不同地質(zhì)條件下的錨桿支護(hù)技術(shù)

【摘 要】影響巷道圍巖完整性和穩(wěn)定性的主要因素有巷道圍巖強(qiáng)度、地應(yīng)力、巷道斷面形狀和巷道斷面尺寸等。不同地質(zhì)條件下錨桿支護(hù)技術(shù)主要包括：松軟圍巖巷道錨注加固；復(fù)合頂煤巷錨帶網(wǎng)加錨索聯(lián)合支護(hù)；綜放順槽采用錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)；綜放面末采錨網(wǎng)支護(hù)。

【關(guān)鍵詞】巷道；頂板；圍巖；錨桿；支護(hù)

0 前言

錨桿支護(hù)通過錨入圍巖內(nèi)部的錨桿，改變圍巖本身的力學(xué)狀態(tài)，在巷道周圍形成一個(gè)整體而又穩(wěn)定的巖石帶，加固圍巖，保持圍巖的完整性和穩(wěn)定性，控制圍巖變形、位移和裂隙的發(fā)展，充分發(fā)揮圍巖自身的支承作用，主動支護(hù)有效改善礦井的支護(hù)狀況。其具有施工簡便、效率高、成本低、速度快、支護(hù)效果好、應(yīng)用普遍等特點(diǎn)，不但在巖石巷道可以應(yīng)用，在煤層巷道也在逐步推廣應(yīng)用。

1 普通錨桿支護(hù)適用地點(diǎn)應(yīng)滿足的條件

（1）頂板完整，無偽頂或偽頂（復(fù)合層）較?。?.0m以下）、直接頂以砂巖為主的巖巷。頂板不完整、裂隙較多，錨桿不能很好地護(hù)住頂板，很難達(dá)到預(yù)期支護(hù)效果。頂板復(fù)合層較厚，直接頂又不是以砂巖為主，采用錨桿支護(hù)的巷道到一定時(shí)問后將發(fā)生變化（離層）。

（2）巷道兩幫煤的節(jié)理不發(fā)育，不易片幫。如果煤質(zhì)松軟、易片幫，錨桿支護(hù)強(qiáng)度達(dá)不到，易片幫也會使巷道成型差。

（3）巷道服務(wù)年限在10a以內(nèi)、兩幫壓力不是很大的巷道。主要巷道或巷道服務(wù)年限在10a以上時(shí)，應(yīng)噴漿進(jìn)行封閉，防止巷道起皮脫落。隨著錨桿支護(hù)在井下巷道使用范圍的擴(kuò)大，錨桿支護(hù)理論日趨完善，但在井下的具體應(yīng)用中，由于地質(zhì)條件的變化和礦山壓力的影響，支護(hù)效果存在很大差異。因此，根據(jù)不同地質(zhì)條件選擇安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的支護(hù)形式十分重要。

2 巷道圍巖完整性和穩(wěn)定性的主要因素

2.1 巷道圍巖強(qiáng)度

較軟弱的圍巖容易產(chǎn)生變形和破壞，巷道穩(wěn)定性差，維護(hù)比較困難；圍巖強(qiáng)度增加，圍巖的承載能力及巷道圍巖穩(wěn)定性均增加，巷道容易維護(hù)。這主要是圍巖自撐力能承擔(dān)部分或全部荷載。

2.2 地應(yīng)力

（1）自重應(yīng)力。原巖自重應(yīng)力大小取決于巖石重度和埋藏深度。巷道距地表垂深增加，圍巖變形量增大，穩(wěn)定性減弱，特別是圍巖強(qiáng)度較小時(shí)，巷道埋深對圍巖變形影響更為強(qiáng)烈。但圍巖強(qiáng)度較大時(shí)，巷道埋深的變化對圍巖變形影響不大。

（2）地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)于f。地質(zhì)構(gòu)造越發(fā)育，圍巖的完整性越差，裂隙越多，巷道圍巖的穩(wěn)定性越差。

（3）采動集中應(yīng)力。巷道距回采工作面所采的煤層越近，受采動影響越大，尤其是煤層巷道，巷道變形程度與開采煤層的厚度，直接頂、老頂?shù)膹?qiáng)度和厚度以及層位、結(jié)構(gòu)，有密切關(guān)系。老頂來壓越劇烈，影響越大。巷道圍巖不僅受本身煤層超前壓力的影響，同時(shí)還受到鄰近工作面采動壓力的影響，形成壓力疊加，兩側(cè)采空的巷道受影響的程度大于一側(cè)采空的巷道；另外護(hù)巷煤柱寬度對巷道穩(wěn)定性也有影響。

2.3 巷道斷面形狀與巷道斷面尺寸

不同斷面形狀的應(yīng)力分布不同?？梢愿淖兿锏罃嗝嫘螤顏砀淖儑鷰r應(yīng)力分布狀況，如圓形，橢圓形較好，拱形次之，梯形、矩形較差。巷道的變形程度隨巷道寬度與高度的增加而增加。

3 不同地質(zhì)條件下錨桿支護(hù)技術(shù)

3.1 松軟圍巖巷道錨注加固

長期以來，松軟圍巖巷道維護(hù)一直是煤礦生產(chǎn)建設(shè)中的難題。在松軟圍巖內(nèi)布置巷道，圍巖變形大，穩(wěn)定性差，維護(hù)困難，費(fèi)用高，而且嚴(yán)重影響礦井的安全正常生產(chǎn)。傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)已不適應(yīng)高應(yīng)力、大變形的松軟圍巖巷道。錨注加固是一種理想的改善軟弱圍巖承載性能的措施。錨注加固巷道圍巖是利用空心錨桿作注漿管（簡稱注漿錨桿），注漿錨桿前段是帶若干射漿孔的注漿段，后段是錨固段。松動和裂隙發(fā)育的圍巖經(jīng)過錨桿注漿加固后，圍巖強(qiáng)度等力學(xué)性能得到提高和改善，使破裂結(jié)構(gòu)的圍巖膠結(jié)成拱形連續(xù)體加固圈，同時(shí)注漿錨桿起到懸吊、擠壓、楔固、組合拱等作用，防止圍巖松動范圍進(jìn)一步擴(kuò)展，從而使巷道徑向應(yīng)力減小到僅用較小支護(hù)阻力就能使圍巖長期處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 復(fù)合頂煤巷錨帶網(wǎng)加錨索聯(lián)合支護(hù)

復(fù)合頂板支護(hù)的難度在于軟夾層（煤線、泥質(zhì)）地質(zhì)面的存在，導(dǎo)致上、下層面間的結(jié)合力低，普通錨桿的錨固范圍有限、承載能力也受限制，而且軟弱夾層本身的松動膨脹也會對下位巖層形成較大的垂直載荷（擠壓下位巖層），容易導(dǎo)致頂板垮落。在這類頂板的煤層內(nèi)掘進(jìn)巷道，必須采取補(bǔ)強(qiáng)措施，保證安全生產(chǎn)。

應(yīng)用錨帶網(wǎng)加錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)可以解決這一問題。“錨桿、鋼帶、金屬網(wǎng)可以發(fā)揮擠壓加固作用，促使錨固范圍內(nèi)的巖石形成一定荷載的整體結(jié)構(gòu)，維護(hù)錨桿長度范圍內(nèi)的頂板，保持其整體性，一定程度上阻止上部圍巖松動與變形；錨索則錨固在上部穩(wěn)定的巖體上，由錨索來承擔(dān)垮落范圍之內(nèi)的巖層所受的垂直載荷，防止頂板離層。錨索長度一般進(jìn)入穩(wěn)定巖層lm，間距2m左右。

3.3 綜放順槽采用錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)

由于綜放工作面兩順槽特定的圍巖條件，其頂板抗壓強(qiáng)度低，受壓后易冒落。即頂煤受到地應(yīng)力（上覆巖層的自重應(yīng)力，地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力和采動引起的集中應(yīng)力等）的影響時(shí)，容易離層，所以在錨桿支護(hù)的基礎(chǔ)上，加支1排錨索，使煤體加固帶懸吊于頂板巖石，防止離層冒落。錨索長度一般進(jìn)入穩(wěn)定巖層1～1.5m，間距4～5m。

3.4 綜放面末采錨網(wǎng)支護(hù)

綜放工作面設(shè)備幾何尺寸大、噸位重，撤除工藝復(fù)雜，要求的撤除空間較大，對撤除空間的支護(hù)要求較高。綜放面末采時(shí)可應(yīng)用錨網(wǎng)支護(hù)工藝。

用錨網(wǎng)支護(hù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)支護(hù)（架棚支護(hù)）作為綜放面末采支護(hù)技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、便于快速施工。

4 結(jié)束語

以上介紹了幾種條件下錨桿支護(hù)技術(shù)。在具體的生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)因地制宜，合理地選擇錨桿支護(hù)形式和結(jié)構(gòu)，達(dá)到安全上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上可操作、生產(chǎn)效益高的效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張先塵.巾國采煤學(xué)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社.

[2]煤炭科學(xué)研究總院北京：采研究所.地下開采[M].北京：煤炭：I二業(yè)出版社，2003.

[責(zé)任編輯：劉帥]