王加國
(山東東山古城煤礦有限公司,山東 濟(jì)寧 272100)
煤礦井巷的綜合穩(wěn)定性以及可靠性產(chǎn)生影響的核心因素在于圍巖的強(qiáng)度同應(yīng)力之間的關(guān)系,若是同應(yīng)力超過圍巖強(qiáng)度,那么煤礦井巷的穩(wěn)定性將會(huì)下降;而只有在兩者力度達(dá)到一種平衡的狀態(tài)下,煤礦井巷的穩(wěn)定性才能夠持續(xù)維系。文章就煤礦井巷穩(wěn)定性的影響因素進(jìn)行分析并對其支護(hù)技術(shù)進(jìn)行相對全面的解析,以期能夠?yàn)樾袠I(yè)水平提供理論上的借鑒。
對于煤礦井巷的穩(wěn)定性能夠產(chǎn)生不良影響的主要因素包括了煤礦井巷的位置、圍巖的性質(zhì)、斷面尺寸大小、破巖的掘進(jìn)方式以及軸線巷道的方位等,此外,煤礦井巷掘進(jìn)的時(shí)間和掘進(jìn)方案的選擇以及沿空護(hù)巷等都會(huì)對于其穩(wěn)定性產(chǎn)生直接或間接的影響。
一般而言,地層的煤系普氏系數(shù)為0.5~1.5范圍內(nèi),但是硬砂巖以及石灰?guī)r的巖系數(shù)則為8和10,如果能夠?qū)⒚旱V巷道的煤系地層轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕葞r石,那么巷道的穩(wěn)定性將會(huì)得以明顯增強(qiáng)。
(1)棚式支護(hù)技術(shù)解析??臻g形式可具體劃分為拱形、梯形及馬蹄形等常見類型;根據(jù)支護(hù)技術(shù)的實(shí)用服務(wù)性能可將其具體劃分為剛性支架和可縮性支架兩種。
(2)木支架所構(gòu)建出來的棚式支護(hù)方式強(qiáng)度有限,因此支護(hù)的穩(wěn)定性效果差強(qiáng)人意,且木質(zhì)材質(zhì)在潮濕環(huán)境中極易腐爛且易燃,因此木質(zhì)支護(hù)支架適用范圍小,多用于地壓有限的井巷里;而金屬支架與木質(zhì)支架性能相比優(yōu)勢多,穩(wěn)定性好、堅(jiān)固且不易燃,但是金屬支架耐腐蝕性差,因此在容易出現(xiàn)酸性水源的巷道中是不適合的;鋼筋混凝土支架兼具了木質(zhì)支架和金屬支架的優(yōu)勢,耐受性好且不易燃、不易腐蝕,服務(wù)年限長,多應(yīng)用于無動(dòng)壓的煤礦巷道里。
(3)砌碹支護(hù)技術(shù)解析。砌碹支護(hù)技術(shù)適用于煤礦井巷工程上具有明顯的優(yōu)勢,如耐用性好、兼具防火防水性能、通風(fēng)的阻力也明顯低于其他支護(hù)技術(shù),且堅(jiān)固性佳和材料來源范圍廣,成為煤礦工程中較為受歡迎的支護(hù)技術(shù)。針對于低壓高且地質(zhì)條件比較差的煤礦巷道或者沒有其他支護(hù)材料輔助的巷道里則更適合采用石材支護(hù)的技術(shù)方式。
(4)錨噴支護(hù)技術(shù)解析。在煤礦工程中,錨噴支護(hù)技術(shù)是通過噴漿或噴射混凝土和錨桿支護(hù)進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)的一種常見處理方式,也是在煤礦井巷施工中采用的將剛性轉(zhuǎn)化為軟性的科學(xué)合理的支護(hù)處理手段。若是巖體條件為塊狀的井巷,由于其周圍的巖石整體性能差、巖石硬度好且?guī)r塊間往往會(huì)出現(xiàn)鑲嵌的情況,這個(gè)時(shí)候則非常適用于錨噴支護(hù)技術(shù),其目的在于錨噴支護(hù)技能能有效防止危險(xiǎn)石塊出現(xiàn)脫落,且可以確保巷道圍巖整體的持久穩(wěn)定性。
針對離層和彎張所產(chǎn)生的破壞,在煤礦工程中更適用于同層面且呈現(xiàn)垂直狀態(tài)的錨桿將不同的巖石層合為一體,這樣就可以構(gòu)建出具備良好穩(wěn)定性組合梁形式,從而達(dá)到提高抗彎的性能。而針對于軟類巖層,由于軟巖石硬度差,極易出現(xiàn)變形的情況,因此難以承受較大的重量和應(yīng)力,一旦出現(xiàn)圍巖變形甚至是明顯破壞的情況,則可以采用網(wǎng)殼錨噴支護(hù)的技術(shù)來維持支護(hù)的良好效果,同時(shí)該支護(hù)技術(shù)還具備了調(diào)整的靈活性以及連續(xù)立體的支護(hù)性等諸多優(yōu)勢,從而發(fā)揮出更佳的支護(hù)處理效果。
煤礦井巷的支護(hù)技術(shù)其科學(xué)性和適應(yīng)性對其穩(wěn)定性產(chǎn)生直接作用,合理采用支護(hù)技術(shù)將顯著提升煤礦整體工程的安全性和實(shí)用性,煤礦井巷的使用壽命也將會(huì)大大延遲。應(yīng)當(dāng)在明確煤礦井巷承受主體壓力和穩(wěn)定性影響因素的基礎(chǔ)之上選擇與之相適宜的支護(hù)技術(shù)手段,目的就是能夠全面激發(fā)煤礦井巷工程的整體性能,從而營造一個(gè)穩(wěn)定性佳、安全性高和耐用性久的煤礦生產(chǎn)環(huán)境,為創(chuàng)造更多的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益提供保障。