承压力集中程度越低。支承压力的峰值位臵和其影响范围也与开采煤层的距离不同而有所变化。
图4-7 支承压力在被开采煤层顶底板中分布示意图 1-采动影响边界(应力不变区);2-支承压力区(压力升高区);
3、卸载区边界(应力降低区)
五、冲击地压
冲击地压是井巷或采煤工作面的煤岩体,由于变形能的释放而产生的一种以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象,是矿山压力的一种特殊显现形式。简单地讲,冲击地压就是井下煤岩体突然的、爆炸式的破坏。冲击地压发生时经常伴随着巨大的声响和强烈的震动,因此又被称为“煤炮”、“岩爆”等。
第二讲 巷道支护
在地下开掘巷道后,破坏了周围岩体的应力平衡,岩体就会向巷道空间挤压,出现矿山压力,使井巷发生变形甚至坍塌。为了维持巷道必要的断面规格,防止围岩发生危险的变形和垮落,保证施工人员的安全,必须对井下井筒、巷道和硐室进行维护,这种维护巷道的结构物称为支架。维护巷道的施工方法和施工过程称为支护。
《煤矿安全规程》规定:在坚硬和稳定的煤、岩层中,
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确定巷道不设支护时,必须制定安全措施。
巷道支护形式和支护材料的选择应综合考虑巷道的用途,巷道服务年限,巷道断面形状及围岩压力的大小等因素。常用的巷道支护形式有架棚支护、砌碹支护和锚喷支护等。
一、架棚支护
架设棚式支架进行巷道支护是煤矿井下常用的支护形式。棚式支架俗称棚子,由一梁(顶梁)两柱(柱腿)组成。常用于巷道围岩十分破碎不稳定,不适宜采用锚喷支护,而且巷道服务年限不长。
(一)梯形支架
梯形支架可采用木支架、金属支架、钢筋混凝土支架,支架一般每米架设1架。为了增加各支架的稳定性,支架之间应设撑木或拉杆。
(二)拱形支架
金属拱形支架可分为两类,即普通金属拱形支架和U型钢拱形支架。普通金属拱形支架多采用工字钢、矿用工字钢或轻型钢轨制造,没有可缩性,一般仅作巷道临时支护或与锚喷支护巷道联合支护用。U型钢拱形支架采用U型锕制造,具有可缩性,多用于地压大,受采动影响显著的采区巷道。
二、砌碹支护
砌碹支护是以料石、。砌块为主要原料,以水泥砂浆胶结,或以混凝土现场浇灌而成的连续体支护。砌碹支护对围岩能够起到防止风化的作用,具有坚固、耐久、防火、阻水、通风阻力小、材料来源广、便于就地取材等优点。缺点是施工复杂,劳动强度大,成本高,进度慢。一般使用在巷道服务年限超过10年以上,围岩十分破碎同时很不稳定,且有大
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面积淋水和部分淋水,及水质有化学腐蚀的地段。
三、锚喷支护 (一)锚杆支护
锚杆支护就是在巷道掘进后,先向围岩打眼,在眼孔内锚入锚杆,把巷道岩予以加固,充分利用周岩自身的强度,从而达到支护巷道的目的。
锚杆支护作用的原理
(1)悬吊作用。在屡状岩层中,锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上部稳固的岩层上,锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层所受重力,如图4—8所示。
(2)组合梁作用。在没有稳固岩层的薄层状岩层中,锚杆将薄层岩石锚周成一个岩石板梁.提高顶板的承载能力,决定组合如图4—9所示。
图4-8 悬吊作用 图4-9 组合梁作用
(3)挤压加固作用。在块状围岩中,锚杆可将巷道周围的危石彼此挤紧,对岩石起到挤压加固作用。在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定,而且能阻止其上部围岩松动和变形的加固拱,从而能保持巷道的稳定性,。如图4—10。
(4)减小跨度作用。巷道顶板打上锚杆,柑当于在该处打上点柱把巷道顶板岩石悬露的跨度缩小了,从而提高了顶板
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岩层的抗弯如图4—11
图4-10 挤压加固作用 图4-11 减小跨度作用
曲能力,所示。
(二)锚喷支护:锚杆支护后在进行喷浆,喷浆后主要作用是封闭围岩,防止风化。
四、其他支护 1.抬棚 2.点柱
3.前探梁支护
第三讲 巷道顶板管理
一、巷道掘进期间日常顶板管理工作。
(1)敲帮问顶。上班进入工作面,打眼放炮前均应敲帮问顶,处理隐患,排除不安全因素后再作业。
(2)控制工作面空顶距离,超过规定的空顶距应先支护后掘进。
(3)单孔长距离掘进,要经常检查工作面后方支架的情况,以 现断梁折腿或变形严重的支架,应加固修复。修复巷道时,修复 地点以里的人员应全部撤出,预防冒顶堵人。工作面因放炮崩倒 的棚子应由外向里逐架扶棚复位。
(4)熟悉掘进巷道出现冒顶事故的原因,加强日常检查,
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采用针对性措施,预防冒顶片帮事故的发生。
二、顶板管理的针对性措施。
1.新掘巷道应制定的开口安全措施
(1)开掘地点要选在顶板稳定,支护完好并且避开地质构造区、压力集中区、顶板冒落区。
(2)新掘巷道与原有巷道的方位要保持较大的夹角(最好大于45°)。
(3)必须加固好开掘处及其附近的巷道支架,若近处有空顶空帮情况,小范围的可加密支架,背好帮顶;大范围的应用木垛接顶处理,同样用背板背好打紧。对将受施工影响的棚子进行加固,其方法有挑棚、打点柱、设木垛等。
(4)新巷开掘施工,要浅打眼、少装药、放小炮,或用手镐挖掘的方法,尽量避免震动围岩或因放炮引起冒顶。
(5)新巷开掘处要及时进行支护,尽量缩短顶板暴露时间和减小暴露面积。若压力增大,则应及时采用适合现场情况的特殊支护。
2.沿空掘巷顶板破碎时的顶板管理措施
(1)避开动压影响,巷道施工必须在上区段回采工作结束,待岩层活动完全稳定后再进行。
(2)尽量减小掘进时的空顶面积。放炮前支架紧跟到工作面,放炮后及时架设支架。要减少装药量,避免对顶板的震动。如果放炮难以控制和管理顶板,改用手镐方法掘进。
(3)巷道支架要加密,同时将下帮腿与底板的夹角缩小,将顶帮用木板等背严接实。
(4)擦边掘进时,如遇上区段巷道的棚腿外露时,其下帮棚腿不要抽掉,可以捆上木板或笆片,起到挡矸帘的作用。
3.有淋水的工作面顶板管理措施掘进工作面有淋水时,
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