探究井巷锚索支护的必要性

2022-10-20

1 引言

锚索支护技术具有施工便捷的优势, 可和多种支护措施结合使用。如锚索支护、锚索梁支护、锚索金属网喷浆法等等。优势体现在:安全可靠、简单便捷。近年来, 锚索支护技术发展越来越快, 其应用范围越来越广泛。国内矿山施工中, 在围岩较差位置、交叉点、开切眼等位置均采用过锚索支护技术, 使用效果良好, 取得了较好的经济效益。

2 锚索支护结构

锚索支护与锚杆支护存在一定类似性, 作为巷道支护补强方法, 支护结构主要起到悬吊作用。一般采用小孔径预应力锚索, 该锚索对岩石的加固是通过锚索对被加固的岩体施加预应力, 借助对岩体变形的约束, 可提高围岩的应力状态, 从而实现提高自承能力。

锚索支护中, 如果密度过小, 一般采用悬吊法施工;密度过大状况下, 需要采用挤压、加固法进行处理, 可充分提高煤岩体合理性。一旦发生破碎顶板问题, 可将其看作较小的松散体, 可借助金属网、锚索裙进行作业, 一般可形成组合式锚固结构, 可充分提高煤岩体的稳固效果, 从而实现增加承载能力的目的。再者, 需要考虑围岩变形状况, 主要结合锚固平衡拱适应变形进行基础控制, 一般锚固平衡拱具有良好支撑作用可充分实现支撑巷道顶板的目的。

3 锚索支护技术的必要性

3.1 经济安全效果好

首先, 经济性方面, 支护材料具有体积小、质量轻的优点, 运输中优势突出, 可降低材料耗费, 实现控制成本的目的。再者, 支护作业一般借助锚杆机施工, 可充分降低作业人员的工作强度。与传统工字钢材料相比, 锚索支护可降低钢材、坑木的使用量, 经济效益突出。煤矿巷道断面作业中, 锚索支护的成本较小, 经济效益不同忽视。此外, 锚索支护与锚杆支护相比, 可降低传统支护结构的不足, 扩大支护范围, 锚索可快速深入岩层深部位置, 将预应力变形危害控制在规定范围内。

其次, 安全性方面。第一, 锚索支护施工属于破碎顶板上端的新技术, 可提高施工安全性;第二, 巷道回采作业中, 借助锚索支护技术可简化端头支护流程, 即可实现改善巷道的作用;第三, 锚索支护中, 一方面可提高作业安全等级, 另一方面可提高采煤速度;第四, 锚索支护技术应用后, 可及时实现改善作业环境的目的, 顶板管理中, 通风、防火效果均有较大改善, 可避免隐患发生。

3.2 适用范围广泛

第一, 特厚煤层放顶煤开采中的应用。对于特厚煤层的施工, 传统做法是在巷道支护中借助金属棚、混棚同时作业, 但是需要引起注意的是该方法中缺点表现在施工复杂度大、工作量大、施工成本高导尿管危害, 回采期间还需要考虑对端头的二次维护管理, 否则整体安全性会大幅降低。该状况下可及时采用锚索、锚杆施工, 具有良好施工效果。

纳林河二号矿井3-1煤厚度为6m, 施工中借助沿底留顶法作业, 断面为矩形巷道。考虑到锚杆悬吊效果差, 后期加压、稳固作用可能会大打折扣, 因此可采用预应力法进行锚索施工作业。工程项目经验表明, 该支护方法在煤炭掘进回采中, 施工质量良好, 同时由于工序简单, 可充分提高作业可靠度。

第二, 煤层开采中距离较小状况的应用。阜矿孙家湾煤矿属于近距离煤层, 上下间距2m。顶板结构是粉砂岩泥岩护层, 水平层较为稳定, 属于正常状态, 开采作业中可采用11号工字钢施工, 一般选择梯形棚支护较为合理, 但是发生压弯状况, 无法实现顶板变形预防。后采取架棚、锚索进行复合式支护, 实现了对顶板的稳定支撑, 为巷道支护打下了良好基础。

第三, 复合层下的施工中, 其开采主要考虑顶板位置的管理, 工程经验表明, 普通锚杆稳固度较差、承载力低。研究分析后得出下述结论:锚杆、锚索联合应用可提高对顶板的控制效果。

第四, 大断面切眼及综采工作面停采搬家中的施工。纳林河二号矿井开采31101切眼中, 切眼断面过大, 长度达241.25m, 宽为8.9m, 支护中采用锚杆、锚索、金属网联合支护, 结果表明对顶板控制效果良好, 短时间内实现了对工作面的全面准备。撤架施工中, 工作面使用的是锚索悬挂钢带支护, 实现了迅速搬家的目的。现阶段, 国内大部分煤矿采用该技术, 效果良好。经验表明该技术对人员的危害程度较小, 可提高煤矿安全合理性。

3.3 应用前景广阔

煤矿开采行业属于高危职业, 锚索支护技术可大幅度提高采矿安全系数。锚索、锚杆联合支护方法, 已经成为当下煤矿开采的主要形式。其优势突出, 主要表现在施工便捷、工序简单、成本低、具有良好的配合性, 可结合其他材料共同作业。回采作业中, 用锚索、锚杆联合支护, 可降低二次支护作业工作量, 该工艺在部分特殊煤层矿区中已经投入应用。

锚索支护技术应用8年以来效果显著, 首先, 随着应用范围的扩大, 预计八年来综合经济效益高达1.5亿元;其次, 该支护结构提高了支护强度, 避免了变形、冒顶等突发事故;再次, 木材耗费量降低, 可将木棚支护全面取代, 提高了回采工作面的合理性;最后, 从巷道布置方面而言, 锚索技术可降低煤柱尺寸, 更加合理的利用有效控制, 提高了煤柱回收率。