【正文】 well, given the risks involved and the statistics of accidents recorded to date. However since human life should be rightly valued, the national expectance is zero accidents at any cost. Thus the reason for this quest by all concerned parties is to work towards a safer mining system that ensures sustainable mining to well take the industry into the future. Cunningham (2022) highlights the major shorting of conventional high explosive mining. He observes that underground ore production is limited by disruption of operations imposed by mining legislation associated with blasting. Full shift continuous operations are impossible owing to the withdrawal time required. Workers vacate the workings shortly before and during blasting. There is a working prescribed reentry period that ought to be observed while blast fumes, noxious gas and dust settle. Nonexplosive rock breaking systems claim the advantage of no concern with such huge loss of working time. Several systems have been developed and put forward to the industry. Despite their subtle differences warranting their individual patents, they all have in mon the following claimed features: 通過對試驗巷道的 A、 B 兩段作統(tǒng)計表明 :錨桿支護(hù)和工字鋼支護(hù)初次成巷費用分別為 211元 /m 和 1056元 /m ,錨桿支護(hù)比工字鋼支護(hù)降低了 80 %。 托盤規(guī)格 :采用鑄鐵托盤 (直徑 厚度 )Φ120mm15mm。該巷道北部 20m 有 11051 工作而已經(jīng)開采 ,因此受 11051 采面采動影響 ,11031 機(jī)巷沿煤層掘進(jìn) , 與 11051 風(fēng)巷平行 , 平均高度 219m , 寬度 316m?？紤]運輸、加工、回收、損失率等因素，綜合單價每米節(jié)約還要更多；同時點柱的使用也可以解決工字鋼短期內(nèi)積壓的問題，盤活資金，窄煤柱的確定，同以前相比更增加了煤炭資源的回收，能創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。巷道頂板采用長度為1800~2022mm 的錨桿，錨桿間距為 800~900mm，排距 800~900mm，錨桿直徑為 18mm，中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第 14 頁 采用高強(qiáng)度錨桿配樹脂錨固劑加長錨固。 為了使條帶巷道處于良好的維護(hù)狀況，大多 數(shù)礦井在本條帶與上條帶工作面之間往往采用留設(shè) 1025m 大煤柱的方法來保證本條帶工作面回風(fēng)巷的穩(wěn)定，這不僅增加了煤炭資源的浪費，而且目前已發(fā)現(xiàn)即使是 1025m 煤柱護(hù)巷，也難于使巷道保證安全生產(chǎn)。根據(jù)《無煤柱護(hù)巷的礦壓顯現(xiàn)》一書的研究結(jié)果，煤柱的塑性區(qū)寬度與煤層開采高度之間呈正比關(guān)系。但是，在材料道中采用 U2 U29 拱性可伸縮支架，由于圍巖變形量大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 U2 U29 拱性支架的可縮量，加之 U 型鋼拱形支架不能抑制嚴(yán)重的底鼓，因此，松軟圍巖的材料道中使用 U2 U29 拱性可伸縮支架的效果不佳，支架的變形折損也相當(dāng)嚴(yán)重，巷道臥底量大，維護(hù)困難。煤體側(cè)護(hù)巷時，巷道變形量小于 200mm，通常支架輕微變形，大部分支架可以不整形直接復(fù)用。所以，沿空掘巷必須在時間上保證上區(qū)段采空區(qū)巖層活動已經(jīng)穩(wěn)定，一般不小于 3 個月。 沿已經(jīng)穩(wěn)定的采空區(qū)邊緣掘巷，采空區(qū)巖層活動已經(jīng)停止，回采引起的應(yīng)力分布已經(jīng)穩(wěn)定，巷道位于應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)。窄煤柱維護(hù)的巷道受第一次采動影響后，煤柱遭到破壞而處于塑性流變狀態(tài)，圍巖變形仍以較高的速度持續(xù)發(fā)展。 表 巷道不同圍巖條件下煤柱的尺寸范圍 煤柱類型 圍巖性質(zhì) 窄煤柱（ m） 寬煤柱（ m） 穩(wěn)定圍巖 6 15~18 中等穩(wěn)定圍巖 8 20 松軟圍巖 10~12 30 （ 1）寬煤柱 寬煤柱保護(hù)的巷道，如果毗鄰區(qū)段正在回采，要受到采動的影響，圍巖變形由掘進(jìn)中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第 11 頁 后的穩(wěn)定再次加劇。煤柱寬度 決定了巷道與回采空間的距離，決定了回采引起的高應(yīng)力場對巷道影響的程度。護(hù)巷方式不同，巷道的維護(hù)費用差別甚大。錨桿鉆孔直徑為 27mm，頂部每個錨桿孔使用 K2535 和 Z2550 樹脂藥卷各一個，幫部每個錨桿孔使用一個 Z2550 樹脂藥卷。 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第 9 頁 蘇聯(lián)科斯捷恩科礦得出開采深度與巷道變形的公式為： U=－ 250（ mm），（ 300m＜ H＜ 1000m ） （公式 ） 即變形量與開采深度成線形關(guān)系。錨桿為一次性投入，不可回收利用，因此，錨桿基本上不存在折舊費。運輸巷的替棚梁可回收約一半，材料道替棚梁不再回收。 其余符號意義同前。 支架的折舊費 支架的折舊費是指支架經(jīng)過多次使用直到報廢平均折算到每次支護(hù)上的費用。 架棚的種類 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第 6 頁 按支架的 材料可分為木支架、金屬支架、混凝土支架和磚拱支架等幾種。 從整體上看，軸力是支架的內(nèi)力，但是將型鋼從搭接處切開來看，軸力則是推動型鋼滑移的力。當(dāng)擰緊連接件的螺母或擰緊連接件的楔子后，連接件將支架節(jié)間搭接的型鋼壓緊，給它們提供預(yù)緊力（鎖緊力）。 錨桿支護(hù)一般要把錨桿和其它一些支護(hù)材料結(jié)合起來，例如金屬菱形網(wǎng)，塑料網(wǎng)，W 鋼帶，以更好地強(qiáng)化對巷道的支護(hù)作用。在承壓拱內(nèi)的巖石徑向及切向均受壓，處于三向應(yīng)力狀態(tài)，其圍巖強(qiáng)度得到提高，支撐力也相應(yīng)加大，如圖 所示。 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第 2 頁 圖 錨桿的懸吊作用 圖 頂板錨桿懸吊松動破裂巖層 巷道淺部圍巖松軟破碎，或者開掘巷道后應(yīng)力重新分布，頂板出現(xiàn)松動破碎區(qū)，這時錨桿的懸吊作用就是將這部分冒落巖體懸吊在深部未松動巖層上，如圖 所示。我國煤礦自 1956 年使用錨桿支護(hù)以來，在巖巷中發(fā)展迅速， 1998 年，錨桿支護(hù)比重已高達(dá) %。由于煤質(zhì)、煤層埋藏條件千差萬別，以及礦井巷道用途及其生產(chǎn)技術(shù)條件不同，使得我國煤礦巷道的支護(hù)工作十分復(fù)雜，巷道支護(hù)形式多種多樣。傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)理論有：懸吊理論、組合梁理論、組合拱（壓縮拱）理論，近期又發(fā)展了最大水平應(yīng)力理論，提出了巷道錨桿支護(hù)圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論。這種組合梁巖層在上覆巖層載荷的作用下 ，其最大彎曲應(yīng)變和應(yīng)力都將大大減小，組合梁的撓度亦減小，而且組合梁越厚，梁內(nèi)的最大應(yīng)力、應(yīng)變和梁的撓度也就越小，如圖 所示。 巷道錨桿支護(hù)圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第 4 頁 巷道錨桿支護(hù)圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論認(rèn)為： ①巷道錨桿支護(hù)的實質(zhì)是錨桿和錨固區(qū)域的巖體相互作用而組成錨固體，形成統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)； ②巷道錨桿支護(hù)可以提高錨固體的力學(xué)參數(shù)，包括錨固體破壞前和破壞后的力學(xué)參數(shù)，改善被錨固巖石體的力學(xué)性能；③巷道圍巖存在破碎區(qū)、塑性區(qū)、彈性區(qū)，錨桿錨固體區(qū)域內(nèi)巖體的峰值強(qiáng)度或峰后強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度均能得到強(qiáng)化； ④巷道錨桿支護(hù)可改變圍巖的應(yīng)力狀態(tài)、增加圍壓，從而提高圍巖的承載能力、改善巷道的支護(hù)狀況； ⑤巷道圍巖錨固體強(qiáng)度提高以后，可減少巷道周圍破碎區(qū)、塑性區(qū)的范圍和巷道的表面位移，控制圍巖破碎區(qū)、塑性區(qū)的發(fā)展，從而有利于保持巷 道圍巖的穩(wěn)定。為適應(yīng)圍巖的變形、移動，剛性支架只能依靠支架壓入底板，架后破碎巖石壓縮，接 處木墊壓縮以及支架本身的撓曲變形來解決。支架內(nèi)產(chǎn)生彎距以后，就會造成支架撓曲。此后圍巖繼續(xù)變形，外載增加，彎距和軸力又繼續(xù)加大，當(dāng)軸向推力大于摩擦阻力時，兩型鋼搭接處又產(chǎn)生相對滑動，支架縮短，如此反復(fù)。用公式表示為： W=（ E1+E2+E3） /T ,元 /m ①金屬網(wǎng)護(hù)幫護(hù)頂 梯形支架： 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第 7 頁 E2=（ a+2h） P1+（ a+2h） P2/4l+（ a+2h） 2P3/4l =（ a+2h） (P1+ P2/4l+ P3/2l) ，元 /m (公式 ) 式中 a——巷道頂寬， m； h——巷道高度， m； l——棚距， m； P1——金屬網(wǎng)價格，元 /m2； P2——襯棍價格，元 /根； P3——木楔價格，元 /個。 實際統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，巷道翻修費存在如下近似關(guān)系： E3(1)=5++ E2， 元 /m (公式 ) 式中 E3(1)——巷道的翻修費（不包括支架），元 /m； S——巷道斷面， m2。因此，巷道必須臥底，以保證一定的巷道斷面。開采深度對巷道維護(hù)的影響主要表現(xiàn)在兩個方面： （ 1）隨著開采深度的增加，原巖應(yīng)力增大（ ?0=γH），巷道圍巖的支承壓力隨之增大。在巷道頂部用 5 根直徑 18mm、長 2022mm的螺紋鋼錨桿，配 BHW—280——3800 型 W 鋼帶和規(guī)格為 9004200mm 的金屬經(jīng)緯網(wǎng)。巷道兩幫的特點不一樣，既決定了巷道上方支承壓力的大小，又決定了在支承壓力的作用下，巷道礦壓顯現(xiàn)的差異，也決定了巷道維護(hù)的難易程度。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場得出的數(shù)據(jù)：圍巖穩(wěn)定或中等穩(wěn)定時，巷道的頂?shù)装逡平恳话愣夹∮?200mm；圍巖松軟、有底鼓時，頂?shù)装逯袊V業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第 10 頁 移近量一般不大于 550mm。圍巖穩(wěn)定時，圖中曲線的峰值在 4~6m 左右的坐標(biāo)位置上；圍巖中等穩(wěn)定時，峰值在 7~8m 的地方；圍巖松軟時，峰值在 10~12m 左右的位置上。巷道的維護(hù)狀況更好。這一時期，它與窄煤柱護(hù)巷的顯著不同在于沒有窄煤柱護(hù)巷時由于煤柱壓酥產(chǎn)生的流變，圍巖變形長期不能穩(wěn)定下來的現(xiàn)象。總的來說，沿已經(jīng)穩(wěn)定的采空區(qū)邊緣掘進(jìn)巷道，其維護(hù)狀況比寬煤柱護(hù)巷時差，但比窄煤柱護(hù)巷時要好得多。回采巷道用錨 桿支護(hù)的優(yōu)點不僅僅在于維護(hù)費用低，而且還能保證巷道穩(wěn)定、有效斷面大、生產(chǎn)環(huán)境好。而處于軟巖中的巷道就是軟巖巷道。產(chǎn)生這種結(jié)果的原因有三個。 巷道形式或用途對巷道維護(hù)費用的影響 綜放沿空巷道 綜采放頂煤是厚煤層開采實現(xiàn)高產(chǎn)高效的主導(dǎo)技術(shù)，帶來了巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，近年來在我國得到迅速發(fā)展，隨著綜放技術(shù)的發(fā)展和采深的加大，綜放兩巷采用沿采空區(qū)布置其巷道極難維護(hù)，成為制約該技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的難題。角布置，允許正 0~5176。錨桿支護(hù)為主動支護(hù)，能有效地控制圍巖的變形，變載荷為承載體，通過組合，懸吊，強(qiáng)化作用來組合強(qiáng)化圍巖；留窄小煤柱，能使巷道處于降壓區(qū)，使巷道頂板下沉量小，穩(wěn)定性高，支護(hù)效果好，修復(fù)量小，從而減少因改棚帶來的安全隱患。 新莊煤礦 11031 工作面為綜采工作面 (見圖 ) ,煤厚 ～ ,平均厚 218m。 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 第 16 頁 圖 鋼筋梯示意圖 錨桿形式與規(guī)格 : 頂板錨桿采用 16mm 1600mm ,傾斜錨桿采用 16mm 2022mm。錨桿支護(hù)是一種主動支護(hù)形式 ,錨桿和鋼筋梯的組合支護(hù)增強(qiáng)了頂、底板板巖性的穩(wěn)定性和完整性 ,不像架棚支護(hù)那樣容易造成頂板巖層破壞 ,鋼筋梯在組合錨桿支護(hù)中也起著重要作用 ,它不僅可以改善頂板錨桿受力分布 ,使之受力平衡而且能提高矩形巷道層狀頂板錨桿組合巖梁承受彎曲拉力的能力 ,維護(hù)和保持頂板的完整性。此外，采區(qū)巷道服務(wù)時間短，少則幾個月，多則幾年，支架架設(shè)、回拆比較頻繁，支架材料也要能適應(yīng)這些要求。 rather a malfunctioning that can easily be remedied. ALTEX’s SAFEX technology Originally from Scotland this technology is claimed to be suitable for both secondary and primary rock breaking in surface as well as underground mining. It is a relatively new product in the industry and so it has not attracted much interests. It is based