随着浅部矿产资源的日益枯竭,矿山开采逐渐向深部延伸,深部矿山面临着高围岩压力、高地温、高渗透压等复杂工况,对支护材料的性能提出了更高的要求。矿用工字钢凭借其优异的承载能力和稳定的结构特性,在深部矿山支护中得到了广泛应用,并积累了诸多成功案例。本文以某深部煤矿的巷道支护工程为例,探讨矿用工字钢在高应力环境下的应用效果。
该煤矿开采深度达800米,井下巷道围岩以破碎砂岩和页岩为主,围岩稳定性差,且存在高应力集中现象,传统支护材料难以满足支护要求,巷道多次出现坍塌、变形等问题,严重影响开采作业的安全和效率。为解决这一问题,工程技术人员经过现场勘查和力学计算,决定采用“矿用工字钢+锚杆+锚索+金属网”的联合支护方案,选用36U型高强度矿用工字钢作为支护骨架,材质为20MnSi,该材质具有高强度、高韧性的特点,能够有效抵御高应力冲击。
在施工过程中,严格按照安装规范进行操作:首先对巷道围岩进行清理和加固,采用锚杆进行超前支护,防止围岩坍塌;随后架设36U型矿用工字钢,型钢间距控制在0.8米,采用高强度螺栓进行连接,确保连接紧固;接着铺设金属网,将型钢与围岩紧密贴合,最后采用锚索进行二次加固,提升支护结构的整体稳定性。同时,在巷道关键部位安装应力监测设备,实时监测支护结构的受力情况。
该支护方案实施后,取得了显著的应用效果:巷道变形量控制在允许范围内,未再出现坍塌、掉块等安全事故;支护结构的使用寿命大幅提升,减少了支护材料的更换频率,降低了施工成本;井下作业环境得到有效改善,保障了开采作业的顺利进行。该案例表明,在深部矿山高应力环境下,选用合适型号和材质的矿用工字钢,并结合联合支护技术,能够有效解决复杂工况下的支护难题,为深部矿山的安全开采提供有力保障。
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