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矿建工程巷道掘进锚杆支护技术研究

张伟

中煤第三建设(集团)有限责任公司三十工程处,安徽宿州,234000

摘要: 由于矿建工程巷道掘进中容易出现结构不平衡问题,为此,必须针对巷道 采取支护工作。本文对如何使用锚杆支护技术进行研究,分析该技术的原理,然后研究如何在巷道掘进中使用,帮助技术人员正确使用该技术。
关键词: 矿建工程;巷道掘进;锚杆支护
DOI:10.12721/ccn.2021.157073
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引言:矿建工程的巷道掘进过程中,由于会引起周围环境的变化,必须采取支护措施保证巷道的安全。在所有的支护技术中,锚杆支护技术目前最常用的支护技术,具有效率高、成本低的特点。对于技术人员而言,需要了解锚杆支护技术的特点,合理使用支护技术满足对巷道掘进支护的需求。

1锚杆支护技术基本原理

锚杆支护是一种杆状的支护体系,在巷道的围岩体内安置,能够在巷道掘进过程中制成巷道的结构,达到加固围岩的目的。实际使用时,会将锚杆眼钻于围岩中,之后在锚杆孔中设置锚杆,保证整个巷道的稳定性。以下为锚杆支护的原理:

悬吊作用。围岩中可能存在的软弱岩层和快要冒落的围岩,锚杆可以发挥承载作用,承担弱岩和即将掉落围岩的重量,从而维持巷道的稳定性[1]

组合梁作用。该原理会将平顶巷道层状顶板视为组合梁,其支点在巷道的两侧,由于荷载的作用,每层板梁都会出现弯曲的情况,会导致下缘和上缘维持在受压或者受拉的状态。荷载的作用下,可以使用锚杆压紧板梁,从而有效提升板梁的抗弯强度。

挤压加固拱作用。把锚杆放置在巷道周围,锚杆可以实现巷道拱部节理发育掩体的连接,在拱部可以构建起拱形压缩带,这种压缩带具有非常强的承载能力,能有效地承载支架上的荷载,也能支撑顶板压力级的自身重量。

减跨作用。利用锚杆支护技术可以减小力拱的跨度和高度,将锚杆在巷道跨中安装,锚杆可以发挥支柱的作用,在挖掘巷道时可以划分拱,有效控制了力拱的跨度和高度。

围岩补强和加固。通过调查分析,一般情况下,会有三个方向的离在巷道深处的岩石上发挥作用,之后两个方向的力会作用于巷道周边的岩石,会导致巷道深处的强度远高于巷道周围的岩石,巷道周围岩石的稳定性不能得到保证。通过安装锚杆,就能保证有三个方向的力作用于围岩,也能提升围岩的稳定性。并且,通过对锚杆支护技术的应用,也能提升岩层软弱层面的抗剪能力,从而让围岩的结构更加稳定。

2矿建工程巷道掘进锚杆支护技术特征

2.1机械化水平高

随着目前的技术发展,在对矿产进行开采的工作中开采方式也发生了转变,机械技术被大量应用到矿产开发中,锚杆支护方式也具备了非常强的机械化特征。很多矿建巷道中都是用棚式支护方式,也是锚杆支护最主要的支护方式,但由于目前多数巷道掘进工程对进度控制要求很高,工程中的支护量很大,为了能控制时间和降低成本,棚式支护结构在工程中的应用已经比较少[2]。目前的锚杆支护技术会使用大量的机械设备达到支护目的,依靠现代化设备能保证支护工作的质量,也能控制施工成本和缩短施工周期,最大服务控制巷道掘进工程的安全性和稳定性。

2.2灵活性高

矿建工程的地质环境不同,针对不同状况也会采取特定的支护方式,因此巷道掘进中支护方式必须能灵活调整,以满足不同巷道工程的施工需求。使用锚杆支护技术可以根据巷道的形式、周围围岩的性质进行计算,由于锚杆支护的适应性和灵活性比较强,因此可以适应各种巷道掘进的支护需求。

2.3 支护效果好

矿建工程巷道掘进的工作中,使用锚杆支护技术可以最大幅度提升巷道的整体结构强度,使巷道对地震有更强的承受能力,以及保证巷道的承载能力。对于地质条件比较复杂的巷道,外界因素、客观地质条件直接决定了巷道的强度和稳定性,必须设置合理的巷道尺寸、断面形状、使用集中应力作用、提升巷道周围围岩的强度等等[3]。而是用锚杆支护技术可以在巷道施工的全过程中都保持较高的支护效果,在后期施工和开采也能确保巷道的安全性。

3将建工程巷道锚杆支护效果的影响因素

3.1断面形状和尺寸

巷道掘进施工过程中,巷道周围的岩应力会由于施工而改变,从而导致巷道的断面形状、断面尺寸都出现变化,如果变化幅度过大,会直接导致稳定性降低,威胁巷道的安全。使用锚杆支护体系时,要保证支护后巷道周围的岩应力保持平衡,尤其确保顶板可以保持稳定的状态,为后续的掘进施、开采工作都创造安全环境。所以,矿建巷道掘进施工中,应该先对顶部和底部岩石的强度进行分析,然后选择适合的锚杆支护技术。由于不同强度的岩石对拉应力的抵抗能力不同,如果岩石的强度过小,就会导致巷道出现裂纹;巷道的宽度与顶板的移进率成正比,因此在矿建工程的巷道掘进施工中,必须全面考虑巷道的安全问题。

3.2巷道围岩强度

围岩强度增大后,锚杆对支护的作用力也会增加,为了保证承载巷道围岩的强度,防止出现承载超载的情况,在使用锚杆技术时,关注周围围岩的强度,调整锚杆支护的作用力。

3.3地应力

地应力包括巷道自重应力和地质构造的适应力,就会直接影响巷道围岩的形状,如果巷道具有较大的地应力,就需要使用锚杆支护技术保证围岩结构的完整性。另一方面,地应力的大小也会对锚杆支护技术的效果产生影响。巷道围岩所具有的自重力、埋藏深度都和巷道的地应力有关,埋藏深度越大,巷道围岩结构的整体性就越差,地质构造的发育也会影响到围岩结构的稳定性,所以必须在锚杆支护时分析当地的地应力的情况。

3矿建工程锚杆支护技术应用

3.1锚杆支护技术设计

矿建工程开始之前,应该对工程的情况展开分别研究,分析各种收集到的地质相关信息数据,总结当地的地质分布规律,为后续工程提供可靠的数据支持。数据分析中,也要总结各种工程的施工特点,考虑导致影响工程进程的因素,分析和总结解决问题的方法[4]。确定锚杆初始参数时,可以使用工程类比法开展工作,保证工程施工的科学性是和合理性,确保工程的质量。为了确保获得数据的准确性,技术人员还要在现场进行检测工作,根据现场信息对锚杆设计展开综合评价。最后,根据相关分析和评价结果,继续使用计算机技术分析锚杆支护技术的各种参数,针对之前设计存在的问题进行调整。

3.2加厚锚杆托板

锚杆托板在锚杆支护中具有抗压作用,可以给锚杆提供抗变形能力,提升锚杆支护体系的稳定性和安全性。为了防止在矿建工程巷道掘进中,顶部出现冒顶事故,就必须采用加厚处理的锚杆托板,使锚杆托板的抗变形能力更强,以满足掘进工作的需求,保证巷道的安全性。

3.3制定配套的支护体系

矿建工程的锚杆支护体系需要保证技术配套,比如不能出现螺母规格不达标、锚杆支护强度不足的问题。所以,应该根据工程的情况保证螺母的整体抗剪能力满足要求,也要根据实际工程状况制定不同的锚杆支护体系,制定明确的体系标准、材料标准。在后续的工程施工中,也要继续使用动态监测技术发现工程中的薄弱环节,并及时采取措施处理,实现锚杆支护的优化,保证巷道的安全。

结束语:矿建工程巷道掘进施工中,锚杆支护技术发挥着重要的作用,能够控制工程的施工成本,缩短工程的施工时间和加快施工进度。为了保证支护技术发挥效果,需要做好对现场环境的勘查,根据周围受力状况使用合适的支护设计,让锚杆支护技术在工程中最大化地发挥作用。

参考文献:

[1]宇文蔚午.探究矿建工程巷道掘进锚杆支护技术[J].当代化工研究,2020(18):61-62.

[2]李苏珍.矿建工程巷道掘进锚杆支护技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2020(15):67-68.

[3]袁海生.矿建工程巷道掘进锚杆支护技术[J].机械管理开发,2020,35(07):265-266.

[4]王冬东.矿建工程巷道掘进锚杆支护研究[J].河南科技,2020(11):49-51.

作者简介:张伟(1977-),男,大专,工程师,从事矿建管理工作。