矿山开采支护技术的分析与研究

矿山开采支护技术的分析与研究

中信大锰矿业有限责任公司530028

摘要:在近几年社会发展中,随着能源需求量的不断扩大,企业在矿山开采中的深度也逐渐加深,使巷道支护技术发挥重要作用,在各个支护技术中,在广泛应用形式下,巷道的稳定性得以增强,也能避免巷道变形情况的产生。基于此,在文章中通过对巷道开采中常用支护技术的分析,探究巷道支护问题,并为问题的应对提出合理的参考意见。

关键词:矿山开采;支护技术;分析;研究

矿山在煤炭开采工作中,随着开采深度的不断增加,受多个因素的影响,给巷道支护工作造成很大制约。在矿压增大情况下,能为巷道支护提供更为可靠的条件。所以,在逐渐探索过程中,加强对矿山开采支护技术研究,成为维护矿山的主要话题。

一、矿山开采常用支护方法分析

第一,锚喷支护。该支护方法是将岩体作为主要的结构材料,在对岩体自身强度不断增加的情况下,使岩体自身支撑获得良好效果。这种支护方式都是在矿山开采巷道支护中应用,在对其不断探索和发展过程中,也被广泛应用在实际工程中。比如:在四类和五类围岩巷道中的应用,都可以将其作为主要的支护方法。在对其实际应用过程中,需要根据工程地质情况、围岩的稳定性详细研究,保证能为其制定合理的支护参数,并在期间按照不同的类型对围岩科学分类,这样不仅能降低人为原因产生的影响,也能避免不确定性的产生。

第二,锚索支护。该支护方式不仅能发挥组合梁的作用,在巷道围岩的中,也能达到深部分的锚固工作。在实际工作中,主要的支护工作表面在几个方面。如:受预应力作用的影响,将围岩压缩,能促进围岩柔性、整体性得提升,也能对其进行深层次加固。同时,将该方式应用在矿山巷道、交通隧道施工中,也将发挥良好的应用作用。

第三,锚杆支护。在该支护方式实际使用期间,对钢质量提出很高要求,能促进井下支护技术的新变革。当处于较差的围岩环境下,可以利用锚杆,保证支护强度的提升。当处于巷道的交叉位置或者断层位置的时候,其面临的影响更大。在现代社会发展中,我国已经开始加大先进技术的引进,但是,实际上还会受到围岩性质的影响。所以,该方式适合应用在围岩性质更为稳定的巷道中,这样才能充分发挥其作用。

第四,锚杆锚索联合支护。在固定区域,该支护方式的使用能形成一个更为统一的承载结构,两者之间是相互作用的,能保证锚固体力学参数的获取,保证围岩力学性能的良好发挥,保证巷道围岩强度的提升。在对该支护方式进行应用过程中,增加锚杆和锚固结合性,发挥支护作用,能为加固的岩体提供预应力,避免围岩的变形,也能在很大程度上维护巷道围岩的整体稳定性。

第五,U型可缩性钢支架支护。该支护方式在实际使用期间,使用的钢支架是在国外引进的。通过对钢截面的优化与改进,将保证其受力形态的优化性,也能促进延伸率和强度的优化获取,这样在巷道支护施工工作中,才能促进工作作用的实现和发挥。但是,该支护方式在使用期间,还需要注意到,为其执行壁后充填,并将其作为关键环节,通过对巷道支架受力情况的分析,为围岩提供更为有力的支撑作用。

二、矿山开采的支护技术应用研究

(一)巷道支护问题

从当前的发展情况上发现,我国很多煤矿开采的深度在逐渐增加,在这种开采程度上,面对更为复杂的构造,矿山灾害频繁产生,从而给矿山开采工作造成很大影响。但是,在新时期优化改革下,新技术和新材料广泛应用到巷道支护中,为整个施工提供很大保障。当前,针对应用范围的分析,锚杆支护技术从稳定的岩层逐步转变为松软破碎岩层。通过对锚杆种类的分析,也对其进行优化。对于支护的形式,基于单一的锚杆支护,逐渐发展为多种方式的联合支护,在该执行条件下,不仅促进了锚杆支护技术的应用,也得到更高的应用效率。

(二)锚杆支护问题

在矿山巷道支护工作中,尽管已经为其投入很多支持,但是,巷道支护技术还存在很大问题。期间,表现为多个方面。由于矿井开采深度的不断增加和地质构造的复杂性,导致巷道面对很大压力。复杂地质增加了煤柱、断层结构的集中产生,无法简单支护,在开采的时候出现煤体移动的现象,无法有效对巷道支护。

在深部巷道围岩中,其机理也会产生问题,需要为其渗透更多理论,以促进工作的支持和完善。

目前,还在使用工程比拟法,为巷道中的各个参数指导,缺乏科学、完善的动态辅助系统以及合理的评估体系,在使用支撑锚杆支护技术过程中,无法获得良好的巷道支护效果,也影响整体的经济性和安全性。

在软岩破碎地区,使用锚网喷二次支护,还无法深入到深部动压影响区域,受特殊条件的影响,给构造压力带、软岩破碎带造成影响,因此,需要对其进一步研究。

当前,使用的一些支护材料中,其存在的螺距大、锁紧力低,当受到大震动因素影响后,将更为松动。并且,该条件下使用其他材料、机械等也无法符合煤矿深部巷道条件,影响支护工作的有效执行[1]。

(二)巷道支护问题的应对

(一)巷道支护关键技术

对于软岩来说,其具备力学和变形力学的特征,在巷道支护中,使用的技术表现为三个方面。第一,更为有效的将复合型转变为单一型。第二,利用复合型变形力学过渡技术,因为软岩巷道围岩的变形力学不具备单一和独立性,其存在的变形力学机制和复合型变形力学体制十分显著。该机制在很大程度上给软岩巷道造成很大破坏。在这种情况下,说明非复合型的支护模式是无法保证其效率提升,一定要为其提出联合支护措施,将复合型转变为单一技术。即为软岩变形阶段中,所有的支护力学方案的支护顺序之间存在很大联系,在相互结合下,实现复合型变形力学体制的结合,能促进支护工作的优化实施[2]。

(二)选择最佳的支护时间

在对巷道开挖后,发现巷道的围岩应力不断分布,该情况下的切向应力在四周更为密集,从而导致矿山岩层屈服走上塑性工作中,并进入到塑性区域。在该区域中,引起的集中应力位置,是基于岩壁不断延伸的,较为密集的区域和围岩屈服硬性情况比较,硬性更小,尤其是在新塑性区,将以纵深方向延伸。如果没有使用实时、全面的支护方式,在空塑区,随着变形现象的不断增加,其将产生松动破坏等因素,增加破坏区域。塑性区和松动区之间存在很大差异,对于塑性区来说,其存在适当的承载能力;对于松动破坏区域,不存在承载能力。塑性区为稳定塑性区和非稳定塑性区,当未出现松动或者一些破坏因素的时候,其产生的最大塑性区更稳定。当已经产生的松动破坏区域为非稳定塑性区。稳定塑性区和非稳定塑性区之间,最明显的差异为宏观围岩的径向变形,在整体上也分为两种方式。对于塑性区域,在对其支护的时候,将展现两种不同的力学效应[3]。

如:减少围岩里切向和径向应力,降低支护体上的荷载。在应力更为集中的地区,逐渐向围岩深部移动,从而降低了应力集中破坏程度。对于高应力软岩巷道支护,要对其稳定塑性区进行分析,降低非塑型区域的延伸。还需要为其选择出最佳的支护时间,保证塑性区承载水平的获取,避免遭受破坏。所以,选择最佳的时间,充分掌握力学概念,能在很大程度上展现塑型区域的承载水平,也能在不松动情况下符合一定时间。对于软岩巷道,一般的支护策略和单一方案都无法符合工程的发展需求,所以,要对其原因进行分析,并为其提出有效的支护对策。

(三)支护对策的使用

第一,保证网和喷层强度、刚度的提升。在较为薄弱的位置,要增加锚梁支护,也能保证围岩外层约束能力的提升,给破坏区域的纵深延伸带来较大制约。

第二,在实施二次支护的同时,还需要促进一次支护强度的提升,保证在初期支护中,促使其柔性的适当实现。在巷道上,为了保证其稳定性,在一定基础条件下,围岩将存有更大的变形,其全部的能量也将完全释放。同时,支护体使用后,还需要为其提供充分准备,以促进围岩强度和刚度的有效控制[4]。

第三,软岩巷道厚壁支护的完成,在实际选择的时候,需要在前期选择全场锚固等一系列强锚杆,能促进厚壁支护程序的顺利执行和发展。同时,也要保证锚索加固工序的有效实施,因为锚索的长度更大,随着其深度的不断加深,在较为稳定的岩层中,受加固岩体增大效果的影响,锚索的预应力将超出200kN,在这种情况下,不仅给围岩不良变形的延伸造成很大制约,也能对围岩的受力情况优化调整,促进围岩自承圈纵向深度的提升,以达到厚壁支护工作的完成。

第四,降低对围岩的破坏,保证围岩强度的提升,促进围岩自承水平的不断增强。在实际执行工作中,要对光面的爆破现象积极宣传,避免围岩的震动性。还要充分掌握围岩环向裂缝,并在很大程度上对围岩的综合强度有效维护。还要更为合理的对巷道周边的光滑度、平整度予以维持,避免应力的集中。在锚杆孔填充工作中,最好使用膨胀材料,这样才能在整体上达到锚固作用。基于以上的分析可以发现,矿区支护技术经历了更长久的过程,在各个执行项目上,对围岩地质力学、动态信息支护予以设计,实现支护材料的高强度、高刚度,在能够维护支护方式安全高效情况下,将其应用到多个领域。在这种执行背景下,不仅促进了矿山开采工作的积极发展,也能保证先进技术的充分利用[5]。

总结

基于以上的分析发现,随着煤矿开采矿井巷道深度的不断加深,在矿山对其开掘和对深度扩展过程中,其安全隐患更为严重。为了对其控制,需要执行巷道支护工作,尽可能对其加固,确保在积极预防条件下,达到安全事故的有效控制。

参考文献:

[1]张争,石广斌,张雯,等.四方金矿深埋软岩巷道支护研究[J].金属矿山,2017(5):38-43.

[2]丁军召,田晓坤,谢国兴,等.河南汝阳竹园沟钼矿床开采技术条件分析[J].地质找矿论丛,2016(2):276-281.

[3]贺立岳.深部软岩巷道支护原理及应用[J].环球人文地理,2017(20):128-129.

[4]段成海,赵炎,滕士军.综采工作面跨采巷道围岩支护及矿压规律研究[J].价值工程,2017(36):129-130.

[5]姚松,任卓,郑禄璟.复杂易风化露天边坡分区支护技术及其效果评价[J].采矿技术,2017(6):47-49,66.

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