巷道破坏机理与支护形式的选择

本文阐述了巷道破坏的机理,并阐述了巷道的支护类型和适用条件

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巷道破坏机理与支护形式的选择赵兴远’李洪东 ( .煤集团向阳煤矿 2七煤集团龙湖矿) 1七 .

摘要：本文阐述了巷道破坏的机理，并阐述了巷道的支护类型和适用条件关键词：巷道破坏机理中图分类号： D8 4 5 T 2, 文献标识码： A

1巷道的破坏机理 . 1 1岩古的原始应力状态 .开采以前，岩层都处于原始应力状态。 垂直方向上由于上覆岩层的作用形成垂直应力6,在垂直应力作用下，岩块 A要沿三个相互垂直的方向 (、Y、z方向)产 x生变形，而受到相邻岩体对岩快侧向变形的约束面产生侧向应力 6,;般认为水平、6一方向上的条件是一致的而且都是由于垂直应力 6 1引起的，所以： 6= 6 6=所 = yH

有木支护，钢筋混凝土砌碹，金属支架和锚 喷支护，其中锚喷支护目前应用最为广泛。 22支护类型的适用条件 .支护的作用在于改善围岩稳定状况和控 制围岩运动发展速度，以维护安全的工作空间。支护方式的选择，定围岩的稳定状况，决 对受工作面采动影响小的巷道，可采用沉缩量小的刚性支护，如井下运输大巷井底车场 些开拓巷道。对受采动影响大的不稳定巷道，用可缩性支护，采区的准备巷道和应选如一

式中 6, 6。一一侧向应力，N/、 m Y——侧太系数，取决岩块所处力学状态； H——岩块所在位置距地表的深度， m。需要指出的是，岩层中的原始就历程除重力应力外，还有可能存在的构造应力、温度应力和膨胀应力等。采动前存在于岩层的原始应力是采动后矿山压力的来源。 12巷道围岩的应力分布 . 1 2 1采动、采动空间和围岩 ..

回采巷道。 2 2 1木支架 ..

这种支护形式在煤矿掘进生产中比较常见，且历史很悠久，要结构是梯形棚子，而主 常见有亲 I棚子和鸭跟棚子两种。亲跟棚子 Z l顶梁与立柱的连接为相互咬合的亲 I接合形 Z l

式，这种方法最简单。它可以在各种地压条件下使用。木棚子的架设质量要求较严格，有一点架设不好，影响

棚子支护效果，架设时将因此要认真仔细作业，不能马虎，以免留有后患。 木支护的优点是重量轻，容易加工架设， 具有一定的强度和可缩性，其缺点是易燃易腐回收复用率低，维护费用高。为了节约木材尽量少用或不用木材支护。 2 2 2金属支架 ..金属支架具有坚固耐用 .防火、架设方便、回收复用等优点，做永久支护和临时可可支护。金属支架所用的钢材有槽钢，废旧风轨，用工字钢和“矿 U”型钢等。采用金属支架支护时，根据巷道的服务年限，用钢筋可选混凝土背板或木背板。 在地压较大，其是动压较大的巷道中，尤 使用金属拱形支架比较理想，它的缺点是重量较大，运和修理不方便，搬初期投资大。 目前金属支架大部分用于煤巷，尤其是综合机械化采煤的大断面顺槽更适宜拱形金属支架。 22 3石材支护 ..石材支护是指用料石 (、凝土或钢筋砖混混凝土等 )筑的拱形支架，砌由基础、墙和拱顶三部分组成。 在地压较大、或不均匀地区，顶或墙上拱会出殃拉应力，而料石及混凝土等均匀脆性材料，它们的搞拉强度都很小 (比搞压强较度 )为使碹体不被拉坏，,在这些地区应采取针对性措施，如钢筋混凝土砌碹等。 料石砌碹能抵抗较大的静压力，具有防火隔水，防止围岩风化和通风阴力小等优点。 但它施工工艺复杂，隐蔽工程，属管理困难， 速度慢，劳动强度大，常有局部空顶作业的情况，出现顶板人身事故，易成本较高。一般只在井筒附近才使用这种支护。 22 4锚喷支护 .. 2 2 4 1支护原理 ...锚杆支护是新兴的一种支护形式。锚杆

在岩体中开掘巷道和进行回采工作，称为对岩体的采动，采动所形成的空间称为“采动空间”,采动空间周围的岩体称为围 岩，采动空间上方的岩层称顶板，下方的岩层称底板，侧的岩体称为两帮。两 12 2巷道的应力分布 ..采动后围岩的原始平衡状态遭到破坏， 各部分应力将重新分布，应力重新颁的结果是顶板的两端出现应力集中区。其中顶板各岩层将因失去支撑面，自重的作用下，曲在弯 下沉。结果在其底部出现拉应力，当拉应力超过限度，岩层遭

到破坏，应力的重新顶板围岩分布促使岩层产生新的运动。 13自然平衡拱的形成及破坏 .当开掘井下巷道或采出煤炭后，顶板被暴露出来，好象一根梁一样承受着上下岩石的压力。如果不及时进行支护，经过一段时间，梁将向下弯曲，靠近巷道顶板的岩石产生拉应力，当拉应力超过岩石所能承受的极限时，石将产生裂隙；随着裂隙不断增加，岩并 岩石开始破碎、落下来，冒落范围不断向脱其上发展，最后形成一个岩拱就不再冒落了，这种拱叫自然平衡拱。 综上所述，巷道时就做好支护工作，掘进 防止顶板冒落、片帮和底鼓。因此，掘进巷在道过程中，针对巷道围岩的岩性情况适当选 择恰当的支护类型是十分重要的。

支护与一般支架不同，已不是消极地随巷道的围岩压力，是把围岩锚固起来，支架而形成与围岩共同作用的受力整体，从而减少围岩变形防止围岩冒落。在层状岩层中，锚杆可把薄层的岩石锚合起，成组合梁，杆还可以形锚把松软围岩牢固悬吊在坚固稳定的岩层上， 在非层状岩层中，锚杆可将巷道周围的岩块彼此拉紧使其形成一个拱。 22 4 2锚杆的种类 ... ()杆结构简单，易制造、本低， 1木锚容成 但锚固力小 (0 N左右 )用期限短，般 1k使一用于围岩压力不大，务年限不长 (a左右 )服 1 的巷道，如果经过防腐处理，可服务 23。 -a () 2压缩木锚杆锚固力比普通木锚杆大， 如果进行防腐处理，使用期限可达 5 a以上。 () 3金属楔缝式锚杆的优点是结构简单工作可靠。缺点是使用后一般不能回收，岩层较软时不能使用。 ( )属倒楔式锚杆的锚固力一般可达 4金 4 k以上，适用于服务年限 3 0N a以上的巷道，如果服务年限很长，钻眼孔口中最好注入水泥砂浆。 ()卷锚杆的锚固力比倒楔式还要大， 5药 可达 5k以上，因此它被广泛地应用于各 0N类巷道支扩中。唯一的缺点是药卷的浸泡程序不好掌握，初期锚固力低。 ()绳砂浆锚结构简单制造容易， 6钢丝成本低，利用废旧钢丝绳做原料，固力大。可锚 缺点是不能立即产生实锚力。如果将钢丝绳砂浆锚杆配合喷浆使用，可用在服务年

限较长的主要巷道和硐室。此外，还可用来防止它巷道底鼓。 22 4 3锚杆支护的优点 ...锚杆支护与其它支护方式相比，其优点是：坚固、用、全可靠，耐安巷道维护量少； 施工工艺简单，劳动强度低可紧跟掘进工作面便于组织，掘进支护平行作业和一次成巷， 有利于实现快速掘进和支护机械化；可缩小巷道断面约 1% 2%, 0 0节省大量建筑材料，掘进费用低。它的缺点是人工打顶板眼困难。 单纯的锚杆支护，不能防止围岩的风化和脱落。为此锚杆支护最好和喷浆 (或喷射混凝土 )支护联合使用。有时与挂金属网和喷浆共同使用以达到支护的目的。3结论 .综上所述，采动前存在于岩层中的原始应力是采动后矿山压力的来源，开掘后巷道的应力发生变化重新分布。而支护的作用在于改善围岩稳定状况和控制围岩运动发展速度，以维护安全的生产空间。以，所巷道的支护是必要的。在井下掘进中，对工作现场的针实际，定使用正确的支护方式，确即能很好地

2巷道的支护类型及其适用条件 .2 1巷道的支护类型 .根据井下开采的需要，巷道的位置和用途可分为三类即：拓巷道、开准备巷道和回采巷道。三类巷道的支护根据其围岩特性、位 置、服务年限又有所不同，常见的巷道支护

支护巷道，保证正常的安全生产，又能避免不必要的浪费。

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