混凝土一直是地下井巷工程中立井井筒、井底车场、各种峒室以及不受采动影响巷道的现浇墙体使用。刚性现浇混凝土在围岩压力作用下只产生弹性变形,在承受较大刚性位移时,失效现象较为普遍。
泡沫混凝土由于具有一定的柔性、可压缩性大,具有一定的强度等优点,可以作为矿井以下几种支护形式中进行应用:作为可缩性支护的垫层,减轻和缓和支架的受力,保持支架承载均匀,并能有效释放围岩的初始弹性变形能。具体结构如图4所示。制成泡沫混凝土砌块,用于巷道砌筑和立即支护用于构筑承重墙体和通风密闭墙,近年来,利用泡沫混凝土砌块构筑通风密闭的工作,已经在我国诸多矿井推广应用,由于具有可缩性好、整体密闭性能优越,受到现场工程技术人员的一致好评。一种名为Can的泡沫混凝土支架在美国、澳大利亚等国家的应用已经有10余年的历史,近年来,该墩柱在我国已经开始使用。2009年3月,山西亚美大宁煤矿从澳大里亚引进一批墩柱,该墩柱由澳大里亚Hanson burrel公司生产,最大载荷达到200吨。该墩柱在大宁矿井下双测回采的402沿空动压巷道中进行了科学试验,试验取得较为满意的效果,通过和木垛进行比较,木垛最大承载力为33.6吨,平均承载力为28.48吨;而墩柱的最大承载力为125.6吨,平均承载力为75.75吨,分别为木垛的3.75倍和2.66倍。从巷道的表面位移量来看,使用木垛支护的地段,平均顶底平均移近量为221.6mm,两帮平均移近量为154.5mm;而使用墩柱支护的区域,顶底板平均移近量为85.37mm,两帮平均移近量为34.2mm,分别为木垛的38.5%和22.1%。墩柱的支护效率是普通木垛的3-5倍。
随着我国煤矿巷道跨度的增加,以及采掘系统的优化,罐型墩柱会在动压巷道、大跨度切巷、停采维护、瓦排巷道、窄煤柱巷道、沿空巷道等软岩和动压巷道的支护中得到进一步的应用。