收稿日期:2007-12-20
作者簡介：馬友魁(1973-)，畢業於內蒙古科技大學，助理工程師，現任老石旦煤礦生產技術科科長。
動壓巷道支護技術
馬友魁(神華集團海礦公司老石旦煤礦，內蒙古烏海市 016033)
摘要：本文著重分析了受採動影響的工作面的壓力分布特點，並指出老石旦煤礦在生產中動壓巷道的圍岩狀態，提出了相應的對策。
關鍵詞：動壓巷道；錨桿支護；對策
中圖分類號:td353 文獻標誌碼:b 文章編號:1008-0155(2008)02-0087-02
一、概述
老石旦煤礦部分掘進巷道，由於回採的動壓影響，支護和維護十分困難，因此解決動壓巷道的錨桿支護問題成為該礦的重要課題之一。
動壓巷道的基本特點在於巷道在掘進過程中，多數處於原始應力場中的靜壓狀態，一旦受到周圍的採動影響，在各種集中壓力作用下，改變了原岩應力場中的靜壓狀態，應力值突然增大，導致巷道圍岩應力的再次或多次重新分布。巷道原有靜壓狀態下穩定平衡被打破，圍岩發生顯著變形位移和壓力增大，需要經過應力重新分布達到新的平衡，巷道圍岩才能重新穩定下來。如果巷道的支護不能適應採動影響帶來的應力變化的情況，或者沒能及時採取相應的加固補救措施，則巷道會受到不同程度的破壞，或斷面變形，或圍岩鬆動失穩，影響巷道的正常安全使用。
因此，動壓巷道錨噴支護結構和主要引數不能像靜壓巷道那樣，只考慮原岩應力場的作用，還必須充分估計巷道受各種採動影響的集中壓力的程度及其相應的變形、位移、壓力值，然後以此為依據全面考慮，選擇適當的錨噴支護結構和正確的引數。為此，應當對工作面四周的應力分布，各種集中壓力的分布規律和特點、影響範圍和深度等基本規
律有乙個初步的認識。同時也要考慮動壓巷道的布置是否合理，與礦山壓力是否適應。一些動壓巷道錨噴支護發生問題，除支護結構本身主要引數選用不當外，更重要的是對採區工作面礦壓分布規律缺乏認識，巷道布置不合理所造成的。
二、動壓巷道壓力分析
隨著煤炭回採工作面向前推進，由於煤炭大量採出，打破了採區原岩應力靜態的平衡狀態。在採區工作面上方形
成垮落、斷裂、彎曲下沉3個地帶，採空區上覆岩體的重量轉嫁於採區四周，形成了各種狀態的集中壓力帶，導致巷道失穩。為避免出現巷道失穩現象，需採取相應的加強支護措施，或者改變巷道位置，布置在強度高、岩性好的岩層中。
三、動壓巷道支護
由於動壓巷道要經歷動壓應力狀態的多次變化，圍岩的壓力、變形、位移也隨著動壓的變化發生多次相應變化，從平衡到不平衡，最後又趨於平衡，而且變化劇烈，時間短暫，導致巷道圍岩壓力顯現很大，巷道變形嚴重，維護困難。這樣的條件下，要使圍岩能經受住反覆的壓力變化而不發生鬆動破裂，就要求錨噴支護具有較高的支護抗力和較大的抗變能力，即要求支護結構有較大的剛性和足夠的柔性和可縮性。錨噴支護正是具有這些特性的一種支護結構。
在動壓巷道中，其支護結構必須以錨桿、錨索為主，錨網為重，必要時輔以金屬支架構成混合支護結構。
四、錨桿、錨索、錨網支護結構
動壓巷道採用錨桿支護結構，錨桿密度應相應增大，用增大均勻壓縮厚度的方法提高錨桿支護抗力。同時，錨桿密度增大，減少錨桿間圍岩的跨度，使錨桿支護抗力分布更均勻，減少了錨桿間岩體的應力和變形，防止其開裂、剝落。這樣，既促進圍岩更加穩定，適應動壓的變形位移作用，又防止錨空現象，發揮了錨桿的應有作用。
在集中壓力大、圍岩強度高的情況下，最好採用全長錨固式錨桿，使錨桿在較大位移下仍保持有足夠的錨固力。
錨桿必須有適當的尺寸、一定的強度和與錨固力相匹配的托板、附件，以便使錨桿錨固力更能均勻地分布在圍岩中，更好地控制錨桿間岩體的穩定。托板的規格應稍大一些，尤其是在煤層中的動壓巷道，使托板能起到一定的護幫
78技術與經濟內蒙古煤炭經濟2023年第2期
作用,防止煤壁剝落使托板空懸而影響錨桿的作用。
錨桿、錨網、錨索支護結構中,支護抗力全部由錨桿承擔,故應選擇合適的錨桿型別,加大錨桿密度,應用相對的「短密錨桿」。錨桿所用的托板的尺寸應適當,強度要與錨固力相匹配,以便能壓緊和固結金屬網。金屬網的網目不宜過大,一般應小於30～50mm。
錨網支護,條件適合時也可噴射薄層混凝土或砂漿,封閉圍岩、煤壁表面,防止風化,並有利於錨桿托板、金屬網防腐,延長金屬網使用壽命。
五、混合支護結構
圍岩變形位移嚴重,動壓集中壓力過大的情況下,單純靠錨桿支護,或錨網支護仍然滿足不了圍岩穩定、巷道安全使用的要求時,可以採用混合支護結構,進一步提高支護抗力。所謂混合支護結構是將幾種支護結構結合在一起,充分發揮其單獨的和共同的優勢的支護結構。這裡的混合支護結構指的是錨桿支護與各種傳統支護(主要是各種剛性支架)相結合的支護結構。
六、結束語
巷道錨噴支護在巷道處於靜壓狀態時尚能正常安全使用,而在動壓作用影響下,單獨靠錨噴支護已難以維持巷道穩定時,則需及時補充傳統支架,形成混合支護結構,彌補錨桿支護抗力不足的缺陷,達到巷道的正確維護要求,保證正常安全使用。
動壓集中壓力突出,圍岩變形位移比靜壓狀態增加幅度過大,變化劇烈。如果完全採用錨桿或錨網支護結構,雖也能收到預期支護效果,但為了適應動壓、卸壓狀態的頻繁變化,要求錨桿引數大,代價高,對於一些服務年限較短的採區巷道來說,是不經濟的。在這種條件下,如果錨桿支護能保持圍岩在靜壓狀態下,或一般動壓影響下正常維修使用,那麼,在動壓嚴重影響地區,則必須補金屬支架,準備一定數量的金屬支架在集中壓力影響段交替使用。
這樣,混合支護結構不僅充分利用了錨噴支護的優勢,而且自身的可縮性又能適應圍岩變形位移,有較大的支護抗力,且具有更好的技術經濟效果。
混合支護結構是多種多樣的。實際應用中可針對現場的具體情況,因地制宜地採用不同內容的混合支護結構,要求能適應動壓影響,既有較大的可縮性,又具有較大的承載能力,而且便於架設和**。
(責任編輯:郝存義)
(上接第92頁)
3i0=(puxl/70)100
式中:p—5次諧波電壓佔基波電壓的百分數;
ux—電網的相電壓,kv;
l—電網的線路長度,km;
3i05—5次諧波接地電流,a。
從分析中可知,在發生接地故障時,非故障線路的5次諧波零序電容電流由母線流向線路,而在故障線路中則是由線路流向母線,即非故障線路的電流i05比5次諧波零序電壓uo5超前90°;故障線路的電流i05則比零序電壓u05滯後90°。如果利用i05和uo5來構成零序方向元件,並使i05滯後uo590°時方向元件具有最大靈敏係數,即可實現有選擇性的接地保護裝置。對於結構較簡單的電網,也可以利用5次諧波電流值的差別,來實現反映5次諧波電流值的接地保護。
3採用突變量啟動、「相對原理」、「雙重判據」的微機選線裝置
小電流接地系統的選線問題一直是電力系統的乙個難題,理論上講小電流接地系統發生單相接地時具有明顯的特點,但要在裝置的技術上實現選線卻很困難。由於零序電流較小且有很大的分散性,給實現選線帶來一定困難,系統經消弧線圈補償後困難更大。
另一方面系統執行方式的變化或各線路長度相差懸殊也導致反映單一判據的選線裝置執行中經常發生誤判。目前在技術上日臻成熟市場上形成主導產品的小電流接地系統選線裝置多採用「相
對原理」、「雙重判據」構成,如ml xi98g型、
mln98型、l h一02型等微機選線保護,在我區
電網的幾十個變電站得到了推廣應用,現場人員反
映,裝置執行安全可靠,故障定位準確。
此外還有利用「首半波」原理構成的適用於環
形網路的小電流接地系統的選線裝置。因電網暫
未採用,在此也不作介紹。
綜上所述,從利用公用母線上的電壓互感器開
口三角發出無選擇性的接地訊號,到接地故障時反
映暫態分量首半波且適用於環形網路的接地保護,
再到目前成主導產品的微機選線裝置,無疑可以看
到小電流接地系統絕緣監察技術在不同階段的應
用與發展。特別強調,無論採用哪種判據的選線裝
置,都要結合配電網的實際作認真的計算分析,如
系統零序電流的大小估算,電流互感器的變比選
擇,系統可能的執行方式變化等等。隨著城鄉配電
網的發展,對裝置本身效能及技術指標如:抗干擾
能力、採集資料的精度、適應性及選線可靠會有更
嚴格的要求。
參考文獻:
[1]能源部西北電力設計院1電力工程電氣設計
手冊(電氣二次部分)[m]1北京:水利電力出版社.
(責任編輯:陳子純)88
技術與經濟內蒙古煤炭經濟2023年第2期
動壓下掘進巷道支護技術研究與工程實踐研究
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鬆散軟弱巷道支護技術
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巷道支護摘要
山東科技大學學生畢業設計 摘要本文共分三篇，其中第一篇為作者根據在唐口煤礦畢業實習而整理出來的唐口礦井的基本概況。第二篇為本文的核心內容，隨著國內許多煤礦開採深度的不斷增加，地質條件惡化 破碎岩體增多 地應力增大 水頭壓力和湧水量加大 地溫公升高，軟岩 問題顯得愈加突出，研究如何行之有效地解決軟岩巷...