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地压管理
(2010-04-11 20:17:46)杂谈
（1）地压的概念：在未经开掘的地下岩体内，上部的岩石以自身的重量作用于下部岩石，下部岩石也以相等的反力作用于上部岩石，岩石处于一种应力平衡状态。开掘巷道后，巷道周围的岩石失去支撑，原有的平衡状态即被破坏，巷道围岩中应力重新分布，有的升高，有的降低。这种应力的不平衡，促使围岩产生变形以达到新的平衡。
围岩稳固时，围岩本身具有足够的强度，围岩受力情况的变化，仅引起围岩及其暴露面产生微小的变形，围岩及暴露面仍然保持原有状态。
围岩不稳固时，围岩受力情况的变化，将引起围岩及其暴露面产生较大的变形，当超过围岩的强度极限时，就产生裂缝而被破坏。对于水平巷道这种变形和破坏首先在顶板产生。如图5-4-1所示，在不稳固的岩石中开掘平巷，如不进行支护，顶板就逐渐向下弯曲，随后就出现一些逐渐扩大、增多的纵横交错的裂缝，接着，原来的整体顶板岩石破坏、冒落。同时上部又产生新的裂缝并逐渐扩大直至冒落，最后冒落成拱形，这样形成的拱称自然平衡拱。
自然平衡拱形成以后，拱上部的压力就由巷道两侧的岩石来支承。如果两帮岩石支承的压力没有超过岩石本身的强度，两帮岩石就不会被破坏，自然平衡拱保持稳定。如果支承的压力超过岩石的强度，则两帮就会达渐产生裂缝并塌落，使巷道宽度增大，引起顶板岩石又一次冒落，最后再次形成新的自然平衡拱。
当巷道围岩不稳固时，为防止围岩的变形和塌落，保持一定的巷道断面形状及尺寸，就必须进行支护。在巷道中架设的支架上就会受到因围岩变形、破坏乃至冒落等所产生的压力，我们把这种来自巷道围岩的作用力称为地压。
（2）井巷支架：矿井支架按支架材料分为木材支架、混凝土支架、装配式钢筋混凝土支架、石材支架、金属支架、喷射混凝土和杆柱等，其中以木材支架，混凝土支架、喷射混凝土和杆柱应用较多。
木材支架：矿井支架的木料以松木使用最多。木材具有一定的强度和可缩性、重量轻、容易加工和架设，但耐火性差、易腐朽、使用年限短，强度也小。一般用在地压小、服务年限短的井巷中。木材支架通常为梯形或矩形。棚子（或井框）的间距根据地压的大小来确定。地压较小时0.5～1.0m一架，称为间隔棚子(或井框)支架；地压较大时，所有支架紧密相接，称为密集棚子(或井框)支架。
混凝土支架：混凝土作支架材料具有强度大、整体性好、防火、防水、抗腐蚀、服务年限也很长等特点。所以广泛用于服务年限长、地压大、断面大的井巷中。混凝土支架常为整体浇灌混凝土支架。混凝土支架的基本形式为直壁拱形和圆形。圆形用于垂直巷道的支护；直壁拱形用于水平巷道支护，如常见的公路隧道。
喷射混凝土：喷射混疑土是将水泥，砂子、碎石按一定比例进行干料混合，送入专门的喷射机中，以压缩空气为动力，使干料在喷嘴处与水混合为湿抖，高速喷射到巷道表面，凝结硬化形成喷射混凝土以支护巷道。喷射混凝土的组织结构致密，能压入围岩的裂缝中胶结围岩，增加围岩整体性，能封闭岩面，防止围岩进一步风化。同时支架与围岩粘结成一整体共同承受地压，所以喷射混凝土支护质量好、强度高。此外喷射混凝土支护是采用机械化施工、速度快、效率高、不用模板、支护工艺简单等优点，是一种有发展前途的新型支护方法，已为国内外矿山广泛使用。喷射混凝土的一个主要缺点是回弹，既浪费支护材料又恶化了作业条件，目前正在加以改进施工工艺。
杆柱：杆柱又称锚杆。杆柱支护是在巷道围岩中钻孔并安设杆柱，以锚固岩层，加固巷道围岩来维护巷道。杆柱安装简便，安全可靠，不占巷道断面，成本较低，但不能防止旧岩的风化和杆柱间“浮石”的冒落。杆柱支护可以单独使用，也可以和喷射混凝土联合使用。联合使用时，称为喷锚支护。喷锚支护具有喷射混凝土和杆柱支护的优点，增加了支护效果，在地压较大的矿山，有代替混凝土支架的趋势，目前使用喷锚支护的矿山日益增多。
井巷支架的架设是劳动强度大，作业条件差、机械化程度较低的一个薄弱环节，在实际工作中应大力研制和改进井巷支护设备，提高井巷支护的机械化水平。特别应注意锚杆台车、混凝土喷射机等喷锚支护新设备的研制，努力提高机械化作业水平。