技術(shù)文獻(xiàn)

淺析錨注支護(hù)技術(shù)在小煤柱開采巷道支護(hù)中的應(yīng)用

發(fā)表時(shí)間：2021-03-22 01:21

1.前言
　　錨注支護(hù)技術(shù)是一種軟巖巷道支護(hù)技術(shù)，其通過打設(shè)注漿孔、埋設(shè)注漿錨桿及注漿，使巷道周邊較為松散的煤巖體在注漿錨桿和漿體的作用下變得更加堅(jiān)固，使巷道工作更加安全。
　　2.錨注錨索聯(lián)合支護(hù)機(jī)理
　　在破裂區(qū)圍巖形成過程中，有害變形是不斷的形成和發(fā)展的，而現(xiàn)有支護(hù)方式是通過限制有害變形的發(fā)展來(lái)起到防護(hù)作用的。依據(jù)圍巖破裂區(qū)的應(yīng)力力學(xué)屬性（見圖2），
　　圖1 250102工作面礦壓顯現(xiàn)位置
　　可知地下圍巖中的彈性區(qū)、塑性區(qū)、破裂區(qū)與巖石全應(yīng)力應(yīng)變曲線中的各階段是相對(duì)應(yīng)的關(guān)系：彈性區(qū)、塑性區(qū)與應(yīng)峰前的彈性、塑性階段相對(duì)應(yīng)，而破裂區(qū)則與應(yīng)力峰后的軟化和殘余強(qiáng)度階段相對(duì)應(yīng)。由于在圍巖發(fā)生的位移變形中破裂區(qū)的巖石破裂膨脹位移占絕大部分，故巖石破裂后（峰后部分）的破裂膨脹位移為主要的支護(hù)目標(biāo)。破裂區(qū)圍巖應(yīng)力狀態(tài)及力學(xué)屬性示意圖如圖2，在現(xiàn)有的支護(hù)方法中，錨桿主要錨固于塑性區(qū)，起到懸吊作用，預(yù)應(yīng)力錨索主要錨固于彈性區(qū)，起到約束作用。在上述2種支護(hù)方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良后，可針對(duì)峰后巖體的力學(xué)特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)峰后巖體的有效支護(hù)。
　　圖2 破裂區(qū)圍巖應(yīng)力狀態(tài)及力學(xué)屬性示意圖
　　2.1錨注支護(hù)機(jī)理
　　錨注支護(hù)的本質(zhì)通過以錨桿兼做注漿管方式，將錨固支護(hù)技術(shù)和注漿加固技術(shù)兩者有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。注漿材料能夠在一定程度上改變圍巖性質(zhì)，有效提高圍巖強(qiáng)度，保證巷道的穩(wěn)定。其支護(hù)機(jī)理主要包括以下幾個(gè)方面。
　　1）錨注支護(hù)時(shí)，注漿材料能夠進(jìn)入圍巖裂隙中，起到隔絕空氣、水汽的作用，有效防止圍巖因風(fēng)化作用和軟化作用而產(chǎn)生強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。
　　2）錨注支護(hù)時(shí)，注漿材料能夠?qū)⑺苄詤^(qū)內(nèi)圍巖黏結(jié)為1個(gè)整體，有效增強(qiáng)了巖體的黏聚力、內(nèi)摩擦角、彈性模量等物理力學(xué)性質(zhì)，提高了圍巖的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。
　　3）注漿支護(hù)與錨桿支護(hù)相結(jié)合能夠形成組合拱結(jié)構(gòu)，即噴網(wǎng)組合拱、錨桿壓縮區(qū)組合拱及漿液擴(kuò)散加固組合拱。多層組合拱結(jié)構(gòu)能夠令支護(hù)結(jié)構(gòu)的約束范圍有效擴(kuò)大，可顯著提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力。
　　2.2錨索支護(hù)機(jī)理
　　1）錨索可將已經(jīng)松動(dòng)的圍巖或較軟弱的巖層懸吊在穩(wěn)定巖層上，使其與穩(wěn)定巖層連接在一起，這樣能夠有效限制有害變形的發(fā)展，延緩圍巖的破壞過程。
　　2）錨索支護(hù)時(shí)產(chǎn)生軸向力會(huì)令各巖層間發(fā)生相互擠壓，各巖層之間的摩擦力顯著增加，巖層間相對(duì)滑動(dòng)的趨勢(shì)得到有效抑制。
　　3）隨著巷道的不斷開挖，圍巖的受力狀態(tài)由三向受力轉(zhuǎn)化為雙向或單向受力，圍巖強(qiáng)度逐步降低。采用預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)后，會(huì)產(chǎn)生沿錨索軸線方向較大的附加位移和附加應(yīng)力，使錨固區(qū)的圍巖處于受壓狀態(tài)，能夠有效防止圍巖產(chǎn)生松動(dòng)破壞。
　　3.應(yīng)對(duì)措施
　?。?）煤柱的減小在一定程度上減少了圍巖應(yīng)力集中程度，掘進(jìn)期間壓力顯現(xiàn)頻次及能量釋放程度都大幅減弱。
　?。?）在生產(chǎn)過程中，由于受采動(dòng)影響及采空區(qū)未充分垮落頂板再次垮落的影響，致使小煤柱內(nèi)破碎區(qū)與裂隙區(qū)的形成，煤柱內(nèi)巖體產(chǎn)生弱化，一方面使得煤柱內(nèi)巖體被進(jìn)一步切割，使煤體更加破碎，打破了自鎖狀態(tài)，使煤柱的載荷能夠降低和轉(zhuǎn)移；另一方面使煤柱內(nèi)巖體存儲(chǔ)的彈性變形能在其沿裂隙的滑動(dòng)過程中得到一定程度的釋放，在250103、250104、250105工作面生產(chǎn)過程中，均未發(fā)生破壞性的礦壓顯現(xiàn)以及人員傷亡事故。
　?。?）提高了采區(qū)的回采率，初設(shè)的煤柱尺寸為20m，現(xiàn)在優(yōu)化為6m，僅以正在回采的250105工作面計(jì)算，可采走向長(zhǎng)度2000m，煤厚平均12.8m，回采率85%，工作面可多采出煤炭40.2萬(wàn)噸。
　?。?）小煤柱實(shí)施以來(lái)，未出現(xiàn)過煤柱體的漏風(fēng)、發(fā)火和有害氣體溢出等現(xiàn)象，也未出現(xiàn)煤柱體大流變帶來(lái)的巷道失穩(wěn)現(xiàn)象。
　　5.總結(jié)
　　我國(guó)煤礦已經(jīng)形成了具有中國(guó)特色的煤巷錨桿支護(hù)成套技術(shù)體系，錨桿支護(hù)已經(jīng)成為煤礦巷道首選的、安全高效的主要支護(hù)方式。因此，錨注支護(hù)技術(shù)在松散的煤巖體支護(hù)中越來(lái)越具有優(yōu)勢(shì)，只要對(duì)其充分合理利用對(duì)華亭煤業(yè)集團(tuán)公司華亭煤礦高產(chǎn)高效礦井建設(shè)、煤炭產(chǎn)量與效益的大幅度提高及安全狀況的改善起到不可替代的重要作用。進(jìn)而促進(jìn)里我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。

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