金属支架支护与锚网喷支护的对比建筑桩基础_建筑-桩基础.pdf

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1、金属支架支护与锚网喷支护的比较 街洞矿业公司茶塘煤矿唐亚明 摘要：煤矿安全是关系着一个矿井可持续发展的头等大事。在当前煤矿事故频 发，煤炭行业安全形势极为严峻的情况下，如何保证煤矿安全生产，如何将事故 消灭在萌芽中，是煤矿管理者和煤矿工程技术人员时时刻刻需要面对的极为重要 的挑战。顶板管理是煤矿井下采掘工作面现场管理的主要内容之一。巷道支护方 式的选择对对顶板管理难易程度有着极为重要的影响。本文根据当前茶塘煤矿井 下巷道支护所选择的两种常用的巷道支护技术：金属支架支护和锚网喷支护，通 过这两种支护技术进行对比，以找出这两种支护方式的优劣及适用条件，以便在 今后的技术工作中对巷道支护方式的选择提

2、供指导！关键字：金属支架 锚网喷巷道支护 对比、八 刖言 煤矿安全是关乎一个矿井的生命。一个矿井如果没有安全就不可能有长久可持续 的发展，忽略安全等待的是被关闭的命运。顶板管理一直是煤矿采掘工作面的难 题之一，顶板事故时时刻刻危胁着井下作业人员生命财产安全，如何行之有效的 管理顶板，将顶板事故彻底消灭，是管理人员和技术人员一个长期的、艰巨的重 要任务。将巷道进行有效的支护是当前顶板管理的一个常用的方法。茶塘煤是一个有着半个世纪煤炭生产的老矿井矿，年产量 6 万吨左右，是一个地 质条件极为复杂的小型矿井。矿井经过半个世纪的发展，矿井的采煤方法及掘进 施工工艺经过了多次改革或改进。现在采煤工作面采

3、用的采煤方法为水平分层开 采法，破煤方式为爆破落煤的方式。掘进工作面采用炮掘，支护方式常用两种：金属支架支护和锚网喷支护两种（见图 1、图 2）。本文通过对茶塘煤矿掘进工作面这两种常用的巷道支护方式进行对比分 析，以找到这两种支护方式各自的优劣，以便在今后对巷道支护方式的选择提供 指导。一、一般比较 金属支架支护巷道采用的是矿用 11号或 9号工字钢制作成的刚性支架，结构为 一两柱，棚梁的长度为 2000 2200m,棚腿长度为 2000 2200m,棚腿向内倾斜 812形成上小下大的梯形断面。锚网喷支护巷道为直墙半圆拱断面，采用钢 筋锚杆、菱形金属锚网和喷射混凝土联合支护的一种支护方式，常用

4、巷道规格（净宽 净高）为 28002800mm。1、巷道参数比较项H 锚网唯愛护客適 r琨尼、河沙.碎孟.锚固时*逵微利.会检支率.水龙片十.针轧创木.忖斜 栾木橇 2 巷道支护材料的对比 比例尺：（1:50）2000轨道中线 巷道中线 1600 100 R=14 00 轨道中心线巷道中心线拱基线 800 800 电缆线 1800 1080 1000 杂木棍 腰线 腰线 轨面 风管线水管线泵管线 底板面 轨面 2600200 图 1 金属支架巷道断面设计图 图 2 锚网喷巷道断面设计图 二、支护方式作用原理的分析和对比：金属支架的作用原理 梯形金属支架的支护受力如下图 3 可知，支架受力主要来

5、自两个方面即：垂直的 垂直应力和水平方向的水平应力，这些应力均指向巷道开挖区。金属支架在这两 个应力的作用下会出现一个脱离区和两个抗力区，金属支架承担着抵抗这三个应 力区出现的作用。等大事在当前煤矿事故频发煤炭行业安全形势极为严峻的情况下如何保证煤矿安全生产如何将事故消灭在萌芽中是煤矿管理者和煤矿工程技术人员时时刻刻需要面对的极为重要的挑战顶板管理是煤矿井下采掘工作面现场管理的主要选择的两种常用的巷道支护技术金属支架支护和锚网喷支护通过两种支护技术进行对比以找出两种支护方式的优劣及适用条件以便在今后的技术工作中对巷道支护方式的选择提供指导关键字金属支架锚网喷巷道支护对比八刖言煤矿顶板管理一直是

6、煤矿采掘工作面的难题之一顶板事故时时刻刻危胁着井下作业人员生命财产安全如何行之有效的管理顶板将顶板事故彻底消灭是管理人员和技术人员一个长期的艰巨的重要任务将巷道进行有效的支护是当前顶板管理 净g廉宽/2160 100 轴菇进尺/1 o.a 4&进囲删加：人T3 8 爭社悵过府石乐 L73 务年嗥 5年皿上 E卑 金属支架支护是一种被动支护技术，对巷道围岩变形的控制只能被动抵抗，巷道 围岩变形控制不明显。图 3 金属支架受力示意图 q1垂直应力 q2水平应力 锚网喷支护的作用原理 锚网喷支护是锚杆支护与喷射混凝土支护的联合支护方式，其作用原理是锚杆支 护原理与喷射混凝土支护作用原理的组合，其支护

7、后保持巷道的的效果比单一锚 杆支护或喷射混凝土支护的支护效果要优越，现分别分析锚杆支护的作用原理与 喷射混凝土支护的作用原理。1、锚杆支护的作用原理 加固拱作用：对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩，如果及时用 锚杆加固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度，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 保持巷道的稳定。等大事在当前煤矿事故频发煤炭行业安全形势极为严峻的情况下如何保证煤矿安全生产如何将事故消灭在萌芽中是煤矿管理者和煤矿工程技术人员时时刻刻需要面对的极为重要的挑战顶板管理是煤矿井下采掘工作面现场管理的主要选择的两种常用的巷

8、道支护技术金属支架支护和锚网喷支护通过两种支护技术进行对比以找出两种支护方式的优劣及适用条件以便在今后的技术工作中对巷道支护方式的选择提供指导关键字金属支架锚网喷巷道支护对比八刖言煤矿顶板管理一直是煤矿采掘工作面的难题之一顶板事故时时刻刻危胁着井下作业人员生命财产安全如何行之有效的管理顶板将顶板事故彻底消灭是管理人员和技术人员一个长期的艰巨的重要任务将巷道进行有效的支护是当前顶板管理悬吊作用：悬吊作用是利用锚杆将软弱岩层或危岩吊挂于上部坚固稳定的岩层 上，由锚杆来承担其重量。组合梁作用：将平顶巷道的层状顶板看作是以巷道两帮为支点的叠合梁，在荷 载作用下，每层板的上下缘分别处在受压、受拉状态。但

9、用锚杆将各层板紧固 后，在荷载作用下，各层之间基本上不发生离层、错动，就如同一块板的变曲，大大提高了板系的抗弯强度。在层状顶板中安设锚杆后，各岩层由迭合梁变为组 合梁，从而提高了顶板岩层的承载能力；锚杆本身也起着抗剪销钉的作用，有效 地阻止了岩层的层间错动。围岩补强作用：巷道围岩深部的岩石处于三向受压状态。靠近巷道周边的岩石 则处于二向受力状态，故易于破坏而丧失稳定性。巷道周围安 3 设锚杆后，相当于岩石又恢复了三向受力状态，从而增大了它的强度；另外，锚 杆还可以增加岩层弱面的剪断阻力，使围岩不易破坏和失稳，这就是锚杆对围岩 的补强作用。减小跨度的作用：巷道顶板打了锚杆，相当于在该处打了点柱，

10、减小了顶板跨 度，从而增强了顶板岩石的稳定性，使岩石不易变形和破坏。2、喷射混凝土的作用原理 喷射混凝土支护是将一定配合比的水泥、砂、石子和速凝剂的干拌合料，通过混 凝土喷射机、输料管送至喷头处与水混合，以较高的速度层层喷捣于岩面上凝结 硬化而成。其支护作用机理可从以下几方面加以阐明：支撑作用：喷射混凝土（或喷浆）具有良好的物理力学性能。特别是抗压强度 较高，可达 20Mpa 以上，因此能起支撑地压作用，及时地控制了围岩的变形或破 坏。充填作用：由于喷射混凝土的速度高，能很好地充填围岩的裂隙、节理和凹穴 的岩面，从而提高了围岩的强度。隔绝作用：喷射混凝土及时封闭了围岩表面，隔绝了空气、水与围岩

11、的接触，有效地防止了风化潮解而引起的围岩破坏与破落；同时，由于围岩裂缝中充填了 混凝土，使裂隙深处原有的充填物不致因风化作用而降低强度，也不致因水的作 用而使原有充填物流失，使围岩得以保持原有的稳定和强度。转化作用：高速喷射到岩面上形成的混凝土层，具有很高的粘结力和较高的强 度，再加上充填和隔绝作用，提高了围岩的稳定性和自身的支撑能力，因而使混 凝土层与围岩形成了一个共同工作的力学统一体，具有把岩石荷载转化为岩石承 载结构的作用，从而根本上改变了被动承压的弱点。综上分析，可知锚网喷支护是一种主动支护技术，使巷道围岩形成一个巷道断面 形状相似且具有一定厚度的组合拱，能有效地控制巷道围岩的变形。金

12、属支架支等大事在当前煤矿事故频发煤炭行业安全形势极为严峻的情况下如何保证煤矿安全生产如何将事故消灭在萌芽中是煤矿管理者和煤矿工程技术人员时时刻刻需要面对的极为重要的挑战顶板管理是煤矿井下采掘工作面现场管理的主要选择的两种常用的巷道支护技术金属支架支护和锚网喷支护通过两种支护技术进行对比以找出两种支护方式的优劣及适用条件以便在今后的技术工作中对巷道支护方式的选择提供指导关键字金属支架锚网喷巷道支护对比八刖言煤矿顶板管理一直是煤矿采掘工作面的难题之一顶板事故时时刻刻危胁着井下作业人员生命财产安全如何行之有效的管理顶板将顶板事故彻底消灭是管理人员和技术人员一个长期的艰巨的重要任务将巷道进行有效的支护

13、是当前顶板管理护是一种被动支护技术，对巷道围岩变形的控制只能被动抵抗，巷道围岩变形控 制不明显。从作用原理比较来看，锚网喷支护这要优于金属支架支护！三、巷道支护的施工比较 1 施工工艺的比较 金属支架支护巷道施工工艺 敲帮问顶一引巷道中腰线-画巷道轮廓线-点炮眼-打眼一装药连线一放炮一排 炮烟一敲帮问顶一前探梁超前支护-扩刷腮顶两帮-出矸-装支架永久支护-文 明生产。锚网喷支护巷道施工工艺 敲帮问顶-引巷道中腰线-画巷道轮廓线-点炮眼-打眼-装药连线-放炮-排 炮烟敲帮问顶打顶部锚杆眼打顶部锚杆、挂顶网出矸打帮部锚杆眼 答帮部锚杆、挂帮网喷浆永久支护文明生产。2、施工作业环境的对比 施工作业环

14、境好坏取决于巷道施工时的温度、湿度及粉尘量的的多少。温度、湿 度可以通过通风的调节予以改善，我们主要比较施工时产生的粉尘量的大小。根 据施工工艺可知，掘进工作面的破岩方式均为爆破落岩，金属支架支护巷道与锚 网喷支护巷道在爆破落岩时产生的粉尘量与爆破的威力有很大的关系，我们可以 假设爆破相同体积岩石其威力是相同的，产生的粉尘量也是相同的。但是，锚网 喷支护巷道的永久支护采用的是喷射混凝土支护，这也是粉尘产生量的一个重要 因素，而且根据现场实际观察，其产生的粉尘量要比爆破时要大得多，而金属支 架支护巷道施工就没有这一情况。3、临时支护的对比 金属支架的临时支护 金属梯形棚架支护的临时支护采用的是前

15、探梁前探支护。前探梁是用 11号或 9 号矿用工字钢制作，每根前探梁的长度是 4m,每个金属支架掘进工作面配备 2 根，并且配备 3 组卡子。前探梁临时支护的支护方法：在工作面爆破落岩后放炮后，先对工作面棚顶及两 肩按支护进行修整，松开前探梁卡子，将一侧前探梁前移至工作面最前端，再上 棚梁，将两一侧前探梁同样前移，按支护要求调整方向、高度、棚距，再背顶，上卡子，在棚梁之间打上合格撑筒后出矸，确保作业人员在支护完好下作业。前探梁能使工作面端头的前四架已安装完成的支架连成整体，加强了其在放爆时 防止炮轰倒架的能力，能有效的保证掘进工作面按正规循环进尺，快速作业！锚网喷支护的临时支护 锚网喷支护的临

16、时支护采用的是锚杆配合锚网支护。等大事在当前煤矿事故频发煤炭行业安全形势极为严峻的情况下如何保证煤矿安全生产如何将事故消灭在萌芽中是煤矿管理者和煤矿工程技术人员时时刻刻需要面对的极为重要的挑战顶板管理是煤矿井下采掘工作面现场管理的主要选择的两种常用的巷道支护技术金属支架支护和锚网喷支护通过两种支护技术进行对比以找出两种支护方式的优劣及适用条件以便在今后的技术工作中对巷道支护方式的选择提供指导关键字金属支架锚网喷巷道支护对比八刖言煤矿顶板管理一直是煤矿采掘工作面的难题之一顶板事故时时刻刻危胁着井下作业人员生命财产安全如何行之有效的管理顶板将顶板事故彻底消灭是管理人员和技术人员一个长期的艰巨的重要

17、任务将巷道进行有效的支护是当前顶板管理临时支护的方法：在工作面爆破落岩后放炮后，先用凿岩机根据断面设计图的要 求打好巷道棚上的锚杆眼，然后打好锚杆，最后安装好锚网，这样就完成了巷道 的临时支护，施工人员可以在临时支护下完成出矸等作业。综上对比分析，金属支架支护巷道的施工工艺要比锚网喷支护巷道要简单，施工 作业产生的粉尘量要少，作业环境优越。四、支护的施工经济成本比较 1 施工作业人员的对比 项 a 班 二班 三班 小卄 备注 打眼工 2 2 2 6 2 2 2 h 2 2 2 6 丸架工 1 I 1 3 推车工 小计 7 7 7 21 1 1 1 4 合计 25 项目 一 班 二班 三班 丄卜

18、计 备注 打眼工 2 2 2 6 放炮工 2|2 2 6 扒装工 2 2 2 6 喷枪工 1 1:1|r 3 喷浆机司机 1 1 1 3 丼车工 A 队长 1 1 1 4 舍计 28 由表 3、表 4 可以看出金属支架支护巷道每小班的施工人员需要 7 人和 1 名带班 队长，掘进连队的人员数为25人，锚网喷支护巷道每小班的施工人员需要 8 人 和 1名带班队长，掘进连队的人员数为 28人，这说明相同的巷道进尺的情形 下，金属支架支护巷道的工效要高于锚网喷支护巷道。2、支护的材料成本的比较 金属支架支护与锚网喷支护的每米材料成本见表 5、表 6。通过对表 1、表 2 的对比可以看出：金属支架支护

19、一次性投入的成本要比锚网喷 支护的要少，成本低，而且金属支架可以回收再利用，投入成本比锚网喷支护要 少的多，等大事在当前煤矿事故频发煤炭行业安全形势极为严峻的情况下如何保证煤矿安全生产如何将事故消灭在萌芽中是煤矿管理者和煤矿工程技术人员时时刻刻需要面对的极为重要的挑战顶板管理是煤矿井下采掘工作面现场管理的主要选择的两种常用的巷道支护技术金属支架支护和锚网喷支护通过两种支护技术进行对比以找出两种支护方式的优劣及适用条件以便在今后的技术工作中对巷道支护方式的选择提供指导关键字金属支架锚网喷巷道支护对比八刖言煤矿顶板管理一直是煤矿采掘工作面的难题之一顶板事故时时刻刻危胁着井下作业人员生命财产安全如何

20、行之有效的管理顶板将顶板事故彻底消灭是管理人员和技术人员一个长期的艰巨的重要任务将巷道进行有效的支护是当前顶板管理所以金属支架支护在材料成本上要优于锚网喷支护。等大事在当前煤矿事故频发煤炭行业安全形势极为严峻的情况下如何保证煤矿安全生产如何将事故消灭在萌芽中是煤矿管理者和煤矿工程技术人员时时刻刻需要面对的极为重要的挑战顶板管理是煤矿井下采掘工作面现场管理的主要选择的两种常用的巷道支护技术金属支架支护和锚网喷支护通过两种支护技术进行对比以找出两种支护方式的优劣及适用条件以便在今后的技术工作中对巷道支护方式的选择提供指导关键字金属支架锚网喷巷道支护对比八刖言煤矿顶板管理一直是煤矿采掘工作面的难题之

21、一顶板事故时时刻刻危胁着井下作业人员生命财产安全如何行之有效的管理顶板将顶板事故彻底消灭是管理人员和技术人员一个长期的艰巨的重要任务将巷道进行有效的支护是当前顶板管理综上比较，可以看出论金属支架支护巷道的一次性投入的材料成本要低于锚网喷 支护巷道，并且金属支架可回收再利用，其优越性就根据明显。不仅如此金属支 架支护巷道掘进施工人员要比锚网喷支护巷道掘进施工人员要少，工效要高。所 以，从施工经济成本来看，金属支架支护巷道要优于锚网喷支护巷道。金属支架支护巷道材料成本详表（表 5）卄*札 i .r 4 1 怎 1 i pt*1 k倉：中曲*出山：抽小皿轧IM*/1.41 IN 比知艸杯曲屯 13*

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23、A韶*/tK?S 1 Hr 1：；t.B iJU.tjtn Wt H*+$4A用时 土*1 y叭 1J.、也卜爭A ai,5 4 44*i K-l 包 工”刃也t J1 75 片时輯总皆事.it j.见 Hl;JI S 也F.t.JJ*v 4M)-I5S.-2*12.久事 R t/a +I.*jitL4.tK*.j -l*i ns u已 皿TJ Vf 1 叶卩 U|.傀片哥.占 IIIU|耳/*59.ns 叫】、I /*4；1.71 it/4*ML SS ia 3b*22 dh/K 爲 J7/+1.B in 1U-19!事 tL 殴 M K i：tf./fl il*如怙 钊 心 TK1i,5J

24、 舸 L J V4L:!4 if/M j 丄扌耳/历.12.S 15 3 KM JtF 枫 2410 u frit JL/H 五、结论 通过以上的分析比较我们可以得到以下结论：1 锚网喷支护巷道断面净面积为 6.99m2,净（腰）宽为 2.8m，净高为等大事在当前煤矿事故频发煤炭行业安全形势极为严峻的情况下如何保证煤矿安全生产如何将事故消灭在萌芽中是煤矿管理者和煤矿工程技术人员时时刻刻需要面对的极为重要的挑战顶板管理是煤矿井下采掘工作面现场管理的主要选择的两种常用的巷道支护技术金属支架支护和锚网喷支护通过两种支护技术进行对比以找出两种支护方式的优劣及适用条件以便在今后的技术工作中对巷道支护方式

25、的选择提供指导关键字金属支架锚网喷巷道支护对比八刖言煤矿顶板管理一直是煤矿采掘工作面的难题之一顶板事故时时刻刻危胁着井下作业人员生命财产安全如何行之有效的管理顶板将顶板事故彻底消灭是管理人员和技术人员一个长期的艰巨的重要任务将巷道进行有效的支护是当前顶板管理2.8m。金属支架支护巷道断面为 3.96m2，净高为 1.8m,上净宽为 1.8m，腰净宽 为 2.16m，下净宽为 2.6m。锚网喷巷道的可利用空间比金属支架支护巷道要大，服务年限长，利于推广机械化掘进施工。2、锚网喷支护对巷道围岩变形控制效果明显要优于金属支架支护，特别是在软 岩岩层中掘进时，锚网喷支护技术更能体现其优越性。3、从施工

26、工艺来看，金属支架支护巷道的施工工艺比锚网喷支护巷道的施工工 艺简单，施工作业环境的粉尘产生量要低，施工作业条件要优越。4、从施工经济成本来看，金属支架支护巷道要优于锚网喷支护巷道。通过以上 的结论，我们可以得到以下规律及问题：1、金属支架以其简单的施工工艺和低廉的施工造价成本，及其较短的服务年 限，在煤矿采区准备巷道及回采巷道应大量使用，譬如采区上山、采区下山、回 采工作面探煤巷、运输顺槽、回风顺槽等；锚网喷支护巷道对工程地质条件的极 强适应性以及较长的服务年限可以在煤矿开拓巷道大量使用，譬如水平运输大 巷，水平石门、中央变电所、采区硐室等。2、锚网喷支护巷道的喷浆永久支护时，产生的粉尘量是

27、最大的，对工人人身健 康的危害是最大的，如何控制喷浆支护时的粉尘产生量，这应该是锚网喷支护巷 道要重要解决的难题之一。3、金属支架支护巷道背棚背帮采用的材料为木质材料，对环境将会产生一定的 影响，这不符国家提倡的环保政策。将金属支架支护巷道背棚背帮材料以及壁后 充填材料进行改革，采用金属网配钢筋背帮、水泥片子配钢筋背棚，将小型液压 千斤顶代替撑筒木控制棚距，完全实现金属化，以提高金属支架支护巷道的整体 性能！等大事在当前煤矿事故频发煤炭行业安全形势极为严峻的情况下如何保证煤矿安全生产如何将事故消灭在萌芽中是煤矿管理者和煤矿工程技术人员时时刻刻需要面对的极为重要的挑战顶板管理是煤矿井下采掘工作面现场管理的主要选择的两种常用的巷道支护技术金属支架支护和锚网喷支护通过两种支护技术进行对比以找出两种支护方式的优劣及适用条件以便在今后的技术工作中对巷道支护方式的选择提供指导关键字金属支架锚网喷巷道支护对比八刖言煤矿顶板管理一直是煤矿采掘工作面的难题之一顶板事故时时刻刻危胁着井下作业人员生命财产安全如何行之有效的管理顶板将顶板事故彻底消灭是管理人员和技术人员一个长期的艰巨的重要任务将巷道进行有效的支护是当前顶板管理