深井巷道支护存在的问题及解决方法

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  摘 要:深井巷道支护工作,主要是降低围岩的压力,提升围岩的强度。本文針对深井巷道支护存在的问题以及解决方法进行研究,论述了深井巷道支护概述,深井巷道支护存在的问题,以及深井巷道支护的解决方法。
  关键词:深井巷道支护;问题;解决方法;开采
  随着社会对煤矿资源的需求增大,矿山开采深度在不断增加,矿山对于深井巷道围岩的压力也在不断加深,若是围岩承受的压力强度超出范围,便会发生围岩变形,给支护工作带来困难。因此深井巷道支护,需要降低施加在围岩身上的作用力,提高围岩的强度,从而去保护围岩不受破坏。
  一、深井巷道支护概述
  深井巷道的支护,岩石本身的质量以及承受的作用力是主要关键。岩石是深井巷道的材料,作用力是岩石能够承受的荷载,深井巷道支护的主要问题,便是岩石材料的质量,以及加在岩石身上的作用力。深井巷道的设计与未来加载在其身上的作用力是不能预知的。深井巷道支护存在的问题,主要体现在深井巷道的围岩。围岩顶板变形,某些部位发生变形、离层等,并且围岩的各别部位出现顶底板移近量较大的现象,甚至有的大于500mm。深井巷道的围岩变形,主要是因为巷道顶板无法承受较大的水平作用力,发生剪切性破坏,导致支护结构失去约束效用。深井巷道的围岩变形,主要包括以下几方面。1、锚杆强度较低,三径的搭配不规范不合理,导致产生手套效应[1]。2、支护强度较低,锚杆托盘变形或者断裂,会严重影响支护效果。3、现场用到的绑扎金属网发生变形,致使其无法满足围岩本身强度的要求。4、现场的钢带断裂,也会导致围岩发生变形。
  二、深井巷道支护存在的问题
  (一)深井巷道围岩破坏机理
  1、深井巷道开挖完成之后,原本的水平传递应力会作用于顶板中部位置,导致顶板底部的岩石承受的作用力增强。在较大水平作用力的负荷之下,使得顶板的承受能力到达极限,煤巷顶板岩层会发生断裂,导致深井巷道支护出现问题。2、由于岩石材料的质量以及自身特点,其可以形成沿层面的破坏,或者是部分区域内遭到破坏。主要是因为围岩经受长时间的作用力,并且作用力的大小不均匀,容易导致巷道顶板中间位置发生损坏。3、围岩在受到巨大压力的时候,压力超出其承受范围,会导致其发生破裂。破裂的围岩会形成楔形块状,容易使得围岩的强度降低,部分位置发生移动,导致围岩在作用力时,内部会发生收缩,正交方向会发生膨胀,从而造成顶板破坏。4、围岩在发生变形之后,整体会产生松动,对于外部的作用力承载能力较低。若是向其施加压力,其会将本该承担的作用力,转移到周围岩石身上,使得其周围的岩石承载力变大,严重者会导致周围的岩石遭到破坏。同时变形的岩石,对于水平作用力的传递能力较低,使得作用力作用于顶板,岩石则需承担更大的压力。5、若是岩石需要重新承受应力,并且应力的强度大于岩石上层部位的最大承载能力,会导致顶板受到新的破坏,这种破坏能够进行延伸,不进行处理,会一直扩大范围。遭到破坏的岩石,对于其下面以及周围的岩石,都会施加一定的作用力,导致其它岩石的承载负荷增大。容易造成巷道顶板岩石下沉,指导遇到质量非常坚固,承载范围较大的岩石,或者是强大的支护系统,此种破坏才会停止。
  (二)深井巷道围岩破坏模式
  煤矿开采深度不断提高,围岩受到的作用力强度也不断增强。若是水平应力的强度较大,巷道围岩的破坏路径通常是可以根据实际情况预测的。破坏路径的确定,主要是通过巷道围岩应力的重新分布,与不同的岩石对应力的传递。水平应力的强度,是相对变化的,例如一些出现裂纹的顶板,其能够承载的作用力较小,即使水平作用力的强度不是很大,也会造成其发生破坏。而对于一些承受荷载能力非常高的岩石,即便是水平作用力特别大,也不会对其造成破坏。
  三、深井巷道支护的解决方法
  (一)深井巷道的支护理论
  深井巷道支护的解决方法,主要有以下几方面。1、水平应力会导致底板变形,导致底板下沉,降低水平应力,或者将水平应力转移,使其分部在顶板的两帮处,从而去缓解底板的作用力。2、垂直作用力是造成底板两帮发生偏移的主要原因,降低底板两帮需要承受的垂直作用力,能够防止底板两帮发生变化。3、剪切应力主要作用于巷道的两肩窝,并且分布在巷道的四个角。因此能够将底板切眼处两帮的锚杆度角调整为十度。两帮肩窝与底板肩窝的角度为十度,这样的设计方式,能够有效的抵御底板肩窝的剪切作用力,从而去保护其不受破坏。4、巷道容易發生移位的部分是顶板中心线与两帮的中心线,采用锚杆与锚索共同支护的方法,能够有效的防止顶板移位。
  (二)深井巷道支护技术
  巷道支护是深井巷道围岩压力控制的主要手段,支护方式的选择,普遍针对深井巷道压力大、变形量大的特征。现代的深井巷道支护技术,有的还不能适用于深井巷道的支护,需要及时的进行改革更新。苏联著名的专家学者认为,当顶板的移近量小于45度的时候,现有的支护技术才能够适用于深井巷道支护。若是煤矿开采深度达到1600m,刚性支架则会失去效用;利用拱形可收缩的支架,在砂岩的环境当中,能够满足碎石充填需求;对于不稳定的岩层,需要选取对应的支护材料进行支护充填。
  四、结论
  综上所述,深井巷道支护存在的问题,主要表现为深井巷道围岩破坏机理,以及深井巷道围岩破坏模式。深井巷道支护的解决方法,主要体现在深井巷道的支护机理,以及深井巷道支护技术。
  参考文献:
  [1]高延法,刘珂铭,何晓升,等.钢管混凝土支架在千米深井动压巷道中的应用[J].煤炭科学技术,2015,08:7-12.
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