摘要:简述了当前我国煤矿资源的开采需求以及当前煤矿巷道存在的稳定性问题,通过锚杆支护技术来提高改善安全稳定问题,讲述了锚杆支护技术的原理和特点以及当前的锚杆支护形式的类型,最后提出关于锚杆支护发展前景的展望。
关键词:巷道稳定性;锚杆支护;原理类型;发展前景
引言
近年来,随着国家经济的迅猛发展和人民生活水平的提高,人们对于居住和办公环境的要求也愈加更高,因此也加大了各个领域对于矿产需求的迅速增加,然而,在施工的过程中,由于各种原因导致煤矿工程结构产生病害,容易造成煤炭资源的浪费并且威胁着人民的生命安全。此时土木工程结构检测技术的重要性就不言而喻,尤其是在煤矿支护技术方面,通过采取支护加固的方式,能够充分为巷道提供支撑和保护,保证煤矿巷道的稳定性,从而提高土木工程质量,避免建筑物产生重大质量安全问题。
1.研究背景
在当前国家建设的现阶段,社会各个领域都在突飞猛进,展现出了对于资源的强大需求,当前占据我国资源消耗量的主要是煤炭资源,资源消耗量极大,对于煤矿资源开采也投入了前所未有的关注度。近年来,煤炭矿产事故频发,不仅有可能造成煤炭资源的极大消耗量,而且也威胁着工作人员的生命安全。土木工程检测技术是一个比较宽泛的课程专业,主要内容是运用专业技术手段,精准检测内部或者外部环境中存在的质量问题,对于煤矿巷道稳定性的情况来说,锚杆支护技术的应用可以为施工企业营造一个安全的生产作业环境,同时也对提高整个矿建工程施工效率、施工质量有着重要作用。
煤矿开采过程中,存在着许多不稳定因素,比如说安全问题、设备问题等,随着开采过程中的进一步挖掘,作业面的加深延长使得巷道自身承受的重量不断增加,当巷道顶部承受的压力到达一定程度以后,就很有可能会对巷道周围围岩造成损害,使得岩壁形式发生破坏,为进一步的巷道开采过程埋下巨大的隐患。开采过程中的所处地区不同,土壤的土质、湿度也会有所不同,这就会造成煤层的软硬度有所不同,对于比较松软的煤层,开采起来困难程度比较大,形状难以得到固定,巷道容易发生变形的情况,这就更加决定了在煤矿开采过程中使用高强度支护技术,对巷道进行有力的维护,防止其变形,保证巷道周围岩石的完整性以及稳定性。[1]本文主要讲述锚杆支护技术,来降低巷道的损坏程度,保证煤矿巷道的安全。
2.煤矿矿建工程巷道锚杆支护技术的原理和特点
2.1原理
在煤矿巷道开采过程中,通过使用锚杆支护的方式来支护周围的围岩,可以有效的预防岩石的坍塌脱落。在进行锚杆悬吊的过程中,下部分的锚杆主要是用来承载支撑上部岩层的重力。为了更大程度的利用锚杆,要合理布置锚杆的位置,根据大多数工程实例证明,锚杆设计在1.5米到1.9米之间为最佳,从布局位置设置,可以减小整体支撑的压力,与此同时,安装组梁,有效预防岩石块体的脱落[2]。出此之外,还要求锚杆结构可以与所支护的围岩进行连接,从根本上保证煤矿巷道的稳定性,提供强有力的支撑。
2.2特点
锚杆支护技术主要是利用现代化的支护设备来进行巷道掘进支护,在整个作业过程中具有很强的机械化程度,这种 支护施工技术的应用不仅可以缩短施工周期,同时也可以降低 巷道掘进支护施工对大量劳动力的需求,对降低巷道掘进施工的整体危险性有着重要作用。
2.2.1锚杆支护具有高支护强度
在我国的矿建工程中,大多数工程出现质量问题,主要是因为巷道周围岩层的强度过低,无法承受上部结构带来的重量,导致出现煤矿工程事故,当前比较流行使用的锚杆支护技术,与传统的支护技术有所不同的是,该技术可以通过添加锚固剂等条件,对岩层进行高强度加固,提高矿建工程的整体结构强度,确保质量过程符合要求,在最大程度上满足煤炭资源生产要求。
2.2.2技术要求灵活性高,且机械化程度高
基于当前煤矿性质和巷道维护形式的不同要求,施工企业需要根据建造矿建工程的的特点来进行锚杆支护技术的设计,对要进行支护的工程概况进行全面了解,经过精准的计算分析,选取适合本工程的锚杆支护形式;随着锚杆支护技术的愈加发展,设备水平大有提高,机械化程度占据很大程度,可以缩短计划要求工期,减少不必要的劳动力需求,提高工程的安全性。
3.锚杆支护技术在煤矿巷道中的具体应用
随着我国煤矿开采技术的进步,当前主要有三种煤矿巷道锚杆支护技术,分别是连采机结合巷道锚杆支护技术、悬臂式巷道锚杆支护技术、掘锚机巷道支护技术,主要技术分析如下:
3.1采掘合一巷道锚杆支护方法
所谓采掘合一即为采煤和掘进工作共同进行,工作效率极高,使得工作可以如期进行,符合当前煤炭企业的竞争粒度需求,效率最大化工作。[3]该项工作主要是通过应用在矩形断面双巷掘进或短壁开采中,使用的运输方式为间断式和连续式,间断式的运输方式主要会选择铲车和采煤车等设备,而连续式运输方式主要选择的是锚杆钻车以及连续运输系统等设施。
3.2悬臂式巷道锚杆支护技术
根据对当前锚杆支护方法的使用程度来看,悬臂式巷道锚杆支护技术的使用占据主导地位,该技术主要是运用在国家大型建设的煤矿开采工作中,各种高度机械化的工具协同合作,主要使用到的设备机械是单体锚杆钻机、输送机、悬臂式掘进机等,比传统的支护方法更加先进成熟,该支护技术不仅高效安全,运行可靠,而且提高经济效益较快,备受煤矿领域的重视喜爱。
3.3掘锚机巷道支护技术
掘锚机巷道支护方式使用程度最为广泛,因为它将巷道掘进工作与掘锚机支护方式两者结合在一起,主要通过使用锚杆钻车和预应力锚具等工具来实现一定程度的支护开采。锚杆钻车主要是以掘进机为核心,工作效率高;预应力锚具的引用,主要是结合后张法进行操作。当前,应用比较广泛的锚具主要有两种,一种是机械锚具,另一种是摩组锚具,对钢材有效施加预应力,降低应力损失。由此可知,通过引用掘锚机对掘进巷道实施支护操作,有助于提升掘进工作效率。
4.锚杆支护技术的未来发展趋势
分析当前国内煤矿巷道支护技术,发现我国的锚杆支护技术与国外还存在着不小的差距,但从我国煤矿支护技术等整体水平来看,一直是处于不断上升和优化的阶段。为了使我国的煤矿支护体系得到更上一个台阶的进步提升,我们需要对整个煤矿支护体系进行全面系统的进行分析,在选择测量的工具、测量的步骤、测量结果与分析,以及最后的支护设备和支护工艺,都要进行全面优化和合理评估,分析得出最优支护方案。
总而言之,当前我国的矿建工程技术已经开始进入初步成熟阶段,所以建议施工企业在巷道锚杆支护技术应用中要采用动态监测技术,及时发现锚杆技术具体应用中出现问题的薄弱环节,并要采取有效的措施来对其进行处理,确保锚杆支护技术的应用可以使巷道围岩具备足够的强度,这样才能为煤矿企业的生产作业营造一个安全的生产环境。
5.结论
随着当前我国经济水平大幅度的飞跃,社会各个领域对于资源的需求量也迅速增加,尤其是煤炭资源,是我国的主要能源,那么必然要对我国的矿建工程给予一定的重视程度。对于矿建工程来说,最有可能出现的就是矿道的安全性,只有做好矿道的支护和预防,保证煤矿在掘进过程中的安全稳定,才能保证煤矿开采的顺利性,为我国各个领域的发展提供能量资源[4]。
在煤矿巷道的开采过程中,我们要结合巷道的开采环境和开采形式,制定周密的支护形式方案,必须要做到数据精准化、机械高度自动化,充分考虑安全性、成本、适应性以及对周围环境的影响等因素,在保证巷道安全施工的前提下,满足开采深度不断加深的安全性要求,使得支护质量和效率大幅度提高。
参考文献:
[1]孙振敏.煤矿巷道支护技术浅析[J].济南职业学院学报,2017(03):80-81+84.
[2]秦明,曹胡友.煤矿掘进巷道锚杆支护方式的应用与分析[J].内蒙古煤炭经济,2019(22):194.
[3]崔鹏飞.煤矿掘进巷道锚杆支护方式的应用与分析[J].山西化工,2019,39(06):97-98
作者简介:张丽(1995—),女,汉族,山东聊城人,工学硕士,单位:山东科技大学土木工程与建筑学院,研究方向:结构工程。邮编266590