关于矿产巷道支护技术的探究.pdf

冶金与材料第 43 卷关于矿产巷道支护技术的探究曹桂宝（淄博爱科工矿机械有限公司，山东 淄博255100）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 43 卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.43 No.8Aug.2023摘要：根据目前井下矿产开采的现状，在钻井扩产过程中，矿井出口岩石周围的应力无形地增大，岩石甚至煤层的长度增大，岩体周围的断裂常常变形或脱落，增加了安全生产的风险。因此，文章研究提出在选择矿产支护技术的形式时，必须充分考虑深层围岩的特点、环境条件和矿产建设条件。要科学合理地运用井下巷道和内部硐室的支护技术手段，选择适合矿山隧道实际需要的加固方法，提高隧道支护技术的强度、抗压强度和防水效果。确保巷道支护技术的安全、有效、科学和稳定，防止井下作业过程中发生安全事故。关键词：矿产资源；巷道支护；支护技术作者简介：曹桂宝（1970），男，山东安丘人，主要研究方向：采矿工程。中国的许多煤炭资源广泛分布在地下，井下开采形式相对普遍，而随着社会能源需求的增长，相关企业也正在积极探索新的开采技术。目前所运用的支护技术中，锚杆支护稳定性强，且工作效率高，劳动强度的合理管理具有明显的优势。但是，支护技术的应用还存在一些问题，需要深入研究，以确保支护技术的应用效率的不断提高。1巷道支护原理分析巷道支护是采用合理的科学措施加固坑道，使其成为一个完整的结构，通过相应的支护体系和岩石对其环境的稳定性，提高巷道的稳定性，避免巷道围岩出现变形等问题。目前，巷道支护技术和理论都取得了一定的发展和进步，不仅通过增加支护高度，还通过自身稳定性来保障。通过对支撑原理体系和应用技术的深入研究，不断优化支撑原理，能够在一定程度上改善和提升周围岩石的力学性能，对于提高围岩的承载能力具有积极意义。2巷道破坏原因分析由于矿产资源分配有限，矿产隧道被挖掘到地下，破坏源岩的应力，破坏矿山和隧道中岩石堆积的应力分布，形成和破坏自然平衡弧。在煤炭开采前，地下岩石基本上保持了其原始应力。上部岩石的重力作用使岩石在三个相互垂直的方向上变形，并受到与岩石相邻的岩石施加的横向应力，同时还受到构造应力，可承受平衡岩石的温度应力等；但是在煤的开采过程中，岩石的初始应力状态被破坏并重新分配，导致应力集中在护栏顶部两端，在自身重力的影响下弯曲并从顶板坠落，在底部产生应力，当荷载压力超过最大应力时，顶部岩石受损，导致应力分布调整。以上都发生在煤炭开采过程中，岩石上层受到影响，受到上下岩石的力，成为顶板的支护。如果没有支护，顶板在该应力下长期弯曲变形，上顶板产生伸缩应力。如果拉伸应力超过其承载能力，则会破坏岩石上层，岩石中会出现裂缝，形成自然平衡弧，增加顶板应力。平衡弧不断扩大，对巷道侧面施加压力，从而对巷道造成长期损坏咱1暂。3巷道支护的作用采用矿产支护技术的主要目的是确保煤炭生产区的安全，矿产支护技术通常需要发展围岩运动以控制其稳定性，大多数矿产项目在相对恶劣的条件下运行，由于矿产的地形往往非常复杂，传统的支护技术已经难以满足当前矿产项目实施的需要。因此迫切需要改进，相关技术人员深入研究了煤炭生产的支护技术，制定了一系列有针对性的支护计划，在煤炭行业的发展中发挥了非常有效的作用。随着巷道的连续深度挖掘，工作环境越来越复杂，支护工作的难度越来越高，改进的安全技术可以更好地满足安全要求。4目前矿产巷道支护技术应用的现状4.1巷道压力的增加使配套技术应用的复杂性同步加大随着煤炭资源开采技术的不断发展，煤炭工业发展也越来越快。特别是近年来，各类煤炭开采的深度大幅增加，矿山的地质构造也发生了显著变化，且地质条件变得越来越复杂，大大增加了矿产隧道的压力。生产压力的不断增加导致煤柱应力集中，断层区的柱子和电动杠杆打开，增加了支护矿产开采的难度。4.2深部巷道围岩破坏程度严重，提高了巷道支护技术的应用难度环境岩石在煤炭生产配套技术的应用中起着非常58第 8 期重要的作用。然而，随着煤炭开采深度的不断增加，岩石周围的压力也在增加。在严重的情况下，压力可能比它可以承受的要大得多。4.3目前还没有科学、系统的生产支护合理性评估系统煤炭生产支护技术应用过程中的另一个问题是缺乏相对科学、全面的动态辅助计算机系统和支护合理性评估系统，这降低了煤炭开采支护技术应用的效率。虽然国内取得了重大的科技成就，然而，在煤炭开采过程中，仍采用传统的工程方法来指导煤炭开采的各种参数，由于缺乏生产支护评估系统和计算机系统，矿产的生产效率和安全性很难得到精确的保证咱2暂。4.4矿产巷道支护理论的局限性使得巷道支护技术的应用更加复杂尽管煤炭行业的发展取得了较大的进步，但许多煤炭企业只专注于煤炭行业在开采过程中的发展，忽视了理论体系的建立和完善。随着时间的推移，一些煤炭企业已经建立了软岩破碎带等地点锚网喷二次支护理论，但这些理论是有限的，应用相对较少。这大大增加了采煤支护技术的应用难度，例如在矿井深压影响区、结构压力区或软岩破裂区等复杂地质条件下，软岩破裂区的二次支护理论不能作为正确的指南。5矿产巷道支护技术的应用5.1砌碴支护技术砌碴支护技术，在大型巷道中相对常见，它广泛应用于石材或混凝土等气体材料中，但其局限性和特点在应用过程中非常显著，技术成本相对较高，劳动强度较大，不适用于路边岩石。另外支护技术的特点，加强了矿产特区的岩面支护，保持了岩巷的稳定性。在支护技术中，砌渣支护技术占据一定位置，其使用过程方便和简单，提高了煤炭生产的强化效果。砌渣支护技术是一种支撑式支护技术，由于其使用方便简单，经常在煤矿巷道的加固作用中被采用。该技术按照混凝土浇筑方式的不同可以分为现浇混凝土和混凝土砌块两种形式。然而，如果围岩变化频繁，砌渣支护技术的支护作用就非常有限，这也是限制其大规模广泛应用的主要原因。5.2棚式支护技术棚式支护技术广泛应用于围栏内外。主要使用木棒或钢筋混凝土材料，木棒效率低，使用寿命短，使用价值低，因此在钢筋混凝土材料的应用中更为重要。在应用过程中，其支护物不能与涂层分离，因为任何支护方法都具有高度的钝性，变形得到很好的控制咱3暂。5.3矿产巷道锚注支护技术在一些围岩破碎的巷道或边坡滑落，以及坝基加固的施工中，通常会采用抗震支护技术来加固坝基。这种技术通过自钻锚杆进行灌浆填充，使破碎的围岩巷道形成坚固的拱形塑性地带，提高巷道围岩的稳定性和坚固性。此外，自钻锚杆还能有效地发挥压缩悬挂的作用，使周围岩石承载力承受切向力的压力，防止周围岩石衰减区的增大，保证出口处周围岩石的安全稳定。它可以在支护上发挥良好的作用。这种支护技术通常用于钻孔和固定有机组合。在施工中，通常需要在孔中钻孔，然后向成孔内进行注浆锚固。施加压力时，根据外部压力值，压力容积值，材料特性和现场施工环境来选择泵，同时利用锚注支护浆液扩散，将破碎的巷道围岩紧密地连接起来，形成一个坚固的整体结构，增强巷道围岩的承载能力。而且，经过注浆的锚杆还可以替代传统的锚固方法，增加巷道岩体的稳固程度。5.4锚杆支护技术锚杆支护技术是矿产巷道支护中常用的一种技术手段。锚杆技术的理论发展如表 1 所示。它通过将锚杆固定在巷道周围的岩体中，形成一个稳定的支撑体系，以增加巷道的稳定性和抗剪强度。锚杆支护技术的应用有以下几个关键点：表 1锚杆技术的理论发展理论组合梁支护理论悬吊理论组合拱理论最大水平应力理论时间19521952耀196220世纪70年代20世纪90年代5.4.1稳定地锚固岩体通过将锚杆穿入岩体深处，将预应力传递到岩体中，形成一个稳定的支撑系统。这可以有效地增加岩体的抗拉强度和抗剪强度，防止岩体滑动和垮塌，保证巷道的稳定性。5.4.2减少巷道变形和收敛巷道在开挖过程中会产生变形和收敛，使用锚杆支护可以有效地减少这种变形并保持巷道的形状稳定。锚杆的预应力作用能够抵抗地应力对岩体的挤压，从而减少岩体的变形和收敛。5.4.3提高矿产巷道的安全性锚杆支护技术能够提高矿产巷道的安全性。通过合理的锚杆设计和布置，可以增加巷道的整体强度和稳定性，再结合其他支护措施，如喷射混凝土衬砌等，可以进一步提高巷道的抗震和抗冲刷能力，降低事故风险。总的来说，锚杆支护技术在矿产巷道工程中具有重要的应用价值。它能够增加巷道的稳定性、抗剪强度和抗变形能力，提高巷道的安全性和工作效率，是一种常用且有效的巷道支护技术手段咱4暂。5.5钢管架支护U 形钢管支护技术具有良好的流动性。通常用于深曹桂宝：关于矿产巷道支护技术的探究59冶金与材料第 43 卷井，它有效地起到了生产支护的作用。使用这种煤层支护时，有必要正确加工和调整电缆的质量，填充石材支护墙，只有这样才能充分利用 U 形钢管支护的功能，必须注意岩石巷道的坠落和破碎。因此，U 形钢管结合锚定喷涂技术可以更好地弥补单独使用的 U 形钢支架的缺点，具有很大的推广和应用价值。5.6复合支护技术在挖掘巷道时，支护技术相对简单，难以保证解决所有问题，因此具有一定的局限性。针对开发过程中出现的各种保修问题，形成了一种特殊的保修技术，即集成保修技术。基于各种支护技术的优点，具有更广泛的实际应用。不仅可以解决生产支护问题，而且具有更好的支护的效果，对软岩大变形巷道支护技术进行研究能够得出，通过对锚喷-砌碹的结合，巷道变形问题得到很好的控制，混凝土层没有裂缝，周围岩石的变形速度降低。喷涂 10 天后，周围岩石的变形基本稳定。在这种情况下，二次砌碹支护可以达到最好的效果，所以集成支护技术有许多优点，过于复杂的技术设计不利于实际的道路支护。此外，与单一支护技术相比，集成支护技术的投资成本高且难以实施，需要在特定应用中根据具体情况选择最佳技术解决方案。6加强矿产巷道支护技术应用的措施6.1加强现场勘测工作在选择支护方法之前，采用合理和系统的支护方案。根据围岩的特点，制定出多种支护方案。仔细检查围栏的细节，考虑各种不可预测的情况。例如，岩石的小规模变形释放了岩石表面破裂时产生的一些应力，这大大降低了岩石的变形程度，因此在使用支护方法前，通过对矿产进行详细研究，可以降低风险，提高工作效率。6.2积极更新和维护支护配置随着煤炭开采的深化，相关风险和可变性明显增加，因此各企业需要加大科研投资，努力开发新的配套技术。迄今为止，煤炭开采技术研究方面已取得了良好的技术成果，但作为一种理论与实践相结合的技术，许多新的科学成果无法直接有效地应用于支护现代煤炭开采，许多煤炭生产支护设备落后，无法直接利用新的科学成果。因此，矿产管理层应集中精力更新和维护设备，使新技术与矿产相匹配。只有这样，才能提高工作效率，降低风险因素和复杂性，有效提高煤炭企业的生产效率咱5暂。6.3加强支护监督制度矿产出口检验制度之所以加强，是因为矿产工程师需要了解周围岩石的确切状态或周围岩石的运动，并实时跟踪准确的数据。因此，有必要增加测试和数据分析，定期培训技术人员，以确定地下人员的新设备。建立适当的评估系统，使其准确且合理。确保井下人员正确、标准地操作和使用设备，减少意外操作或操作错误造成的不必要问题。6.4提高对软岩巷道的支护措施通常，第二支护件可在道路上用于双重保护，不仅用于确保第一支护件的柔性，还用于提高支护件的强度。而第二支护导致护栏变形，预先释放某些应力，确保护栏的安全性和稳定性。开展有针对性的研究，以改善对软采矿的支护。为了防止围栏巷道脆弱区域的扩展，可以用锚柱加固围栏，提高围栏的地面强度，并确保巷道安全咱6暂。6.5加强材料检测支护材料的质量决定了矿山的支护程度。辅助材料的质量越高，越有利于整体运转良好。一些矿山企业为了节约生产成本，选择质量低、价格低廉的支护材料，无法稳定矿山周围的岩石，因此难以开采。例如有的矿产企业在掘进支护过程中使用的工具为硬水泥块锚杆。因此，有必要加强对材料强度和支护效果的检查，以确保杆和环的拉伸，确保断裂和支护的安全性，避免不必要的人员和物质损失。6.6完善矿产掘进的操作流程进一步健全和完善矿产掘进过程中的各项操作流程，严格按照相关规程进行作业，不得无故提前升井，不得任意扩大缩小断面和支护距离，造成工程质量不合格，要做好安全隐患的如实交接。此外，还要加强施工现场规划，确保施工期间所有参与挖掘、维护、运输工作的人员都在现场，避免施工事故的发生。7结语随着经济的发展和科技的进步，矿产企业对采煤支护技术的要求也越来越高。在使用采煤支护技术时，必须充分考虑矿山的地质条件，选择合适的支护技术，最常见的支护技术是提高采煤稳定性的支护技术。可以控制矿产变形，提高矿产开采安全性，提高矿产企业的经济效益，促进企业发展。参考文献1 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