【摘要】結(jié)合煤礦地質(zhì)狀況分析，論述了錨桿支護技術(shù)新進展，及對不同巖性巷道支護技術(shù)的發(fā)展方向。
前言
由于我國東部煤炭的開采，淺部資源已逐漸走向枯竭，煤炭開采逐步向深部延伸，國內(nèi)許多礦井的開采或開拓延伸的深度均已經(jīng)超過了700m，有的甚至超過1000m。隨著開采深度的增加，地質(zhì)條件惡化、地應(yīng)力增大、破碎巖體增多、地溫升高、水頭壓力和涌水量加大，致使圍巖應(yīng)力超過其強度，發(fā)生破壞失穩(wěn)。
魯西南煤田地質(zhì)復(fù)雜，以楊營礦井為例予以闡述。楊營煤礦8煤采區(qū)軌道上山依次穿過頂板砂巖、泥巖、煤層，頂板巖石裂隙發(fā)育，小的構(gòu)造較多，頂板及幫部易掉易冒，是一種標準的低強度破碎軟巖。8101與8102試采煤面標高均為—600m以下，所對應(yīng)的軌道順槽和膠帶順槽地應(yīng)力大、破碎巖體多，并受風(fēng)化基巖及以下砂巖含水層、太原組三灰含水層、八灰及其底板砂巖含水層、九灰及其底板砂巖含水層、十灰+巖漿巖含水層的影響，巷道地質(zhì)情況復(fù)雜，使其支護難度增大。
1巷道支護對策
1）優(yōu)化巷道位置。在設(shè)計階段應(yīng)根據(jù)煤系地層的巖性，合理選擇巷道位置，盡可能避開軟弱巖層；在地質(zhì)勘探過程中，應(yīng)掌握巖石物理力學(xué)性質(zhì)、巖石物理化學(xué)性質(zhì)以及巖石水理性質(zhì)，應(yīng)掌握主應(yīng)力的大小及方向，合理選層、選位，盡可能躲讓高應(yīng)力區(qū)。
2）選擇合理的支護斷面。由于8100采區(qū)回采時間較短，巷道服務(wù)年限為至采區(qū)報廢為止，綜合各方面因素8100采區(qū)軌道上山施工斷面選擇為矩形，掘進斷面10.44m2，巷道掘進荒寬3600mm，凈寬3400mm，掘進荒高2900mm，軌道以上凈高2600mm，設(shè)計方位跟8煤頂板掘進。預(yù)留巷道空間對提高支護體結(jié)構(gòu)強度，減少巷道維修，保證巷道正常使用是非常必要的。
3）提高圍巖強度。錨桿和注漿是兩種有效的加固圍巖方式，這些方式能促使形成圍巖加固的承載圈，充分發(fā)揮圍巖的自承能力，阻止圍巖的塑性流動。應(yīng)針對不同圍巖選擇合適的加固方式。
4）提高錨桿支護的預(yù)緊力，實現(xiàn)主動支護。錨桿支護是巷道最有效的支護形式，錨桿支護系統(tǒng)的剛度十分重要，特別是錨桿預(yù)應(yīng)力起著決定性作用。較高的預(yù)應(yīng)力要求錨桿具有較高的強度。單根錨桿預(yù)應(yīng)力的作用范圍是很有限的，必須通過托板、鋼帶和金屬網(wǎng)等構(gòu)件將錨桿預(yù)應(yīng)力擴散到錨桿周圍更大范圍的圍巖中，形成支護結(jié)構(gòu)。
5）及時封閉圍巖。巷道支護現(xiàn)場總結(jié)的經(jīng)驗是：治幫先治底，治底先治水。因此，對水的處理是保證軟弱圍巖穩(wěn)定的基礎(chǔ)工作，尤其對于含有黏土類礦物的膨脹型軟巖，隔水為第一要務(wù)。軟巖巷道開挖后要及時噴射混凝土進行封閉，防止其受水和空氣的影響而崩解和軟化。
2巷道支護形式及參數(shù)選擇
8100采區(qū)軌道上山為半煤巖巷，作為8100采區(qū)工作面的運輸設(shè)備、材料等物品的主要巷道，同時也是構(gòu)成區(qū)段通風(fēng)系統(tǒng)的主要巷道，服務(wù)年限到采區(qū)報廢。根據(jù)8100采區(qū)軌道上山實際情況支護分為臨時支護和永久支護兩部分：
臨時支護：采用金屬前探梁作為臨時支護，前探梁為3根不少于4米長的4寸鋼管或者用不少于15kg/m的鋼軌，隨著掘進，如果頂板地質(zhì)條件發(fā)生變化較為破碎時，要短掘短支。
永久支護：采用錨、網(wǎng)、梯索噴聯(lián)合支護。永久支護到迎頭，支護前頂板巖性好時，最大空頂距不大于1600mm，巖性較差時最大空頂距不大于800mm，支護后迎頭最大空頂距不大于300mm。
在永久支護過程中錨桿的選用是支護的關(guān)鍵因素，近幾年來隨著支護技術(shù)的不斷發(fā)展加強，預(yù)拉力錨桿得到了廣泛使用，并且支護效果也是非常理想。高強桿體材料屈服強度大于500MP。桿體直徑：20—22m；錨桿破斷荷載：200—300kN以上。
另外在8100采區(qū)軌道上山所采用的聯(lián)合支護中，錨索的使用可以有效的限制圍巖松動變形，使其保障巷道的整體穩(wěn)定性良好。小孔徑高強預(yù)應(yīng)力錨索是近年來比較常用的一種錨索。它的作用原理是起懸吊作用、預(yù)應(yīng)力主動限制圍巖松動變形；應(yīng)用條件有穩(wěn)定巖層作為錨索懸吊生根點。
國內(nèi)外首創(chuàng)28mm小孔徑錨索技術(shù)，單根鋼鉸線，15.24mm，28mm孔徑；錨桿鉆機鉆裝，最大長度12m；最大錨固力260kN，預(yù)緊力100kN。直徑17.8mm，破斷力350kN；直徑f18.96mm，破斷力400kN。最近開發(fā)直徑22mm，破斷力達到500kN，同時進一步提高索體的延伸率。
采用錨桿錨索聯(lián)合支護提高錨桿支護的整體支護效果，防止巷道頂板的漏冒和兩幫煤體的片幫。通過托板將其所承擔(dān)的載荷有效地傳遞到錨桿上，并能協(xié)調(diào)錨桿的受力，發(fā)揮錨桿的整體支護作用，有效的提高錨桿錨固范圍內(nèi)圍巖的連續(xù)性，有利于提高錨桿支護體系的整體支護強度。
同時8煤各巷道在使用聯(lián)合支護中，8100采區(qū)軌道上山及其膠帶上山由于服務(wù)年限要到采區(qū)報廢為止，所以為其避免巖石風(fēng)化破碎需要掛鋼筋網(wǎng)噴漿來及時封閉圍巖，同時做好巷道成型穩(wěn)固工作。
根據(jù)8100采區(qū)軌道上山的圍巖地質(zhì)情況，錨桿采用Φ20×2400mm高強錨桿，間排距900×900mm。錨索采用Φ17.8×6300mm，間排距1800×2700mm。鋼筋網(wǎng)Φ6mm鋼筋焊接，經(jīng)緯格100×100mm，網(wǎng)幅1000×1400mm和900×1700mm兩種規(guī)格。在巖性較差時巷道頂部和幫部采用W型鋼帶加強支護。
在制定方案過程中可通過地質(zhì)力學(xué)評估、初始設(shè)計方法（通過計算機模擬分析、實驗室模型模擬、經(jīng)驗類比、理論計算等方法初步確定巷道支護型式和支護參數(shù)）、現(xiàn)場施工與監(jiān)測、優(yōu)化設(shè)計，最后得出最終方案。
3結(jié)論
在煤礦的建設(shè)中應(yīng)根據(jù)礦井巷道的實際地質(zhì)狀況來確定巷道及硐室的支護形式。錨桿等支護形式的布置隨圍巖條件發(fā)生變化時，其支護參數(shù)也應(yīng)做相應(yīng)改變，特別在地質(zhì)構(gòu)造地帶，可考慮增加錨桿、錨索數(shù)量或輔以其它支護方式，甚至更改支護方式。
巷道錨桿支護設(shè)計新方法有：地質(zhì)力學(xué)評估（進行巷道圍巖地應(yīng)力測試、巷道松動圈測試、巷道3倍寬度范圍內(nèi)圍巖的礦物成分化驗分析、圍巖物理力學(xué)性質(zhì)測定）、初始設(shè)計方法（通過計算機模擬分析、實驗室模型模擬、經(jīng)驗類比、理論計算等方法初步確定巷道錨桿、網(wǎng)、索聯(lián)合支護型式和支護參數(shù)）、現(xiàn)場施工與監(jiān)測（對支護結(jié)構(gòu)可靠性監(jiān)測，包括：巷道收斂變形、頂板下沉量、兩幫位移量、底臌量、錨桿或錨索受力狀態(tài)）、優(yōu)化設(shè)計（分析礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，評價、優(yōu)化初步支護設(shè)計方案和參數(shù)，從而確定適合該礦條件的、安全、高效、節(jié)約的巷道支護方案）。
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