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摘 要:在经济全球化发展趋势不断增强的现今,伴随着我国经济文化的发展进程,作为我国经济支柱产业之一的煤矿产业的经济地位越来越高,为我国社会主义现代化进程起着至关重要的作用。在进行煤矿采掘作业时,为了更好的保障煤矿采掘人员的生命安全,对煤层巷道的支护方式选择尤为重要。本文分析了三软煤层巷道的围岩岩体结构特征以及对其支护原理进行概述,指出三软煤层巷道支护的关键性技术,提出可行性的一些联合的支护方法。
关键词:三软煤层;联合支护;支护方式
三软煤层巷道是一种较为复杂与困难的煤矿巷道,在现代化经济建设的过程中,伴随我国煤矿业的开采强度和规模的不断壮大,三软煤层巷道的支护是我国煤矿开采与回采过程中,迫切需要解决的技术难题。因此,我们必须要根据煤矿巷道的情况,分析三软煤层的围岩岩体结构特征,提出巷道支护的关键性技术手段,选择最合适的方式来保障巷道的稳固,预防发生安全责任事故,进而使煤矿业的开采效率与作业安全都能得到有效的提升。
1 三软煤层围岩岩体结构及其特征
三软煤层指的是煤矿开采过程中遇到的主采煤矿里的软煤层、软煤层顶板岩层、软煤层底板岩层,通常具有三软特征的煤矿煤层和顶板、底板均为软弱岩层,煤层的裂隙不断发育,使得煤层构造较为庞杂。
1.1 巷道顶板岩层
我国的三软煤层的顶板岩层大致由炭质泥岩、黏土质岩、泥岩、砂岩泥岩等交替构成,这种类型的三软煤层顶板岩层节理(裂隙)的发育,致使其稳固性较弱,抗压力较小,因此,应该减少顶板岩层对外暴露的时间,或以不暴露顶板岩层为宜。在对三软煤层巷道的围岩岩体进行深挖作业时,会产生对应的压力拱,其中包括有高位壓力拱与低位压力拱等,如图1表示。
1.2 巷道煤柱体
煤矿巷道两旁的煤柱体的坚硬度是保证巷道稳固的至关重要的因素之一,其两帮的煤柱体有着上覆岩层压力拱的拱脚作用,当煤柱体具备比较高的硬度与强度时,其所带来的变形量较小,巷道两帮不会出现转移渐近的情况发生,片帮的情况也不会发生;相反的,如果煤柱体硬度低与强度弱时,就会出现煤柱体松垮破碎等的现象,巷道两帮会出现分离与相互渐近,承受的压力将会向煤柱体深处分散转移,当达到新的平衡出现时,煤柱体就会置于塑性区。巷道的两帮煤柱体主要形式有以下三种:第一种为煤层群开采上覆采空,第二种为两帮都为实体煤,第三种为一帮为实体煤,另一帮为采空。
1.3 巷道底板岩层
软煤层底板岩层通常为亲水性的岩层,例如伊利石、高岭土等,这种底板岩层在生产作业用水或是岩层水的作用力影响下,极为容易因为膨胀而变形,变形后会产生底鼓,致使底板岩层的抗压力变弱,进而加大了巷道支护的技术难度。如果三软煤层巷道的底板岩层是非亲水性的软岩层,在释放底板的弹性能作用力或两帮煤柱体不断渐移接近的情况下,底板的岩层同样会产生底鼓,抗压力同样会变弱。
2 三软煤层巷道支护原理分析
根据煤矿的开采情况来分析,煤层巷道在进行掘进与回采时,支护是否稳固,与巷道的围岩岩体的强力度、支护方式等都有着密不可分的关系,基于我国特殊的煤层围岩特性,必须要按照实际的围岩情况来进行开采作业,三软煤层巷道支护的方式是较为经济与牢靠的选择,能够有效的提升支护技术的水平。通常情况下,三软煤层巷道围岩破坏有几个明显的特征,即初期的变形速度快、周期短、敏感度高等,当处于软岩的最高塑性的承载力下,采用巷道的支护可以得到最好的效果。软的岩巷道的破坏过程是一种渐进的力学过程,在煤矿开采的过程中,破坏是从1个或是几个相关的关键部位产生的,主要存在于围岩体强度弱与围岩应力较集中的区域。
3 三软煤层巷道支护的关键技术概述
所谓的三软煤层巷道支护的关键技术是指:合理的运用膨胀变形性能及抗裂性能,适度的掌握好二次支护的施工时间,加固好煤矿巷道的表面围岩,使稳固的围岩成为煤矿巷道承载拱的其中一部分,最大程度的发挥围岩的自承能力以及巷道底鼓的防治作业为核心的支护技术。由于矿压的作用,该技术允许煤矿巷道弯曲变形,同时也要保证围岩的变形度不能超过承压能力而使其失效,导致这种危害分散到深处。
4 支护方式的研究
4.1 锚杆支护法
在我国的三软煤层巷道的支护中,以锚杆支护法运用最广。由于在两帮的岩体里聚力比较弱,单纯使用锚杆支护的方法,并不能满足拉应力的条件。因此需要把锚固体建成“体”、“厚板”等形态。同样的,也需要用钢带与金属网来进行联合支护。通过采取以上措施能辅佐喷层,同时也能实现锚喷的支护。在使用此法的时候必须注意两个问题:1)保证锚杆的支护强度。只有在拥有强劲的支护强度下,才能进而对巷道的顶板岩层、底板岩层和两帮的移动渐近量进行有效的调整;2)锚杆预紧应力对顶板的下沉量能够进行有效的控制。在安装锚杆时施加适度的预紧应力,能有效的减低顶板的下沉量。经过大量的实践得知,锚杆支护方式对围岩变形起到了足够的控制力,使其能做到长久的稳固。
4.2 联合支护方法
联合支护法就是指两种或者是两种以上的巷道支护方法的合理组成与综合运用。在我们进行采煤作业时,需要进行软岩煤矿巷道的支护工作与相关的维护程序,因此,可以采用可伸缩性能的支架法来工作,例如卸压法(切缝、钻孔)、锚网索支护等,充分的将各种支护方式的优势进行有效的结合,进而发挥出更有力的效用。通过联合支护的方法,能够在一定程度上对三软煤层巷道起到保护的作用,同时也能最大程度的保障巷道的稳固与安全。
5 结语
随着我国社会经济的发展与进步,作为我国经济支柱产业之一的煤矿业的经济地位也越来越高,为了满足人们的生存与生活的需要,煤矿开采的需求量也越来越大,因此,对开采煤矿作业的技术要求也越来越高。通过对三软煤层巷道的特征进行分析与总结,依据实际的巷道围岩特征,尤其是其抗压力弱的特征,灵活的应用与维护各种巷道支护技术,加强巷道围岩自身的稳定性和承载力,是我们一直致力研究的方向。三软煤层巷道支护技术的发展与进步,在一方面可以最大程度的保障采矿人员的安全,另一方面也能提升采矿作业的效率,进而推动我国煤矿产业的可持续性发展。
参考文献:
[1] 邓鹏海,张文科,刘昂.三软煤层巷道支护关键技术研究[J]煤炭技术,2014(4):118-121.
关键词:三软煤层;联合支护;支护方式
三软煤层巷道是一种较为复杂与困难的煤矿巷道,在现代化经济建设的过程中,伴随我国煤矿业的开采强度和规模的不断壮大,三软煤层巷道的支护是我国煤矿开采与回采过程中,迫切需要解决的技术难题。因此,我们必须要根据煤矿巷道的情况,分析三软煤层的围岩岩体结构特征,提出巷道支护的关键性技术手段,选择最合适的方式来保障巷道的稳固,预防发生安全责任事故,进而使煤矿业的开采效率与作业安全都能得到有效的提升。
1 三软煤层围岩岩体结构及其特征
三软煤层指的是煤矿开采过程中遇到的主采煤矿里的软煤层、软煤层顶板岩层、软煤层底板岩层,通常具有三软特征的煤矿煤层和顶板、底板均为软弱岩层,煤层的裂隙不断发育,使得煤层构造较为庞杂。
1.1 巷道顶板岩层
我国的三软煤层的顶板岩层大致由炭质泥岩、黏土质岩、泥岩、砂岩泥岩等交替构成,这种类型的三软煤层顶板岩层节理(裂隙)的发育,致使其稳固性较弱,抗压力较小,因此,应该减少顶板岩层对外暴露的时间,或以不暴露顶板岩层为宜。在对三软煤层巷道的围岩岩体进行深挖作业时,会产生对应的压力拱,其中包括有高位壓力拱与低位压力拱等,如图1表示。
1.2 巷道煤柱体
煤矿巷道两旁的煤柱体的坚硬度是保证巷道稳固的至关重要的因素之一,其两帮的煤柱体有着上覆岩层压力拱的拱脚作用,当煤柱体具备比较高的硬度与强度时,其所带来的变形量较小,巷道两帮不会出现转移渐近的情况发生,片帮的情况也不会发生;相反的,如果煤柱体硬度低与强度弱时,就会出现煤柱体松垮破碎等的现象,巷道两帮会出现分离与相互渐近,承受的压力将会向煤柱体深处分散转移,当达到新的平衡出现时,煤柱体就会置于塑性区。巷道的两帮煤柱体主要形式有以下三种:第一种为煤层群开采上覆采空,第二种为两帮都为实体煤,第三种为一帮为实体煤,另一帮为采空。
1.3 巷道底板岩层
软煤层底板岩层通常为亲水性的岩层,例如伊利石、高岭土等,这种底板岩层在生产作业用水或是岩层水的作用力影响下,极为容易因为膨胀而变形,变形后会产生底鼓,致使底板岩层的抗压力变弱,进而加大了巷道支护的技术难度。如果三软煤层巷道的底板岩层是非亲水性的软岩层,在释放底板的弹性能作用力或两帮煤柱体不断渐移接近的情况下,底板的岩层同样会产生底鼓,抗压力同样会变弱。
2 三软煤层巷道支护原理分析
根据煤矿的开采情况来分析,煤层巷道在进行掘进与回采时,支护是否稳固,与巷道的围岩岩体的强力度、支护方式等都有着密不可分的关系,基于我国特殊的煤层围岩特性,必须要按照实际的围岩情况来进行开采作业,三软煤层巷道支护的方式是较为经济与牢靠的选择,能够有效的提升支护技术的水平。通常情况下,三软煤层巷道围岩破坏有几个明显的特征,即初期的变形速度快、周期短、敏感度高等,当处于软岩的最高塑性的承载力下,采用巷道的支护可以得到最好的效果。软的岩巷道的破坏过程是一种渐进的力学过程,在煤矿开采的过程中,破坏是从1个或是几个相关的关键部位产生的,主要存在于围岩体强度弱与围岩应力较集中的区域。
3 三软煤层巷道支护的关键技术概述
所谓的三软煤层巷道支护的关键技术是指:合理的运用膨胀变形性能及抗裂性能,适度的掌握好二次支护的施工时间,加固好煤矿巷道的表面围岩,使稳固的围岩成为煤矿巷道承载拱的其中一部分,最大程度的发挥围岩的自承能力以及巷道底鼓的防治作业为核心的支护技术。由于矿压的作用,该技术允许煤矿巷道弯曲变形,同时也要保证围岩的变形度不能超过承压能力而使其失效,导致这种危害分散到深处。
4 支护方式的研究
4.1 锚杆支护法
在我国的三软煤层巷道的支护中,以锚杆支护法运用最广。由于在两帮的岩体里聚力比较弱,单纯使用锚杆支护的方法,并不能满足拉应力的条件。因此需要把锚固体建成“体”、“厚板”等形态。同样的,也需要用钢带与金属网来进行联合支护。通过采取以上措施能辅佐喷层,同时也能实现锚喷的支护。在使用此法的时候必须注意两个问题:1)保证锚杆的支护强度。只有在拥有强劲的支护强度下,才能进而对巷道的顶板岩层、底板岩层和两帮的移动渐近量进行有效的调整;2)锚杆预紧应力对顶板的下沉量能够进行有效的控制。在安装锚杆时施加适度的预紧应力,能有效的减低顶板的下沉量。经过大量的实践得知,锚杆支护方式对围岩变形起到了足够的控制力,使其能做到长久的稳固。
4.2 联合支护方法
联合支护法就是指两种或者是两种以上的巷道支护方法的合理组成与综合运用。在我们进行采煤作业时,需要进行软岩煤矿巷道的支护工作与相关的维护程序,因此,可以采用可伸缩性能的支架法来工作,例如卸压法(切缝、钻孔)、锚网索支护等,充分的将各种支护方式的优势进行有效的结合,进而发挥出更有力的效用。通过联合支护的方法,能够在一定程度上对三软煤层巷道起到保护的作用,同时也能最大程度的保障巷道的稳固与安全。
5 结语
随着我国社会经济的发展与进步,作为我国经济支柱产业之一的煤矿业的经济地位也越来越高,为了满足人们的生存与生活的需要,煤矿开采的需求量也越来越大,因此,对开采煤矿作业的技术要求也越来越高。通过对三软煤层巷道的特征进行分析与总结,依据实际的巷道围岩特征,尤其是其抗压力弱的特征,灵活的应用与维护各种巷道支护技术,加强巷道围岩自身的稳定性和承载力,是我们一直致力研究的方向。三软煤层巷道支护技术的发展与进步,在一方面可以最大程度的保障采矿人员的安全,另一方面也能提升采矿作业的效率,进而推动我国煤矿产业的可持续性发展。
参考文献:
[1] 邓鹏海,张文科,刘昂.三软煤层巷道支护关键技术研究[J]煤炭技术,2014(4):118-121.