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中图分类号:TD 文献标识码:A 文章编号:1008-925X(2012)O8-0128-01
摘要:本文以伊泰酸刺沟煤矿为背景,介绍了我国煤矿建设的施工技术水平及在建设过程中的一些问题。并对巷道支护技术及支护材料的使用做了相关说明。着重论述了我国软岩巷道支护技术及其维护方法[1][2][3]。
关健词:巷道支护技术 锚杆支护 巷道支护材料 软岩巷
1、锚杆的作用
锚杆支护机理目前提出的观点很多,有悬吊作用、组合梁(拱)作用、加固(提高C,φ值)作用等。这几种观点都是以围岩状态和利用锚杆杆体受拉为前提来解释锚杆支护的作用机理。因此,围岩状态及锚杆受拉这两个前提的客观性是判定上述这些理论正确的标准。
1.1锚杆的悬吊作用
在缓倾斜煤层中,锚杆将下部不稳定的岩层(直接顶或块状结构中不稳定的岩块)悬吊在上部稳固的岩层上,阻上岩层或岩块的垮落。锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量,并据此设计锚杆支护参数。
1.2 锚杆的组合梁作用
为了解决悬吊理论的局限性,在层状地层中提出了组合梁理论。它认为在没有稳固岩层提供悬吊支点的薄层状岩层中,可利用锚杆的拉力将层状地层组合起来, 形成组合梁结构进行支护。
1.3锚杆的减跨作用
如果把不稳定的顶板岩层看成是支撑在两帮的叠合梁(板),由于可视悬吊在老顶上的锚杆为支点,安设了锚杆就相当于增加了支点,从而减小了顶板的跨度,使顶板岩层的弯曲应力和挠度得到降低,维持了顶板稳定。这就是锚杆的减跨作用,它实际上来源于锚杆的悬吊作用,但它同样未能提供用于锚杆支护参数设计的方法。
2、煤矿建设过程存在的一些问题
2.1 矿井建设项目管理存在缺陷
由于一个矿建企业可能同时有多个项目,项目远离公司总部,这种远离使得现场安全管理的责任,或者说能够有效进行安全管理的角色,更多的由项目组织来承担。
2.2 矿建工程存在分包,甚至非法转包等行为
同一般工业与民用建筑工程项目一样,矿井建设项目程也存在分包或专业承包的情况,有的矿建项目被违规转包分包,造成工程质量、进度难以保证,尤其安全管理流于形式,无人负责,总承包企业没有建立和落实各分包或专业承包企业的安全责任制度,“以包代管”,推卸现场的安全管理责任,造成安全事故频发。
2.3 矿井建设项目施工作业的非标准化
矿建工人散布工地从事多个工位和任务的工作,现场分布在全国各地,项目施工条件、现场作业、工作环境复杂多变,矿建企业很难规范所有项目的工人操作行为,难以落实标准作业技术规定,这就增加了矿井建设项目安全生产的难度。
3、巷道支护技术及支护材料
为了保证巷道围岩的稳定,防止出现围岩垮落或产生过大变形,无法满足正常的生产和安全要求,巷道掘进后一般都要立即进行支护。
3.1 巷道支护的种类
从目前各类支护形式及支护效果上来看,巷道支护主要可分为三种类型:第一类为被动支护形式,包括木棚支架、钢筋混凝土支架、金属型钢支架、料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等;第二类是以各类普通锚杆支护为主,旨在改善巷道围岩力学性能的积极支护形式包括锚喷支护、锚网支护等;第三类是以高强预应力锚杆和注浆加固为主的积极主动加固形式,如锚柱支护等,能明显改善破裂岩体力学特性,支护结构整体性好,承载能力高,支护效果好。
3.2 巷道支护材料
(1)水泥,水泥种类很多,按其用途和性能可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥三大类。通用水泥为土木工程一般用途的水泥,如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等五大水泥。专用水泥指有专门用途的水泥,如油井水泥、砌筑水泥等。而特性水泥则是某种性能比较突出的一类水泥,如抗硫酸盐硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥等。
(2)混凝土,普通混凝土是由水泥、砂、石和水按适当比例配合、搅拌而成搅拌物,经过一段时间硬化而成的人造石料,为改善混凝土的某些性能,还常加入适量的外加剂和掺合料。
(3)钢材,钢材作为支护材料,具有强度大,可支撑较大地压,使用时间长,可多次复用,安装容易,耐火性强,必要时也可制成可缩性结构。
(4)其他材料,其中包括木材、石材、石膏、石灰、水玻璃。这些材料的使用都是基于矿井建设过程中需求而定。
4、我国软岩巷道支护技术及其维护方法
在松软岩层中施工巷道,采用常规的施工方法和支护形式、支护结构,往往不能奏效。最主要的是必须根据岩层性质和地压显现特点选择合理的支护方式、支护结构,正确选择巷道位置和断面形状,同时加强巷道底板的管理,采用合理的掘进破岩工艺以及对围岩进行量测监控等。
4.1软岩工程支护的主要形式
(1)整体刚性支护
(2)刚性支护加柔体垫层支护
(3)U型钢可缩性支架支护
(4)锚喷支护
4.2 软岩巷道的维护
(1)主动支护,如锚网喷支护、锚梁网喷支护、锚注加固、锚梁网加锚索联合支护。
(2)被动支护,如木棚支护、工字钢棚支护、U型钢棚支护、碹体支护。
5、结论
(1)施工方案的选择要以保证安全为前提,以经济效益为中心,在充分分析矿山建设条件的基础上,结合自身的特点合理选择施工方案。
(2) 在分析和总结煤矿软岩巷道支护常用支护技术的基础上,提出高强度锚杆、锚注支护及联合支护将成为软岩巷道支护新的发展形式。
参考文献:
[1]刘玉泉,韩宝东,韩德军.锚杆支护理论浅析[A].TD353. 6.
[2]郑颖人.地下工程锚喷支护设计指南[M].北京:中国铁道出版社,1988.
[3]重庆建筑工程学院,同济大学.岩体力学[M].北京:中国建筑工业出版社,1981.
摘要:本文以伊泰酸刺沟煤矿为背景,介绍了我国煤矿建设的施工技术水平及在建设过程中的一些问题。并对巷道支护技术及支护材料的使用做了相关说明。着重论述了我国软岩巷道支护技术及其维护方法[1][2][3]。
关健词:巷道支护技术 锚杆支护 巷道支护材料 软岩巷
1、锚杆的作用
锚杆支护机理目前提出的观点很多,有悬吊作用、组合梁(拱)作用、加固(提高C,φ值)作用等。这几种观点都是以围岩状态和利用锚杆杆体受拉为前提来解释锚杆支护的作用机理。因此,围岩状态及锚杆受拉这两个前提的客观性是判定上述这些理论正确的标准。
1.1锚杆的悬吊作用
在缓倾斜煤层中,锚杆将下部不稳定的岩层(直接顶或块状结构中不稳定的岩块)悬吊在上部稳固的岩层上,阻上岩层或岩块的垮落。锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量,并据此设计锚杆支护参数。
1.2 锚杆的组合梁作用
为了解决悬吊理论的局限性,在层状地层中提出了组合梁理论。它认为在没有稳固岩层提供悬吊支点的薄层状岩层中,可利用锚杆的拉力将层状地层组合起来, 形成组合梁结构进行支护。
1.3锚杆的减跨作用
如果把不稳定的顶板岩层看成是支撑在两帮的叠合梁(板),由于可视悬吊在老顶上的锚杆为支点,安设了锚杆就相当于增加了支点,从而减小了顶板的跨度,使顶板岩层的弯曲应力和挠度得到降低,维持了顶板稳定。这就是锚杆的减跨作用,它实际上来源于锚杆的悬吊作用,但它同样未能提供用于锚杆支护参数设计的方法。
2、煤矿建设过程存在的一些问题
2.1 矿井建设项目管理存在缺陷
由于一个矿建企业可能同时有多个项目,项目远离公司总部,这种远离使得现场安全管理的责任,或者说能够有效进行安全管理的角色,更多的由项目组织来承担。
2.2 矿建工程存在分包,甚至非法转包等行为
同一般工业与民用建筑工程项目一样,矿井建设项目程也存在分包或专业承包的情况,有的矿建项目被违规转包分包,造成工程质量、进度难以保证,尤其安全管理流于形式,无人负责,总承包企业没有建立和落实各分包或专业承包企业的安全责任制度,“以包代管”,推卸现场的安全管理责任,造成安全事故频发。
2.3 矿井建设项目施工作业的非标准化
矿建工人散布工地从事多个工位和任务的工作,现场分布在全国各地,项目施工条件、现场作业、工作环境复杂多变,矿建企业很难规范所有项目的工人操作行为,难以落实标准作业技术规定,这就增加了矿井建设项目安全生产的难度。
3、巷道支护技术及支护材料
为了保证巷道围岩的稳定,防止出现围岩垮落或产生过大变形,无法满足正常的生产和安全要求,巷道掘进后一般都要立即进行支护。
3.1 巷道支护的种类
从目前各类支护形式及支护效果上来看,巷道支护主要可分为三种类型:第一类为被动支护形式,包括木棚支架、钢筋混凝土支架、金属型钢支架、料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等;第二类是以各类普通锚杆支护为主,旨在改善巷道围岩力学性能的积极支护形式包括锚喷支护、锚网支护等;第三类是以高强预应力锚杆和注浆加固为主的积极主动加固形式,如锚柱支护等,能明显改善破裂岩体力学特性,支护结构整体性好,承载能力高,支护效果好。
3.2 巷道支护材料
(1)水泥,水泥种类很多,按其用途和性能可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥三大类。通用水泥为土木工程一般用途的水泥,如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等五大水泥。专用水泥指有专门用途的水泥,如油井水泥、砌筑水泥等。而特性水泥则是某种性能比较突出的一类水泥,如抗硫酸盐硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥等。
(2)混凝土,普通混凝土是由水泥、砂、石和水按适当比例配合、搅拌而成搅拌物,经过一段时间硬化而成的人造石料,为改善混凝土的某些性能,还常加入适量的外加剂和掺合料。
(3)钢材,钢材作为支护材料,具有强度大,可支撑较大地压,使用时间长,可多次复用,安装容易,耐火性强,必要时也可制成可缩性结构。
(4)其他材料,其中包括木材、石材、石膏、石灰、水玻璃。这些材料的使用都是基于矿井建设过程中需求而定。
4、我国软岩巷道支护技术及其维护方法
在松软岩层中施工巷道,采用常规的施工方法和支护形式、支护结构,往往不能奏效。最主要的是必须根据岩层性质和地压显现特点选择合理的支护方式、支护结构,正确选择巷道位置和断面形状,同时加强巷道底板的管理,采用合理的掘进破岩工艺以及对围岩进行量测监控等。
4.1软岩工程支护的主要形式
(1)整体刚性支护
(2)刚性支护加柔体垫层支护
(3)U型钢可缩性支架支护
(4)锚喷支护
4.2 软岩巷道的维护
(1)主动支护,如锚网喷支护、锚梁网喷支护、锚注加固、锚梁网加锚索联合支护。
(2)被动支护,如木棚支护、工字钢棚支护、U型钢棚支护、碹体支护。
5、结论
(1)施工方案的选择要以保证安全为前提,以经济效益为中心,在充分分析矿山建设条件的基础上,结合自身的特点合理选择施工方案。
(2) 在分析和总结煤矿软岩巷道支护常用支护技术的基础上,提出高强度锚杆、锚注支护及联合支护将成为软岩巷道支护新的发展形式。
参考文献:
[1]刘玉泉,韩宝东,韩德军.锚杆支护理论浅析[A].TD353. 6.
[2]郑颖人.地下工程锚喷支护设计指南[M].北京:中国铁道出版社,1988.
[3]重庆建筑工程学院,同济大学.岩体力学[M].北京:中国建筑工业出版社,1981.