用意义尤为明显, 能够使深层采掘作业得以在更为安全可靠的环境下进行, 保证施工现场的秩序。总的来说, 在深层矿区的煤炭开采活动中, 高强支护技术起着极其关键的重要作用, 并表现为以下四点内容:第一, 从应用的必要性角度出发, 随着煤炭开采深度的逐渐增加, 所需建立的巷道也必然越来越长, 这样就会使其稳定性大打折扣, 不利于施工安全。而采用高强支护技术, 则可对深层巷道进行加固, 提高岩壁稳定性, 增强巷壁承载力;第二, 从应用的可行性角度出发, 高强支护技术易于操作, 技术难度较小, 所需成本较低, 同时具备较强的适用性, 能够克服恶劣地质条件带来的施工困难, 从而突破不同地理环境的制约;第三, 从应用优势的角度出发。在应用高强支护技术的过程中, 无须涉及大型繁重的机械设备, 组装比较简单, 操作更加灵活, 材料重量较轻, 因而便于携带, 给施工人员提供了巨大的便利, 减轻工作负担;第四, 从应用成本的角度出发, 高强支护技术的合理运用, 能够有效延长巷道的使用寿命, 几乎可一次性投资即完成整个工程, 使后期维护成本大大降低, 避免了重复投资, 减少了资金及资源的浪费, 从而使施工单位的经济收益得以提高[2]。

2 高强支护的基本原理

对于高强支护技术而言, 最重要的使用场合就是深层巷道, 因此, 在对这一技术设施进行设计或选择时, 必须事先对巷道的应用环境和地层特点考察和分析, 并根据考察得出的结论, 制定具体可行的巷道加固方案, 应做到防患于未然。如果当巷道已经彻底无法支撑时, 才着手采取加固措施, 就会给整个工程的效率和质量带来严重的负面影响。因此, 必须事先做好充分的加固防范准备, 及时加固设置, 主动完成支护操作, 为技术发挥实效的提高创造有利的前提条件[3]。正常情况下, 应适当增加锚杆长度, 使锚杆承载力得以提升, 从而实现主动支护。但在实际开采活动中, 高强支护通常位于深层巷道的顶部区域, 这样做的好处在于, 当处于预压力极限值的工作状态下时, 可自行启动预应力的承载结构, 通过增强巷壁的抗压能力, 避免因压力过大而发生形变, 从而实现巷道稳定性提高的目的, 这一原理被称为预应力承载梁。在高强支护技术的应用过程当中, 能够不断传递应力, 并在传递过程中将其利用, 从而在一定程度上抵消垂直应力, 最大程度低减小围岩强度, 使岩壁的形变趋势得以控制, 提高巷道的稳固程度。通过高强支护的科学原理而采取加固措施, 能够为施工人员提供安全良好的作业环境。

3 高强支护存在的问题

总体来说, 高强支护技术能够在工程实践中发挥良好的实效, 但由于技术尚未完全成熟, 技术体系不够完善, 因而在实际使用当中仍然存在一定的问题。在支护初期, 形变一般表现为滑动或裂隙张开等类型, 如果支护能够高于当前应力, 就能对这类形变的发生进行控制, 防止破坏的进一步发生, 使围岩保持在受压状态之下, 从而对围岩承载力加以控制, 维护围岩完整性[4]。这样一来, 锚固区可提供更强的应力承载, 减少外围岩的破坏。

从采煤掘进的现场施工经验可知, 应当在施工前制定有效的设计方案, 并根据这一设计方案, 有序展开施工并实施监督, 从而最大限度地保证施工单位的工程质量和效率, 防止安全隐患的发生。在实际应用环境下, 应有效利用锚梁, 从而对高强支护进行承载, 链接以及固定, 同时, 如果施工现场的墙体较高, 锚梁也能起到承担相应压力的作用, 从而确保采煤掘进的顺利展开。但由于高强支护属于严格隐蔽性的支护手段, 因此当参数得以确定后, 保障工程可靠性的具体流程却难以制定。随着开采进程的不断深入, 高采动地压开始增大, 工程也不得不面对更为复杂困难的地理条件, 此时如果未能制定并实施有效的巷道加固措施, 就会经常引发冒顶事故。比较常见的恶劣条件包括松动地层的高帮, 大倾角巷道高帮, 沿空巷道, 应力巷道等等。在处理这类施工情况时, 高强支护技术暂时未能得到有效施展, 使用程度较低[5]。而在上述施工条件下, 由于高应力作用的存在, 会引发强烈的顶部形变, 并迫使巷道收缩, 最终导致巷道失去作用, 这在沿空掘巷中表现得尤为明显, 即使是最为先进的支护技术也无法将其妥善解决。如果在开采过程的初期就发生了较严重的形变, 这样在回采阶段时, 其形变程度就会更加严重, 所占比重极大, 收缩区域甚至可达到2/3, 不仅巷道无法使用, 严重时还可能引起安全事故。

4 结论

截至目前, 煤炭开采工程仍然在工业发展建设中发挥着极为关键的作用, 并已随着技术手段的进步得到了飞速的发展。但由于巷道在地下逐渐深入, 其稳定程度也有所下降, 因而高强支护技术能够得到广阔的发展空间。

参考文献

[1]杨仁树, 等.大断面软弱煤帮巷道注浆加固支护技术[J].煤炭科学技术, 2014, 12 (12) :167-168.

[2]蔡美峰, 等.万福煤矿深部水压致裂地应力测量[J].岩石力学与工程学报, 2012, 10 (05) :143-144.

[3]康红普, 等.深部沿空留巷围岩变形特征与支护技术[J].岩石力学与工程学报, 2010, 20 (10) :254-255.

高强支护篇5

1 高强支护技术的提出

最初的时候, 高强支护技术并没有得到人们的重视, 煤矿的开采位置还停留在土层比较浅的地方, 开采力度也不是特别大, 但是随着各行业生产力水平的增长, 对煤炭资源的需求量逐渐增多, 对煤炭的开采逐渐增加深度和力度, 这个时候, 高强支护技术在得以发挥其真正的左右, 为采煤掘进工程提供重要的支护作用。高强支护技术也是在那个时候开始逐渐完善和广泛应用的, 目前, 我国的大多数矿区在采矿过程中都运用了高强支护技术。特别是对于一些地理位置比较复杂, 土层结构比较脆弱的地区, 这种技术的运用有着相当大的实际意义, 极大地增强了施工现场的安全性和稳固性。高强支护技术之所以在采煤掘进过程中拥有举足轻重的地位, 主要是因为四方面的原因: (1) 煤矿巷道的深度越来越大, 其稳固性存在着不足, 高强支护很好的对煤矿巷道进行加固作用, 增加岩壁和巷壁的承载力; (2) 高强支护技术技术难度低, 成本投入少, 不局限于地理环境的限制, 适合应用在各种条件下的开采; (3) 高强支护所涉及到的具体部件, 组装比较简单, 材料的重量比较轻, 便于携带, 减轻开采人员的负担; (4) 增加巷道的使用寿命, 减少后期维护工作, 从而避免了资金的浪费, 增加了有关单位的经济效益。

2 高强支护的基本原理

高强支护技术的使用常常是在煤矿巷道之中, 因此在进行高强支护的选择和设计时, 一定要考虑煤矿巷道的实际情况, 一切设计都要以保护煤矿巷道为基础。并是说煤矿巷道的稳固已经岌岌可危了才要进行高强支护的设置, 而是在开采之前就应该主动的实行加护设置。主动支护是高强支护技术有效发挥的先决条件。正常情况下, 合理的增加锚杆的长度和锚杆的承载力有助于促进主动支护的实现。

实际上, 高强支护一般设置在煤矿巷道的顶部位置, 这样可以在预应力达到最大限度时, 自动开启预应力的承载结构, 增强巷壁的抗压能力和抗变形能力, 从而达到加固煤矿巷道的目的。这种原理也被称为预应力承载梁。高强支护技术在应用当中可以不断的传递应力, 利用应力, 抵消部分垂直应力, 最大限度的降低了围岩的强度, 从而有效的控制了岩壁的变形, 增强了巷道的稳固, 为开采人员创造了一个安全可靠的施工环境。

3 高强支护存在的问题

虽然高强支护在实际使用中取得了很大的成效, 但是其技术还不够完善, 在支护过程中常常会遇到一些问题。

在支护初期, 其一般是以结构面里层、滑动及裂隙张开等不连续变形为主的, 这样高于应力支护能更好的对非连续变形和破坏进行控制, 使围岩能始终处在受压状态, 以更好的对围岩承载力进行控制和保证锚固区围岩的完整性, 使其在锚固区能形成较大的应力承载, 以更好的降低外围岩里层破坏程度。同时高强支护技术的延伸杆体在一定程度上也能对围岩后续变形进行相应控制。在对初期变形的控制时, 可以使锚杆的快速增阻增加, 以保证支护系统延伸率。这样即便采煤掘进在高强支护阻力条件下施工, 也能更好的对围岩变形更好的进行控制。

在现场掘进过程中, 有必要以设计方案为依据进行施工并对掘进进行监督, 以保证煤矿企业掘进工作质量, 避免不必要的安全隐患。锚梁在实际应用过程中, 能更好的对高强支护进行承接、链接和固定, 同时在墙体较高的情况下, 也能承担相应压力, 以保证采煤掘进有序进行。但由于高强支护是隐蔽性比较强的支护形式, 其参数能够确定下来以后。具体怎样才能确保工程的质量和施工的安全就较为困难了。随着深井以及高采动地压的不断增大, 所面对的自然地理环境条件也就越恶化, 如果不能及时采取针对性的防护措施会常发生冒顶事故。目前还存在一些特殊的地质条件。比如松软煤层的高帮、大倾角巷道高帮、沿空巷道以及高应力巷道。这些方面高强支护的使用程度还很有限。这类巷道在高应力作用下, 顶部变形很强烈, 会常常造成巷道收缩变形从而导致使巷道的无法使用, 尤其是面对沿空掘巷, 目前的最高性能的支护技术也显得无能为力, 巷道的变形尤其是煤矿方面的, 在采煤掘进的初期其变形就很明显, 等到回采阶段, 变形量通常会更加严重, 所占比重极大, 断面收缩将近达到2/3, 巷道无法使用, 甚至造成安全事故。

4 结论

综上所述, 到目前为止, 煤炭开采行业依然是一项炙手可热的工程项目, 其技术水平也随着社会生产力的进步以及科技的进步, 得到了良性的发展。由于煤矿巷道越来越深入地下, 其内部的稳固性有了很大的不足, 高强支护技术就是为了加固巷道而出现的一种成效非常好的技术手段。现在我国的矿区大都采用了这种技术, 其造价低、成效好、技术难度低等优势也是这门技术被广泛应用的主要原因。高强支护技术在采煤掘进过程中的应用, 极大的增强了开采过程中的安全性, 降低了成本的投入, 从根本上增加了有关部门的经济效益, 到目前为止, 这项技术也没有发现明显的技术缺陷, 就这一点来看, 其还有很大的发展空间和应用前景。

参考文献

[1]汪小民, 徐永佳.高强支护在采煤掘进过程中的技术应用[J].商品与质量·前沿观察, 2011, (5) :72-73.

[2]孙力翔.浅谈我国特大型煤矿的采掘运特点阴[J].煤矿开采, 2010, 15 (2) :1-3.

高强支护篇6

某矿42采区变电所原设计方案为U型钢棚支护, 巷道掘出后变形严重, 顶板最大下沉量达到1 000 mm, 两帮的变形都较大;由于原巷道底板未进行支护, 底鼓量较大, 底鼓量达到800 mm左右, 底鼓加速两帮内移, 两帮内移促进底鼓;巷道局部顶板为泥岩地段抗侧压能力弱, 出现尖顶型破坏。变电所为42采区重要巷道, 变电所附近井巷工程较多, 其与泵房和水仓相连。硐室围岩的受力情况复杂, 增加了硐室支护的难度, 加上变电所要安装电器设备对巷道支护效果要求高, 因此亟需研究新型高强稳定性支护技术方案。

2 巷道变形破坏特征及破坏机理

2.1 原支护变形破坏特征

42采区变电所设计采用直墙半圆拱形断面, 设计断面4.6 m×3.6 m, 采用36U型钢支护, 棚距为500 mm。根据现场实测, 由于巷道围岩结构面较为发育、围岩比较破碎, 外加断层构造应力影响。巷道成型后在现有支护条件下变电所变形严重。顶板下沉量大;拱形顶板逐渐被压平, 3.6 m垂高现已不足3 m, 局部甚至不足2 m;巷道两帮帮脚出现明显内移, 向外5°扎角的棚腿现在变成了向内扎角, 巷道有变成椭圆形的趋势;巷道内卡缆不少出现严重滑移, 滑移长度达到700 mm左右;大量卡缆螺栓被拉断;棚子发生扭曲破坏;巷道出现严重底鼓现象, 局部底鼓量达到了1 000 mm。

2.2 巷道失稳破坏机理

(1) 相邻巷道相互影响严重。42采区变电所附近巷道密集, 其一边为下山通道, 巷宽4.3 m, 两者基本在平行的同一个层位, 水平间距20 m;另一边为42采区水仓内环, 巷宽4.7 m, 其水平间距20 m, 垂直间距3~5 m。根据弹性力学理论, 通常认为巷道掘进影响区域为5倍巷道半径。结合42采区变电所及下山通道、42采区水仓内环断面尺寸, 变电所与下山通道互不影响的安全间距应为24 m, 变电所与水仓内环互不影响的安全间距应为25 m。这是弹性力学的分析结果, 实际上由于岩体的塑性变形特征, 相邻巷道互不影响的安全间距将会更大。变电所首先掘出, 其掘出后受下山通道、水仓内环掘进影响、扩修影响严重。

(2) 巷道围岩破碎且受断层影响。变电所围岩以泥岩为主, 此类岩体易风化、遇水易膨胀。根据钻孔窥视仪的窥视结果, 围岩在3.5 m内裂隙发育, 且钻孔窥视过程中, 经常出现塌孔现象, 围岩松动圈大, 围岩的整体强度低。掘进过程中揭露一条落差10 m左右的断层, 受其影响原有节理裂隙更加发育。

(3) 现有支护方式难以控制围岩的强烈变形。对于直墙半圆拱巷道, 支护承载结构由拱部、两帮及底板四部分组成, 任意部位的失稳都会影响相邻部位乃至整个结构的稳定性, 导致支护结构的整体失稳。因此, 应针对支护承载结构的薄弱部位进行结构补偿。且现有支护只支护帮部和顶部, 底板成为最大的自由面。因此, 应采取控底措施, 以便形成稳定的承载结构, 避免巷道“前掘后修”、反复修复。

3 巷道支护机理

(1) 棚索协同支护机理。棚索协同支护是根据支护结构补偿原理及巷道围岩变形特征综合确定的合理结构补偿位置进行结构补偿的, 可提高支护承载结构整体稳定性和承载能力。棚-索协同支护通过结构补偿锚索在合理位置对棚式支架进行结构补偿, 可发挥和提高棚式支架承载能力及结构稳定性, 同时棚式支架又为锚索支护提供良好的护表构件, 发挥和提高了锚索的锚固性能[1]。

(2) 壁后充填注浆。注浆可以加大巷道围岩弱面摩擦力, 相当于提高围岩岩体粘聚力和内摩擦角, 增大岩块相对位移的阻力, 从而提高围岩整体稳定性;42采区变电所围岩破碎, 由于浆液在裂隙中的胶结作用, 破碎岩块重新胶结成整体, 形成一个可以承载的注浆壳, 使之与巷道支架共同承载, 充分发挥围岩的自稳能力。

(3) 底板底反拱锚索支护。底板底反拱可在底板围岩深处形成相对稳定的承载结构, 拱形底板可将底板受力传递到拱绞, 底板受力情况将得到改善, 巷道全断面形成封闭的受力整体。为了进一步提高支架的稳定性, 使其控底能力能够更好的发挥, 采用两根锚索对其薄弱环节进行结构补偿, 充分利用底板深部较稳定岩层的稳定性。

4 支护方案

变电所断面为21.66 m2, 对42采区变电所采用高阻可缩U型钢全封闭支架+锚索耦合支护技术。全封闭支架较好地弥补了半封闭U型钢支架结构稳定性差的特点, 承载性能更高。同时, 底反拱配合结构补偿锚索治底技术能够很好地控制底鼓。变电所拱部布置4根锚索, 间排距1 800 mm×1 000 mm;帮部各布置1根锚索, 底板布置2根锚索, 排距1 000 mm, 具体支护参数如图1所示。

5 表面位移观测结果分析

从图2、3可以看出, 在为期330 d的观测过程中, 变电所累积两帮移近量138 mm, 顶底板移近量45 mm。速度变化图显示变电所变形同样如前期变形速度快、变形量大、变形持续时间长的特点, 且同样受到水仓等邻近巷道扩巷强烈影响, 在巷道稳定变形阶段变形速度出现较大波动。

从现场观测结果看, 巷道顶板有略微下沉, 无明显底鼓现象。可见, 全封闭支架配合结构补偿锚索支护, 更加适合松散破碎的软岩底板。

6 结论

变电所巷道密集受巷道掘进扩修影响大, 且受断层影响加上围岩岩性差, 单纯靠某一种支护方式, 往往不能有效地控制围岩的强烈变形。通过顶帮棚索协同支护结合壁厚充填注浆增加结构稳定性, 提高围岩承载能力, 底板底反拱锚索支护控制底鼓, 改善底板受力情况, 巷道形成封闭的受力整体, 采用2根锚索对其薄弱环节进行结构补偿, 充分利用底板深部较稳定岩层的稳定性。从现场观测结果可以看出, 变电所顶底板移近量中, 顶板下沉量所占比重很大, 底鼓量较小, 支护方案有效控制了围岩变形。

摘要：某矿42采区变电所巷道掘出后变形严重, 巷道基本不能使用, 为了保证变电所在服务年限内的正常使用, 研究了新型支护方案。提出了顶帮棚索协同支护结合壁后充填注浆增加结构稳定性, 提高围岩承载能力, 底板底反拱锚索支护控制底鼓。通过方案实施后的位移观测, 方案有效控制了围岩变形。

关键词：棚索协调,壁后注浆,结构稳定性,底反拱

参考文献

高强支护篇7

本文以河南省永城市陈四楼煤矿北轨运输大巷道软弱破碎围岩为工程背景, 通过理论分析和运用有限差分软件FLAC2D 进行数值模拟计算, 对高强锚杆和锚注共同加固在软岩巷道中的支护机理进行介绍和论证。

1 工程概况

北轨运输大巷主要穿越顶部炭质泥岩、铝质泥岩、泥岩、②-2煤层及底板砂质泥岩, 岩性软, 胶结性差, 节理、层理较发育, 易风化, 围岩比较破碎, 自承能力较差, 而且对水的作用极为敏感。由于断层的影响, 施工中将有近千米巷道穿过该断层。由此可知该巷道围岩属于高应力、膨胀性、节理化软岩, 此种软岩受高应力、软岩自身膨胀性和节理等因素的影响, 具有极其复杂的变形、破坏机理。巷道原支护方式是采用锚喷网支护, 从现场大巷破坏情况来看, 破坏表现为巷道两帮变形较大, 帮部首先破坏, 大巷的底板底膨较为严重, 整个支护系统破坏严重。从大巷的破坏情况来看, 说明大巷主要以构造应力破坏为主, 表现为帮压较大, 对于这类软岩巷道是较难维护的。

2 高强锚杆和锚注支护加固机理分析

锚注支护是兼有锚杆支护与注浆加固共同优点的一种支护方式。锚注支护加固是在岩体锚杆加固与注浆加固的基础上, 利用特种中空锚杆兼作注浆管, 对岩体实施外锚内注加固的一种巷道支护方式。

软岩巷道支护设计的关键是确定软岩最大限度地发挥塑性区承载能力而又不松动破坏。因此, 根据锚固原理, 初期支护采用高强锚喷网支护, 即高强度锚杆和高强度钢筋网与喷射混凝土联合支护, 将高强锚喷网支护实施后, 使围岩发生一定量的变形后 (围岩的弹性变形能得到一定量的释放) , 同时又使围岩产生一定的裂隙以便于注浆, 也就是高强锚杆锚固力达到最大锚固力时 (二次加固时间) , 安设注浆锚杆进行注浆加固, 充分发挥注浆锚杆的加固作用, 由于注浆锚杆对发生变形后产生裂隙的破碎围岩的再加固作用, 使得巷道周边围岩的强度得到提高, 同时也加固了高强锚杆锚固段的锚固强度, 使高强锚杆的锚固力得到补充和加强, 更有效的发挥出强力全长树脂锚杆的锚固能力。

为了研究软岩巷道经过锚注后由于岩体力学性质的变化引起的围岩变形及围岩破裂屈服范围的变化, 更进一步弄清高强锚杆和锚注共同支护软岩巷道的机理, 采用有限差分软件FLAC2D 对锚注支护加固机理进行了数值模拟, 得出了一些有意义的结果。

3 数值模型的建立和计算参数

北轨大巷断面形状为半圆拱直墙形式, 跨度为4.6 m, 下帮高为1.5 m, 顶拱半径为2.3 m, 模型采用弹塑性理论计算, 强度准则采用Mohr-Coulomb屈服准则, 变形模式采用大应变变形模式, 计算所用的岩层物理力学性能参数见表1。

1) 由于巷道变形破坏问题符合平面应变问题, 故选用二维软件FLAC2D建立平面模型进行模拟;初始边界条件的模拟应尽量符合实际情况, 选取数值模型具有足够大的尺寸以消除计算中可能出现的边界效应, 其中以巷道轴线为计算模型中心, 取模型宽为80 m, 高为100 m, 计算深度为423 m, 力学计算模型如图1所示。

2) 根据实际经验和理论分析, 考虑该巷道埋深大的特点, 将模型上边界自由加载, 载荷大小为上覆岩层自重, 即为σzz=γH=-9 MPa (压应力为负, 拉应力为正, 以下同) 。左边界和右边界设为约束水平位移, 下边界设为垂直位移约束;根据现场地质勘察在巷道迎头的地应力为σyy=6.111 MPa, σxx=6.047 4 MPa, σzz=4.509 4 MPa, 并在此应力场下开挖巷道进行不同的支护模拟计算;注浆区的模拟是在锚杆端头一定区域内 (根据注浆扩散半径确定) 用标记结点圈定, 赋予其不同于其他区域的材料参数。

3) 根据北轨巷道软弱围岩的特点和施工等因素的影响, 为使数值模拟计算充分体现研究目的, 主要对比分析普通锚喷网与高强锚杆和锚注共同支护的支护效果。考虑到现行的支护方法和依托工程使用的支护手段, 由于依托工程的断面不大, 在本模拟计算中均采用以全断面一次性开挖来研究。

3.1 巷道围岩径向应力变化特征

FLAC2D 数值计算可直接得出围岩体在直角坐标系中X方向、Y方向的正应力σx, σy及剪应力τxy, 沿洞径方向巷道围岩径向与切向应力随洞壁距离的变化如图2所示。由图2可以清楚地看出, 沿巷道洞径不同方向的位移变化规律与应力的变化规律是相适应的, 应力松弛越强烈, 对应的位移就越大。在锚注加固范围内, 切向应力明显提高, 且提高幅度很大, 表明围岩的自承能力明显增强。紧邻支护体约0 m～0.5 m范围内的围岩, 其径向应力和切向应力减小, 表明锚注加固除改善支护围岩关系外, 还减小了围岩作用于衬砌上的载荷。

3.2 巷道锚杆轴力变化特征分析

由数值模拟得到的两个模型的锚杆轴力分布, 分析得出以下特点:1) 锚杆轴力沿其长度呈凸曲线分布, 最大轴力值出现在锚杆的中部, 向两侧逐渐递减, 锚杆末端为零, 外端递减至一个较小值, 锚杆轴力基本符合中性点理论, 与理论分析结果相一致。2) 在数值计算过程和最终轴力分布示意图可以看出, 对于普通锚喷网支护, 随着巷道围岩变形量的增加, 帮锚杆和拱部锚杆受力也同时增大, 当围岩变形量达到45 mm左右时, 拱顶锚杆就达到其屈服极限 (100 kN) , 围岩变形量达到60 mm时, 帮部锚杆也达到其屈服极限 (80 kN) 。随着围岩变形量继续增大, 帮和拱部锚杆锚固力已渐渐丧失, 在计算达到平衡时帮部锚杆轴力为10 kN, 拱部锚杆轴力为32 kN。由此可以看出, 由于帮锚杆锚固力不足, 拱锚杆锚固力也渐渐地丧失, 最终致使整个支护系统破坏。3) 对于高强锚杆辅助锚注支护计算模型, 高强锚杆始终保持着高锚固力状态, 进行锚注支护加固后, 围岩强度得到提高, 自身承载能力得到加强。由注浆锚杆受力与围岩变形量的关系曲线可以分析得出, 围岩变形量达到85 mm时, 高强树脂锚杆的荷载也达到最大值 (120 kN) , 这时安设注浆锚杆进行注浆加固, 由于注浆加固了锚杆锚固段的锚固强度, 使锚杆的锚固力得到补充, 呈现较稳定的波动状态, 持续时间长, 锚固力衰减很缓慢;同时注浆锚杆锚固力也不断地增加, 达到最终稳定时其荷载为60 kN, 树脂锚杆和注浆锚杆锚固力都得以充分发挥, 保证围岩处于稳定状态。

4 结语

通过以上的数值模拟分析和工程实践应用, 可得到如下的结论:1) 软岩巷道初期支护采用高强锚喷网支护, 可将围岩活动剧烈期缩短, 减缓了围岩的初期弱化过程;2) 利用锚注支护进行二次加固, 由于注浆改善围岩的物理力学性能, 使巷道围岩强度和承载能力得到显著提高, 提高了支护结构的整体性和承载能力, 减少塑性变形, 巷道变形量明显降低, 有效地控制巷道围岩的变形破坏;3) 高强锚杆和锚注共同支护技术扩大了注浆和锚杆的使用范围, 对于控制深部软岩巷道的变形具有显著经济效果, 是一种非常好的主动支护形式, 可以较好地解决软岩巷道的支护问题。

摘要：基于软弱围岩的变形破坏规律, 采用有限差分软件FLAC2D, 对普通锚喷支护、高强锚杆和锚注共同支护前后围岩变形破坏规律进行了数值模拟分析, 结果表明, 锚注支护利用锚杆与注浆相结合的方法, 显著提高了围岩的强度和承载能力, 扩大了锚杆的使用范围, 能有效地控制软岩巷道的围岩变形, 具有显著的经济效益。

关键词：软岩巷道,高强锚杆,锚注支护,数值模拟

参考文献

[1]刘长武.软岩巷道锚注加固原理与应用[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2000:19-24.

[2]Itasca consulting Group Inc.FLAC2DUser Manuals, version 5.0.Minneapolis, Minnesota 2002.

[3]王永革.高强度锚杆和锚索联合支护技术的应用[J].煤炭工程, 2005 (6) :57-59.

[4]杨新安, 陆士良.软岩巷道锚注支护理论与技术的研究[J].煤炭学报, 1997, 22 (1) :32-36.

高强支护篇8

1 支护工艺

1.1 施工顺序

敲帮问顶→打眼、放炮→巷道临时支护→打装锚杆+钢笆网+巷道复喷浆→排底、架设全封闭U型棚→打装注浆锚杆→喷浆→中空注浆→顶帮加固锚索。

1.2 支护参数及质量标准

(1) 临时支护:初喷作为临时支护, 必要时临时支护采用单体液压支柱 (DW3.5-18/100x悬浮式型单体液压支柱, 乳化液泵站采用BZ-7.5k W煤层注水泵) 。

(2) 永久支护:锚杆参数:φ20-M22-L2200mm左旋高强度无纵筋螺纹锚杆;锚杆间排距:800×800mm, 允许误差:±100mm;配加M型钢带及钢笆网支护。采用喷—锚—喷方式, 要求喷厚100mm。初喷:60~70mm, 复喷:40~30mm。

锚索参数:φ17.8mm, 高强度低松弛钢绞线, L=6200mm, 锚索间排距:2400mm×2400mm;锚索构件:槽钢托梁 (宽×长=110mm×2000mm) , 要求托梁沿巷道走向布置, 一梁锁两棚, 上下排托梁交错布置。

全封闭U型棚:由用于支护巷道顶部、侧部及巷帮的倒U型支护架和连接在倒U型支护架底部两端的反底拱组成;所述U型支护架和反底拱均由多个拱形支架相互连接形成, 所述反底拱设在巷道底板下方, 在所述反底拱与底板之间充填有粒度适中的矸石作为填充层。全封闭U型棚支架要求各连接节点之间均采用双槽夹板上限位卡缆、双槽夹板下限位卡缆及普通夹板卡缆连接。

针对-810下部车场巷道断面, 选用U29#型钢加工, 具体尺寸如下 (附图说明) :

质量标准:巷道掘出后, 采用具备高阻可缩特性的全封闭U型钢棚支架, 棚距500mm, 支架搭接长度为500mm, 并采用双槽夹板上、下限位卡缆及1付普通夹板卡缆。在设计底板标高基础上, 向下剥离1000mm左右的破碎岩体。架设底反拱支架, 棚距与U型钢支架相同, 配合使用高强度防滑钢筋网, 底反拱节与节之间以及底反拱与支架棚腿连接均采用3付卡缆。底反拱架设完毕后, 将底反拱与设计底板标高间的底板充填粒度适中的矸石作为填充层。现场所有卡缆扭矩必须达到300N.m, 并做到班班检查、班班达标。

备注:本全封闭U型棚已成功获得国家知识产权局颁发的实用新型专利, 专利号:201120346368.5

注浆锚杆参数:采用BQD25型涨壳式中空注浆锚杆, 锚杆结构由涨壳锚头、锚杆体、垫板、止浆塞、螺母、连接套组成。外径为25mm, 壁厚5mm, 锚杆孔直径为φ42mm, 长度为2m及3m。注浆锚杆呈矩形交错布置 (见锚杆支护展开示意图) , L=3m注浆锚杆布置在底板以上三排, 其余使用L=2m注浆锚杆。间排距:800mm×800mm, 最下一排锚杆距巷道底板300mm。配加金属钢笆网:6#圆钢焊接而成, 1000mm×1000mm或2000mm×1000mm。

质量标准如下。

锚杆安装:锚杆排距允许误差-100mm~+100mm;锚杆孔深应大于锚杆长度的100mm, 允许误差0mm~50mm。锚杆与岩层面或巷道轮廓面夹角必须大于75°。注浆锚杆预紧力为50k N, 极限抗拉力≥180k N。锚杆丝杆外露部分:垫板至锚杆丝杆外露50mm≤L≤100mm。锚杆垫板必须紧贴岩面, 未接触部分必须楔紧。

挂网时, 网与网之间要顺茬搭接, 重叠100mm。钢筋网能用锚杆压紧固定的则直接固定, 不能用锚杆固定的重叠部分用12#铁丝每隔200mm进行捆扎。

2 施工安全事项

2.1施工前必须检查巷道的支护情况, 严格执行“敲帮问顶”制度, 及时找掉帮、顶开裂的浆皮及活矸、危石等。施工时严格执行“敲帮问顶”制度, 随时找掉帮顶放线的浆皮等。找顶工作用旧的风锤钎子 (端头应焊接加固) 作为“敲帮问顶”的工具, 长度不小于2m, 且找顶人员不得站在找顶位置的正下方。

2.2施工前要清理好施工点前后十米内的退路, 确保退路畅通。

2.3施工高度超过2m时, 必须架设稳固的脚手架, 脚手架选用建筑用的外径48mm, 壁厚3.2mm的无缝钢管搭设, 各钢管之间用专用钢管卡子卡死、卡牢。脚手架立杆纵距1.5m, 横距1.0m, 步距2.0m。立杆必须垂直于巷道底板架设。脚手架上方铺设厚×宽×长=50mm×200mm×2000mm的大板, 大板间用扒钉钉牢。人员在脚手架上作业时, 要佩戴安全带。

3 锚杆、索眼施工措施

3.1 打、装锚杆、索期间, 跟班班长作为现场施工第一负责人, 必须时刻注意观察巷道内的安全情况。

3.2 进行打眼时, 供水压力不得大于0.15MPa, 如漏水应及时处理。

3.3开眼时, 手扶钎杆处要配钎套, 严禁戴手套, 工作服袖口必须扎紧, 脖子上的毛巾由头部必须塞到领口里面并系好纽扣, 防止钎杆转动而扭卷伤人。

3.4 打眼、扶钻人员, 要躲开眼口方向, 站在钻机侧面。

3.5 进行打眼要严格按照标定眼位进行打眼, 不合格的注浆孔必须重新打眼。

3.6打眼时, 要随时注意岩帮、顶板等情况, 发现有片帮、冒顶等安全隐患时, 必须立即停止工作, 撤出人员, 并由后向前进行处理, 确认无危险后再恢复施工。

3.7打眼过程中, 出现粉尘飞扬时要停止钻进, 检查水管是否有水, 钻头、钻杆中心孔是否畅通, 处理后再进行打眼。

3.8 打眼过程中, 发现钻眼机具的零部件、设施等出现异常情况时, 必须停钻处理。

4 注浆锚杆安装施加预应力措施

4.1涨壳式预应力中空锚杆施工工艺流程为:锚杆孔通气检查→钻孔→插杆→预紧杆体→安装止浆塞、垫板、螺母→张拉。

4.2 钻孔成型后用压风将眼孔内的积水、煤岩粉吹扫干净。