淺談煤礦頂板支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

【摘 要】煤礦頂板支護(hù)工作對于煤礦生產(chǎn)安全有著重要的影響，要想提升煤礦生產(chǎn)的安全性，必須要做好頂板支護(hù)設(shè)計(jì)工作，在頂板支護(hù)技術(shù)中，支護(hù)方式的設(shè)計(jì)與支護(hù)形式的選擇是其中的關(guān)鍵性因素，煤礦頂板支護(hù)技術(shù)不僅需要滿足施工流程的要求，也要有著理想的防御能力，本文主要分析煤礦頂板支護(hù)形式以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】煤礦頂板；支護(hù)技術(shù)；應(yīng)用研究

煤礦頂板支護(hù)的質(zhì)量對于煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率與勞動(dòng)安全有著直接的影響，在頂板支護(hù)技術(shù)中，支護(hù)方式的設(shè)計(jì)與支護(hù)形式的選擇是其中的關(guān)鍵性因素，煤礦頂板支護(hù)技術(shù)不僅需要滿足施工流程的要求，也要有著理想的防御能力，下面就針對幾種煤礦頂板支護(hù)技術(shù)進(jìn)行深入的分析。

1 煤礦頂板支護(hù)形式分析

1.1 煤礦頂板的基本支護(hù)形式

煤礦頂板基本支護(hù)形式包括石材支架、型鋼支架與木材支架幾種模式。石材支架是與石材與砂漿砌成的一種連續(xù)性支架，與其他的支架形式相比而言，石材支架有著取材廣泛、強(qiáng)度高的優(yōu)勢，也可以阻止圍巖的風(fēng)化；型鋼支架在我國的煤礦中應(yīng)用范圍最為廣泛，常用的支架形式包括U型鋼與工字鋼兩種，型鋼支架常常應(yīng)用在巷道斷層破碎位置以及圍巖變形量較為嚴(yán)重的地區(qū)；木材支架與石材支架和型鋼支架相比，有著質(zhì)量輕、架設(shè)便利的優(yōu)勢，也可以適應(yīng)各種各樣的作業(yè)環(huán)境，但是，該種支架模式的防火性能、腐蝕性能相對較差，強(qiáng)度也不及石材支架與型鋼支架。

1.2 煤礦頂板的巷道加固形式

煤礦頂板的巷道加固形式包括機(jī)械加固與注漿加固兩種形式，機(jī)械加固的作用就是夯實(shí)，該種加固模式即利用人力或者機(jī)械將松散部分壓實(shí)；注漿加固即通過注射漿液的模式將圍巖與泵漿形成一個(gè)有機(jī)整體，達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、閉合裂縫的效用。

1.3 錨桿支護(hù)巷道加固形式

錨桿支護(hù)即將錨頭、桿體、托板等桿狀結(jié)構(gòu)物固定在巷道圍巖之中，該種加固型形式能夠有效提升巖體的強(qiáng)度與應(yīng)力，根據(jù)錨固方式的不同，錨桿支護(hù)巷道支護(hù)形式包括機(jī)械式加固形式、粘結(jié)式加固形式與摩擦式加固形式；根據(jù)材料的不同，錨桿支護(hù)巷道支護(hù)形式包括木錨桿加固形式、金屬錨桿加固形式、竹錨桿加固形式與混凝土錨桿加固形式；根據(jù)作用特征的不同，錨桿支護(hù)巷道支護(hù)形式包括主動(dòng)式錨桿加固形式與被動(dòng)式錨桿加固形式兩種。

在錨桿支護(hù)巷道加固形式之中，錨固劑、金屬網(wǎng)、鋼帶、托板是必不可少的部分，錨固劑可以粘結(jié)好巖石壁與錨桿，金屬網(wǎng)和鋼帶可以有效提升圍巖穩(wěn)定性，托板可以提升錨桿工作阻力。

1.4 煤礦頂板強(qiáng)化支護(hù)形式

煤礦頂板強(qiáng)化支護(hù)形式包括臨時(shí)性支護(hù)與永久性支護(hù)兩種形式，臨時(shí)性支護(hù)即在巷道內(nèi)某一點(diǎn)設(shè)置容易拆移與安裝的支撐柱，其中最為常用的就是液壓支柱；永久性支護(hù)即在巷道支護(hù)中增加構(gòu)件來提升巷道穩(wěn)定性，其中最為常用的包括中心柱、立柱與偏心柱。

2 煤礦頂板支護(hù)技術(shù)理論

2.1 懸吊理論

懸吊理論適宜用在規(guī)模大，頂板上部巖層穩(wěn)定的煤礦之中，若煤礦頂板發(fā)生松動(dòng)，即可在上部做好平衡拱，在設(shè)計(jì)的過程中只要明確巖層重量，即可根據(jù)巖層重量來分析出錨桿的錨固力、長度、直徑以及間排距。

2.2 組合梁理論

組合梁理論適宜用于采深較淺，且頂板巖層結(jié)果多，軟巖構(gòu)造應(yīng)力偏低的煤礦之中，在具體的應(yīng)用過程中需要鎖緊薄巖層，這樣即可有效提升巖層之間的抗剪剛度與摩擦力。在組合梁理論中，錨桿能夠提供出軸向與切向約束，在設(shè)計(jì)時(shí)主要計(jì)算出錨桿承載能力即可確定好錨桿支護(hù)的其他參數(shù)。

2.3 組合拱理論

組合拱理論適宜用在拱性巷道圍巖破裂的煤礦中，如果巷道周邊間距較小，即可利用錨桿圓錐形壓力形成均勻壓縮袋，考慮到該種支護(hù)模式難以進(jìn)行定量計(jì)算，因此，只要分析出加固拱厚度即計(jì)算出相應(yīng)的參數(shù)。

3 煤礦頂板錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方式

煤礦頂板錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)內(nèi)容較多，包括巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)評估、井下情況監(jiān)測、初始設(shè)計(jì)、相關(guān)信息的反饋以及修正設(shè)計(jì)：

3.1 圍巖地質(zhì)力學(xué)評估的方式

在煤礦頂板支護(hù)設(shè)計(jì)中，對圍巖地質(zhì)力學(xué)進(jìn)行評估的根本目的就是為圍巖類型的設(shè)計(jì)提供科學(xué)合理的數(shù)據(jù)支持，為了提升設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性，在評估的過程中必須要考慮到地應(yīng)力、黏結(jié)強(qiáng)度、采動(dòng)影響、圍巖結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、圍巖強(qiáng)度、圍巖巖性、環(huán)境等因素。

3.2 井下監(jiān)測方式

進(jìn)行井下檢測的根本目的就是獲取到巷道圍巖與錨桿的變形與受力信息，只要獲取到這些信息，就能夠分析出巷道的安全參數(shù)，為了提升監(jiān)測的準(zhǔn)確性，需要根據(jù)錨桿受力情況、分布情況進(jìn)行選擇。就現(xiàn)階段來看，井下監(jiān)測指標(biāo)包括錨桿受力、錨索受力、頂板離層值、兩幫移近量幾個(gè)指標(biāo)。

3.3 初始設(shè)計(jì)方式

在完成評估與井下監(jiān)測工作之后，即可確定圍巖分類表的類型，并以此為基礎(chǔ)確定巷道頂板錨桿參數(shù)與支護(hù)形式。

3.4 信息反饋方式

信息反饋就是間以上監(jiān)測的參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行分對比，分析出支護(hù)材料的成本，并總結(jié)出影響巷道整體性能的因素，從中篩選出最優(yōu)的參數(shù)。

3.5 設(shè)計(jì)修正

在以上的流程完成后，就需要對實(shí)測值與設(shè)計(jì)值進(jìn)行對比，若有指標(biāo)難以滿足初設(shè)設(shè)計(jì)要求，就需要進(jìn)行相應(yīng)的修正，在修正時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先修改預(yù)緊力，若頂板發(fā)生錨桿位置移動(dòng)、頂板彎曲變形或者兩幫移近量增大的情況，就需要增加錨桿與錨索預(yù)緊力。就現(xiàn)階段來看，我國錨桿預(yù)緊力應(yīng)該控制在材料屈服強(qiáng)度的50%之內(nèi)。

4 結(jié)語

總而言之，煤礦頂板支護(hù)工作對于煤礦生產(chǎn)安全有著重要的影響，要想提升煤礦生產(chǎn)的安全性，必須要做好頂板支護(hù)設(shè)計(jì)工作，但是就現(xiàn)階段來看，我國煤礦頂板支護(hù)工作還存在一些問題，詳細(xì)通過相關(guān)學(xué)界專家學(xué)者的努力，我國煤礦頂板支護(hù)技術(shù)定可以達(dá)到新的臺階。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]