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淺析錨注支護技術(shù)在小煤柱開采巷道支護中的應用

發(fā)表時間：2021-03-22 01:21

1.前言
　　錨注支護技術(shù)是一種軟巖巷道支護技術(shù)，其通過打設注漿孔、埋設注漿錨桿及注漿，使巷道周邊較為松散的煤巖體在注漿錨桿和漿體的作用下變得更加堅固，使巷道工作更加安全。
　　2.錨注錨索聯(lián)合支護機理
　　在破裂區(qū)圍巖形成過程中，有害變形是不斷的形成和發(fā)展的，而現(xiàn)有支護方式是通過限制有害變形的發(fā)展來起到防護作用的。依據(jù)圍巖破裂區(qū)的應力力學屬性（見圖2），
　　圖1 250102工作面礦壓顯現(xiàn)位置
　　可知地下圍巖中的彈性區(qū)、塑性區(qū)、破裂區(qū)與巖石全應力應變曲線中的各階段是相對應的關系：彈性區(qū)、塑性區(qū)與應峰前的彈性、塑性階段相對應，而破裂區(qū)則與應力峰后的軟化和殘余強度階段相對應。由于在圍巖發(fā)生的位移變形中破裂區(qū)的巖石破裂膨脹位移占絕大部分，故巖石破裂后（峰后部分）的破裂膨脹位移為主要的支護目標。破裂區(qū)圍巖應力狀態(tài)及力學屬性示意圖如圖2，在現(xiàn)有的支護方法中，錨桿主要錨固于塑性區(qū)，起到懸吊作用，預應力錨索主要錨固于彈性區(qū)，起到約束作用。在上述2種支護方式的基礎上進行改良后，可針對峰后巖體的力學特性，實現(xiàn)對峰后巖體的有效支護。
　　圖2 破裂區(qū)圍巖應力狀態(tài)及力學屬性示意圖
　　2.1錨注支護機理
　　錨注支護的本質(zhì)通過以錨桿兼做注漿管方式，將錨固支護技術(shù)和注漿加固技術(shù)兩者有機的結(jié)合起來。注漿材料能夠在一定程度上改變圍巖性質(zhì)，有效提高圍巖強度，保證巷道的穩(wěn)定。其支護機理主要包括以下幾個方面。
　　1）錨注支護時，注漿材料能夠進入圍巖裂隙中，起到隔絕空氣、水汽的作用，有效防止圍巖因風化作用和軟化作用而產(chǎn)生強度降低的現(xiàn)象。
　　2）錨注支護時，注漿材料能夠?qū)⑺苄詤^(qū)內(nèi)圍巖黏結(jié)為1個整體，有效增強了巖體的黏聚力、內(nèi)摩擦角、彈性模量等物理力學性質(zhì)，提高了圍巖的強度與穩(wěn)定性。
　　3）注漿支護與錨桿支護相結(jié)合能夠形成組合拱結(jié)構(gòu)，即噴網(wǎng)組合拱、錨桿壓縮區(qū)組合拱及漿液擴散加固組合拱。多層組合拱結(jié)構(gòu)能夠令支護結(jié)構(gòu)的約束范圍有效擴大，可顯著提高支護結(jié)構(gòu)的承載能力。
　　2.2錨索支護機理
　　1）錨索可將已經(jīng)松動的圍巖或較軟弱的巖層懸吊在穩(wěn)定巖層上，使其與穩(wěn)定巖層連接在一起，這樣能夠有效限制有害變形的發(fā)展，延緩圍巖的破壞過程。
　　2）錨索支護時產(chǎn)生軸向力會令各巖層間發(fā)生相互擠壓，各巖層之間的摩擦力顯著增加，巖層間相對滑動的趨勢得到有效抑制。
　　3）隨著巷道的不斷開挖，圍巖的受力狀態(tài)由三向受力轉(zhuǎn)化為雙向或單向受力，圍巖強度逐步降低。采用預應力錨索支護后，會產(chǎn)生沿錨索軸線方向較大的附加位移和附加應力，使錨固區(qū)的圍巖處于受壓狀態(tài)，能夠有效防止圍巖產(chǎn)生松動破壞。
　　3.應對措施
　?。?）煤柱的減小在一定程度上減少了圍巖應力集中程度，掘進期間壓力顯現(xiàn)頻次及能量釋放程度都大幅減弱。
　?。?）在生產(chǎn)過程中，由于受采動影響及采空區(qū)未充分垮落頂板再次垮落的影響，致使小煤柱內(nèi)破碎區(qū)與裂隙區(qū)的形成，煤柱內(nèi)巖體產(chǎn)生弱化，一方面使得煤柱內(nèi)巖體被進一步切割，使煤體更加破碎，打破了自鎖狀態(tài)，使煤柱的載荷能夠降低和轉(zhuǎn)移；另一方面使煤柱內(nèi)巖體存儲的彈性變形能在其沿裂隙的滑動過程中得到一定程度的釋放，在250103、250104、250105工作面生產(chǎn)過程中，均未發(fā)生破壞性的礦壓顯現(xiàn)以及人員傷亡事故。
　?。?）提高了采區(qū)的回采率，初設的煤柱尺寸為20m，現(xiàn)在優(yōu)化為6m，僅以正在回采的250105工作面計算，可采走向長度2000m，煤厚平均12.8m，回采率85%，工作面可多采出煤炭40.2萬噸。
　　（4）小煤柱實施以來，未出現(xiàn)過煤柱體的漏風、發(fā)火和有害氣體溢出等現(xiàn)象，也未出現(xiàn)煤柱體大流變帶來的巷道失穩(wěn)現(xiàn)象。
　　5.總結(jié)
　　我國煤礦已經(jīng)形成了具有中國特色的煤巷錨桿支護成套技術(shù)體系，錨桿支護已經(jīng)成為煤礦巷道首選的、安全高效的主要支護方式。因此，錨注支護技術(shù)在松散的煤巖體支護中越來越具有優(yōu)勢，只要對其充分合理利用對華亭煤業(yè)集團公司華亭煤礦高產(chǎn)高效礦井建設、煤炭產(chǎn)量與效益的大幅度提高及安全狀況的改善起到不可替代的重要作用。進而促進里我國經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。

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