工程師論文發(fā)表淺談厚煤層大斷面煤巷安全支護技術
[摘 要]本文具體以河南某煤礦厚煤層大斷面煤巷道為探討對象，使用數(shù)值分析的方法，模擬巷道頂板下沉量同預緊力相互之間的聯(lián)系，詳細的說明了確保巷道穩(wěn)妥性的基本原理。使用一些實踐分析方法，譬如工程對比等，制定了高預緊力和支護技術的指標參數(shù)內容。
[關鍵詞]工程師論文發(fā)表,厚煤層,大斷面,安全支護
引言
按照相關的調查研究表明，我國厚煤層儲量非常豐裕，一般來說，采取井工開采的方式開采的厚煤層煤炭產量，幾乎占到了總產量的一半以上。所以，厚煤層的開采，對于確保對煤炭供應具有至關重要的意義。隨著科學技術的不斷發(fā)展，大采高綜采也開始顯示出較好的經濟回報，具有資源回收率高，風險性小等等特點，已經成為了我國厚煤層的主要開采方法之一。本文從河南某煤礦厚煤層大斷面煤巷道的具體情況來入手，分析其安全支護技術。
1.地質工程狀況
這個巷道煤層埋深240-250m，平均9.08m，煤層系數(shù)1.6-2.6，直接頂為砂質泥巖，平均1.5m，直接底為砂質泥巖，平均1.5m，老頂為中粗砂巖，厚度為6-8m。
2.圍巖控制機制
厚煤層大斷面煤巷道進行開挖后，因為受到地應力的影響，圍巖出現(xiàn)了卸荷破壞，圍巖從淺到深部逐漸向采掘空間內擠入，進而形狀出現(xiàn)變化。所以必須進行安全支護技術，才有可能在一定程度上防止圍巖的形狀破壞以及穩(wěn)定性。
2.1 數(shù)值模型
本文使用數(shù)值模型對巷道頂板變形和預緊力的相互聯(lián)系等進行充分的分析，其模型的基本尺寸為長x寬x高=50mx 50 mx 25 m，單元70 000個，節(jié)點724274個，平均密度2760kg/m3，垂直應力為6.47 MPa，應力梯度0.028 MPa，測壓系數(shù)為1.4。
2.2 高功能支護建構
一般情況下，厚煤層大斷面煤巷的支護，都是使用高強度螺紋鋼錨桿結合小孔徑錨索共同使用，應用非常廣泛。高強度錨桿桿體屈服強度為 342.7-387.5MPa，破斷強度為523.4-602.8MPa;錨桿尾部螺紋部分使用滾絲進行加工處理，所以螺紋部分直徑比桿體要小，錨尾的強度同桿體強度互相比較，都非常類似。具體的指標參數(shù)見表1。
從上面的表格中可以看出，錨桿不僅具有非常高的強度，而且使用了樹脂藥卷，增加了錨的長度，同時還擁有了一定的延伸量，符合了高應力軟煤巷道錨桿支護，以及錨桿高功能的需求。在錨桿桿體和錨尾都滿足高強度時，必須要特別的注重錨桿桿體，錨尾以及其他配置的應用，這對于保障錨桿錨固力的長期作用非常重要。一般來說，大斷面煤層巷道圍巖破裂區(qū)，以及塑性區(qū)范圍非常廣，同時圍巖的穩(wěn)固性無法得到高效的控制，所以，必須使用錨索來強化支護的作用。另外，因為錨索支護阻力非常大，能夠相應的提升對淺部圍巖的擠壓加固效果，同時因為錨索長度較大，能夠降低錨固區(qū)外圍巖的形狀變化，構成較大范圍的錨固結構[1]。
2.3 高預緊力支護
根據(jù)有關的研究表明，錨桿預緊力對于控制圍巖變形具有非常關鍵的意義，提升錨桿預緊力能夠降低巷道圍巖變形，同時也能夠提升圍巖自穩(wěn)能力，預緊力和頂板下沉相互關系，從中可以清楚的看到，迅速的安裝錨桿，同時對錨桿進行一定程度的預緊力，這對于頂板下沉具有非常良好的抑制效果。所以，在各種環(huán)境條件不受限的情況下，如果預緊力較大，這對于圍巖的變形具有一定程度的控制效果。然而從另外一個方面來說，要想實現(xiàn)較大的預緊力，困難性非常大[2]。
2.4 錨固結構擠壓效果
通常來說，煤層巷道斷面過大后，圍巖塑性區(qū)范疇也會增大，而且其將會超過錨桿的長度，另外破裂煤巖體在非常低的支護阻力范疇內，按照支護阻力的遞增作用的變化出現(xiàn)明顯的加大，目前高強高預緊力支護技術幾乎可以達到這種需求。
按照模擬效果，能夠清楚的了解詳細的工程效果圖，在大斷面巷道圍巖淺部出現(xiàn)了不同厚度的錨固建構，其不但肩負了圍巖變形的壓力，避免圍巖出現(xiàn)崩塌，降低頂板下沉;另外不同厚度的錨固建構，還能夠影響深部煤體，阻止深部煤體的擠入，控制深部煤體的破壞程度，最終保障了巷道的整體穩(wěn)定程度。錨固結構中的不同錨桿構成的應力壓縮帶互相累積，能夠讓圍巖淺部圍巖，出現(xiàn)應力狀態(tài)的變化，另外維持一定狀態(tài)的變形范圍的肩負能力。
3.圍巖控制技術
按照河南工程具體的地質條件，使用工程對比，以及理論分析的手段，進而制定了頂板和兩幫錨桿支護指標參數(shù)如下：首先，巷道頂部錨桿使用 20x2500mm，左旋無縱筋螺紋鋼等強錨桿，每排6根，每根錨桿采取CK2340等樹脂錨固劑將錨固加長，頂部錨桿間排距為 950mmx1000mm，錨固力不能小于100kN/根;然后巷道頂部錨索根據(jù)2-1-2-1的方式進行排列，在設計雙排時，按照巷道中心線兩側 1.3m處進行設置。如果錨索為單排，設置在巷道中心線上，錨索采取15.25x12300mm的小孔徑預應力錨索，排距為3000mm，每根錨索采用3 卷Z2360樹脂錨固劑對錨固進行加長，錨索盡量固定在頂部堅硬巖石中不能少于1m，如果煤層變厚，必須迅速的加長錨索[3]。
4.工程效果分析
為了檢驗支護參考參數(shù)，同該地區(qū)地質條件下的適應程度，60d礦區(qū)壓力的觀測結果圖，具體為：巷道掘進影響期在8d左右，掘進影響期內頂?shù)滓平俣�，同兩幫移近速度非常接近，最大變形速度依次�?.5mm/d以及5mm/d;8d后最大變形速度都減少到1mm/d;兩幫相對移近量為75mm，頂?shù)紫鄬σ平繛?0mm;巷道沒有出現(xiàn)底鼓，基本上達到生產的要求。
5.結語
綜上所述，經過對具體的河南某煤礦厚煤層大斷面煤巷道進行分析，能夠充分的了解到，在進行安全支護技術過程中，如果預緊力超過某值后，就能夠明顯的減少圍巖變形，讓圍巖的應力狀態(tài)出現(xiàn)變化，防止圍巖力學特點出現(xiàn)嚴重的問題，進而提升其自身的穩(wěn)固性;錨固結構還能夠提升圍巖承載力，提升圍巖穩(wěn)定性，讓圍巖能夠擁有適應變形的能力，在一定的變形范圍內，還可以維持承載能力高預緊力迅速支護技術，能夠適合這個地區(qū)類型地質條件。
參考文獻
[1] 許志東，許磊，楊俊章.厚煤層大斷面煤巷支護技術研究[J].能源技術與管理，2013，2(28)：111-112.
[2] 嚴紅.特厚煤層巷道頂板變形機理記控制技術[D].中國礦業(yè)大學，2013，4(5)：13-22.
[3] 回春偉.厚煤層大斷面煤巷安全支護技術研究[D].遼寧工程技術大學，2011，12(1)：14-23.
