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锚杆支护在煤矿安全中的应用的分析-【新闻】防震垫

发布时间:2021-04-20 12:30:20 阅读: 来源:气井缓蚀剂厂家

锚杆支护在煤矿安全中的应用的分析

煤炭工业是我国国民经济的基础产业。在经济高速发展的今天,能源的利用量与日俱增,但煤矿的安全生产形势依然严峻。分析煤矿安全生产的现状、特点和规律,研究存在的问题,探讨控制对策,对促进我国煤矿持续健康发展、适应全国建设小康社会的要求具有重要意义

冒顶、瓦斯爆炸等一系列的现象对于煤矿安全,人民的生命财产的安全都是相当大的威胁。对于瓦斯爆炸我们只能通过监测检测的方法去控制,对于冒顶的现象我们可以通过工程上的结论去加固,去建设。查阅相关资料后我谈谈我在这方面的粗浅认识:

锚杆支护是利用深入围岩内部的锚杆杆体对围岩进行加固,提高被锚固围岩自身的稳定性来达到支护的目的。根据围岩性质和结构不同,锚杆可起到悬吊、组合梁、挤压加固拱等作用。锚杆支护的主要优点是工艺较简单、安装速度快、效率高、便于机械化作业、劳动强度低,可节约支护材料,降低支护成本。其缺点是它属于隐性支护,对支护质量和可靠性的监测和检测不易,有时会出现无明显先兆的冒顶事故,此外,对变形量很大的回采巷道,支护效果不易保证,导致巷道无法使用。

在巷道开掘后,由于岩体内部应力重新分布即围岩出现应力集中,岩体的物性状态有一个由弹性状态向塑性状态转变的过程,巷道周边围岩产生塑性变形,并从周边向岩体深部扩张,出现塑性变形区,同时引起应力向围岩深部转移,导致周边围岩松散、破碎和发生位移,从而导致巷道变形。

软岩中,岩石的膨胀和崩解主要是松软岩石所表现的特征,围岩里多为松软的粘土质岩层,巷道开掘后,粘土岩经不同程度的浸水或风化,体积增大和相应的引起压力增大,围岩松动圈和塑性变形发展很快,给巷道稳定性带来影响,不同软岩影响程度不同即围岩性质对巷道变形和破坏有决对性的影响,软弱岩石或膨胀性岩石对巷道变形和巷道变形和破坏的性质和其剧烈程度有重要影响。所以软岩巷道掘进时受松动圈及塑性变形的影响,巷道稳定性较差。

然而围岩破碎、松散,产生裂缝与扩张,导致围岩碎胀变形,从而造成支护变形破坏。围岩中具有膨胀性矿物,且遇水膨胀,导致巷道变形,锚杆支护对象是围岩松动发展过程中的碎胀变形,它起到阻止变形的作用,锚杆作用于围岩松动圈或塑性区中,随着围岩的松动破坏,围岩松散破坏失去自承力,围岩的自承力难以维持平衡,锚杆支护不能有效的阻止和控制巷道空间变形,随着巷道围岩揭露时间的延长,松动圈的不断增大,表现为巷道顶底板及两帮、巷道断面全面收缩直至闭合,所以锚杆支护失效。在一定程度上锚杆的破断力小于围岩碎胀所产生的力时,锚杆出现不同程度的破坏直至断裂;正常情况下,当锚杆的安设密度较大时,它能在巷道周围被加固地段内形成一定厚度的压缩带,这不仅可防止受节理等弱面切削的岩快产生滑动,而且锚杆本身也有抗剪销钉的作用,能有效的防止层间滑动。在这种情况下,锚固层不仅能保持自身的稳定性,而且还有可能在一定程度上承受上位岩层的载荷和抑制变形和松动;相反,如果在特殊松软岩层中采用锚杆支护时,由于围岩物化膨胀,随着围岩碎胀的进一步增大,导致巷道变形量随之增大,当围岩的塑性区大于锚杆的锚固范围,锚杆相对而言失去作用,此时岩石及上覆岩层的重量大于锚杆锚固及围岩共同支撑作用而出现顶板下沉直至垮落冒顶,上述所讲锚固层便有可能整体跨落,所以,在锚杆支护中单独的采用加大锚杆密度的方法来控制软岩支护是不合理的。

在软岩锚杆技术的推广应用和实施中,由于煤层赋存条件多样化,围岩结构复杂,部分条件顶板结构异常复杂,软弱夹层和层理十分发育,稳定性很差,极易发生离层垮冒,即使在同一巷道内顶板赋存状态也是频繁变化,构造影响随处可见,随时可遇。对于上述软岩巷道,锚杆支护不能有效的控制顶板离层,恶性冒顶事故时有发生。垮落现象频繁,安全事故时有发生。冒顶率:万分之五;事故率:五万分之一;导致金属支架类被动支护使用抬头。

实际上,大多数巷道支护失效表现为锚固区整体垮落,其中锚杆受力很小,几乎没有折断现象。顶板的稳定性取决于锚固区以外的离层状况,单纯改变锚杆的长度和密度,能在一定范围内限制锚杆长度范围内的岩体的变形,但锚固区以外的弱面离层是高强锚杆支护技术面临的一大挑战,必须围绕大大减少顶板离层或根本消除离层这一中心开展控制理论和技术研究。因此对软岩巷道的岩性及地质破碎带的锚杆支护技术的研究,从而控制顶板离层是今后锚杆支护技术发展的研究方向。

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