论文部分内容阅读
【摘要】大倾角全岩掘进支护是指在进行矿井开采时，为保证掘进顺利进行，在大倾角下进行的支护作用。在现阶段下，人们对资源的需求增大，于是开采的矿井也越来越有难度了；大多数矿井都进入了深部开采，深部开采会出现一些很有难度的问题，比如说地压会增大、瓦斯的涌出量也会大大增加，所掘管道段面积要求还会增大，而在这样高难度下矿井掘进的支护强度的要求就要更高，才能保证掘进的顺利、快速进行，于是出现了在大倾角下支护等技术。本文就主要是对大倾角全岩掘进支护技术的分析，举出了一些不同的掘进支护技术，然后根据掘进支护是在大倾角的情况下进行的，从而分析出适合在大倾角全岩掘进的支护技术。
【关键词】大倾角；全岩掘进；支护技术
目前，随着人口的增长，人类对资源的需求也就越来越大了。从而希望开采来更多的资源，并且希望开采出的资源得到最大化利用，而开采的资源主要是来自矿井开采；显然由于这么多年以来人们对矿井资源的开采，那些简单、易开采的矿井已经差不多被开采完了；所以为了人类生活继续下去，就不得不进行一些高难度的矿井开采；于是大多数的矿井都进入了深部开采，深部开采会出现地压增大、瓦斯涌出量增加等更多的问题；为了保证掘进继续顺利的进行，对全岩掘进支护技术要求会很高，所以在这里本文着重对大倾角全岩掘进支护技术进行分析。
一、对影响掘进进程的相关问题进行分析
1.1掘进技术现状
由于需求需要，我们希望能够进行快速掘进、开采出更多的资源，于是对能够快速进所需技术进行了分析。得出了快速掘进技术依赖于系统设计、开发技术、支护技术、装备技术、施工管理与组织等多方面因素决定的。虽然现在掘进的地质条件复杂，对掘进进程的影响很大；但是还是存在很多可以人为避免的问题，比如：岩巷钻眼、排矸过程所需的时间过长，很多的配套都有些不合理，掘进中支护跟不上，系统安排有些不合理，安全问题很难得到保障等问题。针对这些问题，我国也在进行研究、讨论，争取得到一些好的解决方案，能够提供掘进速度。于是由原有的深孔爆破技术提升为全岩掘进机技术，希望从掘进机本身开始入手，需找更加高端的技术。
1.2掘进中存在的问题
近年来在很多人的共同努力下，我国在岩石掘进中取得了很好的成就，但是还是存在很大的差距，还是存在多方面的问题。首先在凿岩机械方面出现了震动、噪音大，打眼速度受到限制，输出功率底等一系列难解决的问题；其次是在装载机械方面出现了装岩的效率比较的低、不彻底，如经常出现装岩留有一些死角，还有工作的环境差、工人劳动强度很大等问题；在运输方面的固定错车调车法效率很低，通常工时利用率为20～30%，固定错车场调车法的工时利用率也只有30～40%，工时利用率相对较高的是利用装载机调车，所以建议多采用装载机调车。在分析完这些影响掘进进程的相关问题中，还有一个很重要的问题那就是掘进支护技术，掘进支护不仅关系到掘进是否能顺利的进行，还关系到工作人员的安全问题，所以它尤为重要；就目前来看，对那些地压不大、较容易进行掘进的巷道，多采用锚喷支护，但是存在粉尘大、回弹率高等缺点。着于掘进支护的重要性，下面着重对掘进支护技术作一些分析。
二、掘进支护技术分析
2.1锚杆支护
锚杆支护是一种积极、主动防御的掘进支护方法，并且也是掘进支护技术的一次重大改革。 锚杆支护首先是在全岩掘进后进行钻锚杆眼，再将锚杆安设在刚刚钻的锚杆眼内，并对巷道围岩进行人工加固和维护。在围岩的外部有棚子和砌碹支架对围岩进一步支撑，但是这些不能像锚杆支护那样积极、主动防御的掘进支护方法，只能是消极地承受围岩所产生的压力、防止破碎的岩石掉落。锚杆支护是通过安插在锚杆眼内的锚杆，来改变围岩原本存在的力学状态，然后在全岩的周围形成了一个整体并且比较稳固、坚定的岩石带，从而利用锚杆和围岩的相互作用，最终来达到优良的巷道维护。
锚杆大致分为金属锚杆、钢筋砂浆锚杆、树脂锚杆、涨壳式锚杆、管缝式锚杆、速凝水泥锚杆。其中金属锚杆又分为金属楔缝式锚杆和金属倒楔式锚杆两种；钢筋砂浆锚杆是我国在进行煤矿掘进中常用的一种锚杆，它具有结构比较的简单、在加工方面也比较方便、并且锚固力大等优良特点；树脂锚杆是以合成树脂为粘结剂，将锚杆体与掘进巷道周围的岩石牢固、紧紧地粘结成为一个稳定、坚固的整体的一种新型锚杆；管缝式锚杆是由很高强度的钢管或钢板卷制而成的杆体、托板和环形法兰三部分组成；速凝水泥锚杆是由水泥锚固剂和锚杆杆体共同组成的。
经过这近几年以来的实践证明，可以得出锚杆支护具有很多的优点。可以节约支架的成本、钢材等材料用量较少、掘进的断面小；并且维护的费用比较低、工作起来相对较安全；巷道变形小、可以降低通风的阻力、并减轻工人的工作强度，有利于人力资源等的合理利用。但是锚杆支护也同样存在一些缺点：不能预防围岩经过时间岁月后的风化，不能完全阻止几个锚杆本身之间存在的裂隙所导致的岩石剥落。所以，锚杆支护最好应该与其他支护措施相互配合，如喷浆、喷射式的混凝土或一些金属网等，从而达到比较好的掘进支护。
2.2喷射混凝土支护
喷射混凝土支护是借助混凝土喷射机将水泥、砂子、石子和速凝剂按一定的比例配成的混拌合物通过压缩空气的方式来提供动力，并沿着所给的管路传送到喷射机的喷嘴处，与水充分、完全混合后，再以比较高的速率喷射到掘进巷道岩面上凝固、硬化的一种新型的支护形式。
喷射混凝土支护可分为一般喷射混凝土与纤维增强喷射混凝土。喷射混泥土可以与岩石层构成一个共同承载力量的整体，所以支护的厚度可以减薄为原来的一半，从而巷道掘进断面可以减少很多；喷射混凝土支护还可以节约木材和钢材，使混凝土的来往运送、浇灌、捣固等工序合成一条作业线，从而减少了很多的繁琐、复杂的工序，可以使施工速度提高2～3倍，工时有所减少，功效有了一定的提高；喷射混凝土还可以用管道进行长距离的输送，喷射混凝土能大大提高巷道掘进围岩的自身稳定性和承载能力。总之，喷射混凝土无论到是在技术上还是在经济上都比普通混凝土有更多的优势。
在喷射混凝土支护中有一钢纤维喷射混凝土支护，钢纤维喷射混凝土基于普通喷射混凝土，但是又有不同，是在普通喷射混凝土中加入适量的钢纤维。从而形成了一种新型的复合材料，这种新型的复合材料具有了很大的改善，具有了不同于普通混凝土的一些强度高、在破坏后仍然有残余的特点；使喷射混凝土更加耐用、具有很强的抗弯、抗疲劳功效。
三、结论
通过对掘进支护技术进行分析，我们知道了锚杆支护和喷射混凝土支护两种常用的支护方式。但是由于大倾角全岩掘进难度更大、不同于一般的掘进，所以工作者需要根据地质条件的复杂、多样性等特点，大倾角全岩掘进支护设计需要采用数值计算、工程类比和经验法相结合，并对大倾角全岩掘进的下沉量进行动态监测，然后再根据动态监测所得数据进行寻找合理的支护方法。
大倾角全岩掘进支护技术中包括临时支护和永久支护。大倾角全岩掘进的临时支护一般是在大倾角全岩掘进的过程中，在每次爆破后必须采用前探梁支护好空顶，以免出现岩石的滑落等事故；并为做永久支护做好准备。大倾角全岩掘进的永久支护技术中分为顶板支护和两帮支护，例如永煤集团公司陈四楼煤矿在掘进支护技术中，的顶板支护就是采用的高强螺纹锚杆、金属网、M钢带以及锚索梁联合支护而成的；两帮支护技术采用的是高强螺纹锚杆、双抗网、金属网和梯子梁组合而成的。
本文所阐述的支护技术只是几种较常见的支护技术，就目前来看，已经有了很多的掘进支护技术，而且支护技术也越来越成熟了。但是基于这么多的掘进支护技术，工作者要根据不同的地质、掘进的深度和倾斜度等实际情况来作出更加合理的支护方案，方可保证掘进顺利、快速的进行。
参考文献
[1]王丽丽.大倾角综采之路[N].中国煤炭报，2010-7-26（003）
[2]陈坤福.快速掘进技术讲座[R].中国矿业大学力学与建筑工程学院，2012-5-28
[3]李云志，王敏.大断面岩巷快速掘进技术研究[J].山东煤炭科技，2009（04）
[4]李爱军.大倾角上山巷道掘进支护技术[J].中州煤炭，2007（01）
【关键词】大倾角；全岩掘进；支护技术
目前，随着人口的增长，人类对资源的需求也就越来越大了。从而希望开采来更多的资源，并且希望开采出的资源得到最大化利用，而开采的资源主要是来自矿井开采；显然由于这么多年以来人们对矿井资源的开采，那些简单、易开采的矿井已经差不多被开采完了；所以为了人类生活继续下去，就不得不进行一些高难度的矿井开采；于是大多数的矿井都进入了深部开采，深部开采会出现地压增大、瓦斯涌出量增加等更多的问题；为了保证掘进继续顺利的进行，对全岩掘进支护技术要求会很高，所以在这里本文着重对大倾角全岩掘进支护技术进行分析。
一、对影响掘进进程的相关问题进行分析
1.1掘进技术现状
由于需求需要，我们希望能够进行快速掘进、开采出更多的资源，于是对能够快速进所需技术进行了分析。得出了快速掘进技术依赖于系统设计、开发技术、支护技术、装备技术、施工管理与组织等多方面因素决定的。虽然现在掘进的地质条件复杂，对掘进进程的影响很大；但是还是存在很多可以人为避免的问题，比如：岩巷钻眼、排矸过程所需的时间过长，很多的配套都有些不合理，掘进中支护跟不上，系统安排有些不合理，安全问题很难得到保障等问题。针对这些问题，我国也在进行研究、讨论，争取得到一些好的解决方案，能够提供掘进速度。于是由原有的深孔爆破技术提升为全岩掘进机技术，希望从掘进机本身开始入手，需找更加高端的技术。
1.2掘进中存在的问题
近年来在很多人的共同努力下，我国在岩石掘进中取得了很好的成就，但是还是存在很大的差距，还是存在多方面的问题。首先在凿岩机械方面出现了震动、噪音大，打眼速度受到限制，输出功率底等一系列难解决的问题；其次是在装载机械方面出现了装岩的效率比较的低、不彻底，如经常出现装岩留有一些死角，还有工作的环境差、工人劳动强度很大等问题；在运输方面的固定错车调车法效率很低，通常工时利用率为20～30%，固定错车场调车法的工时利用率也只有30～40%，工时利用率相对较高的是利用装载机调车，所以建议多采用装载机调车。在分析完这些影响掘进进程的相关问题中，还有一个很重要的问题那就是掘进支护技术，掘进支护不仅关系到掘进是否能顺利的进行，还关系到工作人员的安全问题，所以它尤为重要；就目前来看，对那些地压不大、较容易进行掘进的巷道，多采用锚喷支护，但是存在粉尘大、回弹率高等缺点。着于掘进支护的重要性，下面着重对掘进支护技术作一些分析。
二、掘进支护技术分析
2.1锚杆支护
锚杆支护是一种积极、主动防御的掘进支护方法，并且也是掘进支护技术的一次重大改革。 锚杆支护首先是在全岩掘进后进行钻锚杆眼，再将锚杆安设在刚刚钻的锚杆眼内，并对巷道围岩进行人工加固和维护。在围岩的外部有棚子和砌碹支架对围岩进一步支撑，但是这些不能像锚杆支护那样积极、主动防御的掘进支护方法，只能是消极地承受围岩所产生的压力、防止破碎的岩石掉落。锚杆支护是通过安插在锚杆眼内的锚杆，来改变围岩原本存在的力学状态，然后在全岩的周围形成了一个整体并且比较稳固、坚定的岩石带，从而利用锚杆和围岩的相互作用，最终来达到优良的巷道维护。
锚杆大致分为金属锚杆、钢筋砂浆锚杆、树脂锚杆、涨壳式锚杆、管缝式锚杆、速凝水泥锚杆。其中金属锚杆又分为金属楔缝式锚杆和金属倒楔式锚杆两种；钢筋砂浆锚杆是我国在进行煤矿掘进中常用的一种锚杆，它具有结构比较的简单、在加工方面也比较方便、并且锚固力大等优良特点；树脂锚杆是以合成树脂为粘结剂，将锚杆体与掘进巷道周围的岩石牢固、紧紧地粘结成为一个稳定、坚固的整体的一种新型锚杆；管缝式锚杆是由很高强度的钢管或钢板卷制而成的杆体、托板和环形法兰三部分组成；速凝水泥锚杆是由水泥锚固剂和锚杆杆体共同组成的。
经过这近几年以来的实践证明，可以得出锚杆支护具有很多的优点。可以节约支架的成本、钢材等材料用量较少、掘进的断面小；并且维护的费用比较低、工作起来相对较安全；巷道变形小、可以降低通风的阻力、并减轻工人的工作强度，有利于人力资源等的合理利用。但是锚杆支护也同样存在一些缺点：不能预防围岩经过时间岁月后的风化，不能完全阻止几个锚杆本身之间存在的裂隙所导致的岩石剥落。所以，锚杆支护最好应该与其他支护措施相互配合，如喷浆、喷射式的混凝土或一些金属网等，从而达到比较好的掘进支护。
2.2喷射混凝土支护
喷射混凝土支护是借助混凝土喷射机将水泥、砂子、石子和速凝剂按一定的比例配成的混拌合物通过压缩空气的方式来提供动力，并沿着所给的管路传送到喷射机的喷嘴处，与水充分、完全混合后，再以比较高的速率喷射到掘进巷道岩面上凝固、硬化的一种新型的支护形式。
喷射混凝土支护可分为一般喷射混凝土与纤维增强喷射混凝土。喷射混泥土可以与岩石层构成一个共同承载力量的整体，所以支护的厚度可以减薄为原来的一半，从而巷道掘进断面可以减少很多；喷射混凝土支护还可以节约木材和钢材，使混凝土的来往运送、浇灌、捣固等工序合成一条作业线，从而减少了很多的繁琐、复杂的工序，可以使施工速度提高2～3倍，工时有所减少，功效有了一定的提高；喷射混凝土还可以用管道进行长距离的输送，喷射混凝土能大大提高巷道掘进围岩的自身稳定性和承载能力。总之，喷射混凝土无论到是在技术上还是在经济上都比普通混凝土有更多的优势。
在喷射混凝土支护中有一钢纤维喷射混凝土支护，钢纤维喷射混凝土基于普通喷射混凝土，但是又有不同，是在普通喷射混凝土中加入适量的钢纤维。从而形成了一种新型的复合材料，这种新型的复合材料具有了很大的改善，具有了不同于普通混凝土的一些强度高、在破坏后仍然有残余的特点；使喷射混凝土更加耐用、具有很强的抗弯、抗疲劳功效。
三、结论
通过对掘进支护技术进行分析，我们知道了锚杆支护和喷射混凝土支护两种常用的支护方式。但是由于大倾角全岩掘进难度更大、不同于一般的掘进，所以工作者需要根据地质条件的复杂、多样性等特点，大倾角全岩掘进支护设计需要采用数值计算、工程类比和经验法相结合，并对大倾角全岩掘进的下沉量进行动态监测，然后再根据动态监测所得数据进行寻找合理的支护方法。
大倾角全岩掘进支护技术中包括临时支护和永久支护。大倾角全岩掘进的临时支护一般是在大倾角全岩掘进的过程中，在每次爆破后必须采用前探梁支护好空顶，以免出现岩石的滑落等事故；并为做永久支护做好准备。大倾角全岩掘进的永久支护技术中分为顶板支护和两帮支护，例如永煤集团公司陈四楼煤矿在掘进支护技术中，的顶板支护就是采用的高强螺纹锚杆、金属网、M钢带以及锚索梁联合支护而成的；两帮支护技术采用的是高强螺纹锚杆、双抗网、金属网和梯子梁组合而成的。
本文所阐述的支护技术只是几种较常见的支护技术，就目前来看，已经有了很多的掘进支护技术，而且支护技术也越来越成熟了。但是基于这么多的掘进支护技术，工作者要根据不同的地质、掘进的深度和倾斜度等实际情况来作出更加合理的支护方案，方可保证掘进顺利、快速的进行。
参考文献
[1]王丽丽.大倾角综采之路[N].中国煤炭报，2010-7-26（003）
[2]陈坤福.快速掘进技术讲座[R].中国矿业大学力学与建筑工程学院，2012-5-28
[3]李云志，王敏.大断面岩巷快速掘进技术研究[J].山东煤炭科技，2009（04）
[4]李爱军.大倾角上山巷道掘进支护技术[J].中州煤炭，2007（01）