重庆松藻煤电有限责任公司生产部重庆401445
摘要:锚喷支护作为一种主动支护方式,已经广泛使用于煤矿井巷工程当中。锚喷支护是一种将锚杆和喷混凝土或喷浆进行联合使用的支护方式。其中,锚杆与喷射混凝土在与围岩的共同作用下,可以形成一个能够有效承载重量的结构,可以在一定程度上限制围岩的自由形变,对于围岩周围的应力具有较为明显的调整作用,能有效防止岩体松散坠落等情况的发生。采矿过程当中一直存在着锚喷支护技术的质量问题,导致了锚喷工作存在一定的缺陷。
关键词:采矿工程;锚喷支护;质量控制;措施
1采矿工程锚喷支护技术的作用
1.1悬吊作用
随着锚喷支护技术的不断完善,其悬吊作用具体表现为,当直接顶比较薄而老顶较为坚固的情况下,锚杆能够在上部较为稳固的岩层上悬挂一定量的不够稳定的岩层,通过让锚杆承载大部分或全部软岩、危岩的质量,从而保障井巷的稳定性。这一理论在采矿工程长久的建设当中已经得到了证实,且具有一定的现实意义。不过,仍有研究表明,在巷道的上部分没有稳固岩层的情况下,锚杆仍然能够发挥支护作用,如全煤巷道中的锚杆仅仅只是固定在煤层中,但仍然实现了支护的目的。由此看来,上述理论尚且不够完善,还具有一定的局限性。
1.2减跨作用
将不稳定的顶板岩层作为支撑于两方的叠合梁,也可以把悬吊在老顶上的锚杆看成是一个支点,每增加一个锚杆就相当于增加一个支点,而支点的存在能够有效减少顶板的跨度,在一定程度上降低了顶板岩层的弯曲应力,从而维护了顶板整体稳定的形式。以上所述即为锚杆减跨作用的具体内容,实际上是由锚杆的悬吊作用衍生而来的,因此,也同样具有悬吊作用的不足与缺陷,即未能给出合理的用于锚杆支护参数设计的具体办法。
1.3组合梁作用
锚喷支护除了上述的两种作用外,在层状层中提出了组合梁的相关理论,这在一定程度上解决了悬吊作用理论的局限性问题。组合梁理论大多使用于顶层结构中由层数多而厚度小且连续的岩层所组成的巷道。其原理在于,当薄层状的岩层中没有稳固岩层所提供的悬吊支点时,可以借助锚杆的拉力来组合层状地层结构,形成组合梁结构进行支护。锚杆本身就具有一定的抗剪切能力,能够有效防止层与层之间的滑动,是为了不让分层在压力的作用下发生弯曲变形而呈现出的一种组合状态,这在很大程度上提高了顶板的强度,具有一定的实际应用价值。
2采矿工程中锚喷支护质量水平的影响因素
2.1锚杆的材质
研究表明,锚杆常用的金属材料大多为Q235(A3)圆钢,其屈服强度达到了240MPa。该材料的力学性能直接影响锚杆的强度以及延展性等。大量数据表明锚杆尾部的受力十分复杂,在承受轴向拉应力的同时,还要承受弯曲应力的作用,且在工作环境越差的情况下,其受力往往越大,这在一定程度上造成了锚杆的损伤。因此,锚杆尾部螺纹强度的有效直径应不小于锚杆主体的实际直径大小。同时,通过采用具有较高强度的金属材料作为锚杆制作的原材料,能够有效增强锚杆实际使用当中的力学性能。
2.2锚固形式
我国煤矿巷道锚喷支护间存在一定的间隙,而间隙的存在会使锚杆的切向作用力无法得到较好的发挥,因此在实际施工过程中大多会使用锚固剂进行填充,让锚杆及时发挥出其切向承载力,以达到对巷道的支护目的。在实际工程当中,大多使用的是端锚锚杆进行锚固,虽然其具有操作简单、经济效益高等优点,但还存在着很多不足之处,只有采用全长锚固锚杆才可有效克服这一缺点。全长锚固锚杆使得周围的岩层受力均匀,让锚杆本身具有足够强的剪切作用力以及锚固力,能够最大程度地防止周围岩层发生不必要的形变,有效约束顶板围岩的形变及位移。
2.3混凝土的材料及喷射厚度
锚喷所用的混凝土材料以普通硅酸盐水泥为佳,其具有凝结速度快及保水性好等特点。随着建材行业的发展,有关部门已相继做出了超早强水泥,在实际的运用当中也已显示出了速凝、快硬、高强等优良性能。关于混凝土的喷射作用,主要包括两方面的内容,一是参与形成组合拱结构,若是喷射的厚度过高则容易引起较强的刚度,从而使喷层与周围的岩土分离;二是保护巷道不被侵蚀,这就要求使用分层喷射,达到目的的同时也降低经济成本。
2.4锚固剂
锚固剂材料原先都是采用快硬水泥锚固剂,这种锚固剂在使用过程中,存在水灰比难于掌握、凝结时间长、施工难度大、人为因素影响波动大等缺陷锚杆与围宕紧密接触,可以使锚杆与宕体之间具备良好的传力性能采用树脂锚固剂可以使杆体强度大大提高,尾部螺纹强度基本上与杆体本身等强树脂锚固剂可以缩短固化时间,安装后15rrin,树脂固化程度就可以达到80%.0%与传统锚固剂相比树脂锚固剂具有:初锚力大、锚固可靠、超早强、微膨胀、承载快、便于操作等特性,可以减少人为因素的影响,达到最佳的锚固效果近年来随着矿并开采深度的增加和地质条件的不断变化,使树脂锚固剂的应用研究也进一步拓宽
2.5支护时间
煤矿巷道在开挖后,围宕的受力状态发生了改变,由原来的三向变为二向受力状态,变形和位移开始加大如果这时得不到及时支护,就有可能对巷道的安全造成隐患,准确把握支护时间,对于巷道支护效果至关重要,在工程实践中,一般从放炮到锚杆的安装以不超过4h为宜,在一些稳定性较差的宕层中,支护应紧跟工作面,以不超过2h为宜
3提高采矿工程锚喷支护质量的有效措施
3.1合理选择锚喷的支护结构
由于采矿工程实际工作的特殊性,其整个施工阶段都需要在地下进行。面对井下复杂的地质条件以及多变的岩体结构,在实际应用锚喷支护技术的过程中,必须根据实际情况进行具体分析,在不同情况下要采用不同的方式,因地制宜,制定出合理的锚喷支护结构。此外,还应积极开发和推广适应性强的锚喷联合支护形式,如锚喷网加型钢联合支护等,才可能在一定程度上提高采矿工程锚喷支护的质量水平。
3.2完善对锚喷支护的检测工作
作为一项隐蔽性极强的工程,锚喷支护在实际的实施过程中,需要对锚喷支护的检测工作进行不断改进及完善,才能确保巷道的安全性、可靠性,以便于后续工作的顺利进行。由于目前理论知识不够完善以及实际施工技术条件还存在缺陷等方面的制约,锚喷支护技术还存在着许多不足之处,如存在支护不足的区域等。因此,只有适时采用各种监测方法,对于各种可能发生的情况进行及时预防,发现问题后立刻进行改正和弥补,才能够在最大程度上减少意外事故的发生率,提高采矿工程锚喷支护的安全系数。
3.3加强对高水平人才的培养与引进
对于施工技术人员技能的培训与管理、高水平人才的引进也是至关重要的。具有良好职业道德的员工在实际工作中往往能为整个团队创造出更大的价值,不论是在地质管理还是设计管理方面,都要求施工人员具有良好的业务能力。目前许多企业存在着招不到人才以及留不住人才的困境,这就需要企业有关领导及时反思自己的管理体制以及用人机制的合理性,从员工的角度出发,加强对员工素质能力的培养,提高对高素质人才的引进数量
结束语
在采矿工程锚喷支护的具体操作过程中,对于其中存在的问题以及缺陷一定要给予高度重视,同时要学会分析问题产生的原因以及找到适合的解决方法,有效加强施工管理、技术等相关人员的业务素质,从而提高矿井锚喷支护的质量水平,促进安全、有序生产。
参考文献
[1]朱伟杰.采矿工程锚喷支护质量控制探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2015(15):5477-5478.
[2]范云峰.采矿工程锚喷支护质量控制探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2013(5):2348-2349.