煤矿巷道支护方法

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1、煤矿巷道支护技术摘要：推行巷道支护改革，对于降低原煤生产成本，提高经济效益，有着巨大的促进作用，本文就煤矿巷道支护问题进行了探讨。关键词：煤矿巷道支护被动式支护主动式支护 近几年来，随着我国煤矿开采深度的不断增加，煤矿井巷支护经历了由单一型支护技术到联合支护型技术的发展历程。煤矿早期开采阶段几乎全部是以木材作为巷道及采煤工作面的支护材料，随着新型材料的出现，开始采用混凝土或钢筋混凝土砌碹等支护形式，这些被动式支护耗费大量材料且受深度和岩性影响。随着井巷支护技术的发展演变，可将其归纳为被动式支护方式、主动式支护方

2、式。 1.被动式支护方式被动式支护技术是源于古典压力理论和坍落理论，认为巷道开挖后围压主要由围岩局部坍塌导致而成，而巷道的稳定主要靠围岩坍塌致使硐室形状改变后自行获得。被动式支护把围岩坍塌岩与支护分开来考虑，把围岩视作荷载，支护看作承载结构，二者之间形成“荷载—结构”体系，认为支护是为了承受由围岩所产生的荷载，无法控制围岩变形破坏的发生，只能起被动抵抗的作用。 1.1木支护方式木支护技术主要是采用木材作为支护材料，典型的支护方式有“亲口”棚、鸭嘴棚、戴帽点柱、木垛等。木支护耗费大量木材而且受采深和岩性影响严重，

3、因此只适用于浅部围岩，而且支护断面形状必须与围岩曲线一致，以充分发挥围岩和支护结构抗压强度大的优势，从而硬性抵抗岩体的变形压力。1.2石材支护方式石材支护分片石、料石两种支护方式，优点是具有抗压性好、一次成巷好、安全系数大、抗灾能力强、支架变形小和质量易保证等特点，不足之处在于初期投资高，只适用于矿井服务年限长的巷道。1.3金属支架支护方式金属支架支护技术主要分刚性支架支护与可缩性支架支护，其中刚性支架允许压缩变形量小，工作阻力随变形量增大而减小，直至破坏而失去工作阻力；可缩性支架允许压缩变形量大，在结构设计压

4、缩范围内，工作阻力随压缩量大而增大，或者恒阻。金属支架支护视支架为支护体，围岩为荷载，其破坏是由于支架上弯曲力矩达到屈服极限的破坏应力所致，同时，由于支架承受侧压力和荷载的不均匀常使支架失去稳定性或可缩性而减弱或失去竖向承载能力。特别是u型钢支架支护由多段弧形构件相互叠置搭接而成，大多支护面呈拱形或环形，主要使用于松软围岩、地压大、底臌严重和两帮位移量大的开拓和采区巷道。1.4装配式钢筋混凝土支架支护方式 装配式钢筋混凝土支架支护施工技术，可以在地面工厂化预制，质量有保证且利于批量化生产和井下机械化安装，不足之

5、处在于不能有效抵抗上覆岩层整体移动而产生的底板沉降及巷帮测压，受扭曲折断而失去支护作用。钢筋混凝土支架支护分一般钢筋混凝土支架、预应力钢筋混凝土支架。预应力钢筋混凝土支架具有抗压性好、一次成巷好、安全系数大、抗灾能力强、支架变形小和质量易保证等优点，不足之处在于初期投资高，易松动等。1.5菱镁支架支护方式 随着新材料的推广使用，80年代研制出了菱镁支架，优点是有利于批量化生产，投资低，有利于再利用。不足之处抗压强度低、易松动等，只适用于浅部围岩完整的巷道。2.主动式支护方式 主动式支护方式为补强式，利用围岩本身

6、强度来维护巷道的支护方式。2.1锚杆系列支护技术自20世纪50年代以来，锚杆支护手段已在国外地下工程中得到了广泛应用。我国从1956年起在部分矿区先后试用该支护技术并获得良好效果。国内锚杆系列支护技术发展分为单体锚杆群支护手段、组合锚杆支护阶段、预应力锚杆支护阶段、强力锚杆支护阶段、复合支护阶段。锚杆支护原理有加固拱(挤压组合拱)作用、悬吊作用、组合梁作用、最大水平应力理论。 2.1.1单体锚杆群支护阶段 1955年—1964年，锚杆支护技术刚刚引进国内，发展尚处于萌芽阶段，以钢丝绳、水泥沙浆、木锚杆为代表，锚

7、杆无托板，且杆体间缺乏联系。锚杆实际上只起悬吊作用，且被动承载，不与围岩共同作用。由于盲目扩大这类锚杆的应用范围，致使部分井巷冒顶失修，实际上阻碍了锚杆支护的发展。该阶段技术发展基于悬吊作用和原始楔形剪切理论等。 2.1.2组合锚杆支护阶段随着煤矿软岩问题在各矿区的相继显现，单体锚杆群支护已很难适应复杂的地质条件，1970年—1990年期间发展了大批新型组合锚杆并在软岩巷道支护中得到应用，如水泥药卷钢筋锚杆、树脂药卷钢筋锚杆以及其他类型金属锚杆等，在锚杆尾部均有托板和螺母。松软破碎条件下还增设金属网和混凝土喷层

8、，动压影响严重的场合则进一步增加钢带、钢架等，形成组成锚杆支护体系，并且由平面组合发展到空间组合，形成整体支护结构体系。研究表明锚杆不仅能起到悬吊作用，而且具有组合拱或组合梁作用，承载能力显著增强。组合锚杆比单体锚杆更与利于松软破碎顶板的安全维护，并发展了锚喷网、锚梁网也层出不穷。此阶段相应的支护理论有组合支撑拱理论及组合支撑梁理论等。 2.1.3预应力锚杆支护阶段1990年后，随着锚