畢業(yè)論文---某礦下分層巷道支護(hù)淺析

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　序號3</b></p><p>　?。ㄒ唬﹩栴}的提出3</p><p>　　1國內(nèi)外研究歷史及現(xiàn)狀4</p><p><b>　　2解決辦法4</b></p><p>

2、　　一 圍巖控制及錨桿支護(hù)理論5</p><p>　?。ㄒ唬﹪鷰r控制原理5</p><p>　　1下分層回采巷道圍巖變形破壞特征5</p><p>　　2支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖相互作用原理5</p><p>　　3下分層巷道圍巖控制的基本途徑5</p><p>　?。ǘ╁^桿支護(hù)理論6</p><

3、;p><b>　　1錨桿支護(hù)分析6</b></p><p><b>　　2現(xiàn)有支護(hù)理論7</b></p><p>　　3下分層巷道錨桿支護(hù)理論基礎(chǔ)10</p><p>　　二 巷道支護(hù)方案及參數(shù)確定11</p><p>　　（一）某礦1521(3)工作面概況11</p>

4、<p>　?。ǘ┲ёo(hù)方案選擇11</p><p>　　1下分層煤巷支護(hù)原則11</p><p>　　2支護(hù)方案的選擇13</p><p>　?。ㄈ╁^桿支護(hù)參數(shù)確定13</p><p>　　1錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計13</p><p>　　2兜吊作用設(shè)計14</p><p>

5、　　3錨固方式選擇15</p><p>　?。ㄋ模┲ёo(hù)方案16</p><p><b>　　1頂板支護(hù)16</b></p><p><b>　　2巷幫支護(hù)16</b></p><p>　　3主要技術(shù)參數(shù)17</p><p>　?。ㄎ澹╁^桿預(yù)緊力20</p&g

6、t;<p>　?。┦┕すに?0</p><p>　?。ㄆ撸┈F(xiàn)場支護(hù)效果分析24</p><p><b>　　三 結(jié)論25</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn):25</b></p><p>　　某礦下分層巷道支護(hù)淺析</p><p>　　摘要

7、：某礦1521(3)工作面下分層巷道頂板采用錨桿+金屬網(wǎng)+鋼筋梯梁+錨索補(bǔ)強(qiáng)聯(lián)合支護(hù);兩幫采用錨桿+金屬網(wǎng)+W鋼帶支護(hù)。由于煤巷圍巖松軟，受采動影響后巷道變形量大，采用架棚支護(hù)不能主動支護(hù)頂板。根據(jù)對樹脂錨桿錨固力及樹脂錨桿同再生膠結(jié)頂板相互作用關(guān)系的分析，確定使用樹脂錨桿?，F(xiàn)場實驗證明，樹脂錨桿支護(hù)對下分層巷道的維護(hù)很有效。</p><p>　　關(guān)鍵詞：下分層再生膠結(jié)頂板；樹脂錨桿；圍巖變形規(guī)律；錨桿支護(hù)；下分

8、層回采巷道；圍巖穩(wěn)定性</p><p><b>　　序言</b></p><p><b>　　（一）問題的提出</b></p><p>　　煤炭是我國的主要能源，被譽(yù)為工業(yè)的糧食，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。</p><p>　　過去，在開采緩傾斜厚煤層時采用分層開采，上分層回采完后，一般會等

9、一段時間冒落充實，形成穩(wěn)定的再生膠結(jié)頂板后才能進(jìn)行下分層的回采。但在下分層巷道掘進(jìn)施工中，在再生膠結(jié)頂板條件下煤巷圍巖松軟、破碎，受采動影響后巷道變形量大。采用架棚支護(hù)不能主動支護(hù)頂板，采動影響期間上覆老頂巖層結(jié)構(gòu)在超前支承壓力作用下旋轉(zhuǎn)下沉，巷道頂板下沉量急劇增加，兩幫水平應(yīng)力增大，引起兩幫水平位移較大。兩幫較大水平位移引起頂板進(jìn)一步下沉，巷道維護(hù)困難，架棚支護(hù)的下分層巷道維護(hù)效果非常差。由于此種技術(shù)原因，許多煤礦的下分層尚未進(jìn)行回采

10、，這嚴(yán)重影響了礦井正常生產(chǎn)和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也制約了一些煤礦向高產(chǎn)高效發(fā)展的步伐。</p><p>　　（二）國內(nèi)外研究歷史及現(xiàn)狀</p><p>　　總的來看，國外支護(hù)技術(shù)與我國支護(hù)技術(shù)相比并不先進(jìn)，為適應(yīng)不同圍巖的需要，我國的支護(hù)技術(shù)類型更多。美國、澳大利亞除早期在煤礦支護(hù)中應(yīng)用過砌暄、錨噴、金屬支架處，近幾十年來一直以錨桿支架為主體。對于穩(wěn)定、較穩(wěn)定圍巖重點采用普通錨桿支護(hù);對中深部

11、、深部圍巖一般采用錨網(wǎng)、組合錨桿(網(wǎng))、高強(qiáng)超長錨桿(網(wǎng))等支護(hù)形式;對于極不穩(wěn)定圍巖主要有采用組合錨桿格架、錨索支護(hù)，對一些特殊地點如隨掘隨冒，淋水大又破碎的地方采用金屬支架。</p><p>　　西歐如英、法、德等國直到80年代仍以金屬支架為主，對不同圍巖采用不同的金屬支架，但他們的金屬支架是根據(jù)不同圍巖進(jìn)行設(shè)計，并有專門工廠統(tǒng)一加工。其加工質(zhì)量好、性能可靠、機(jī)械化安裝、效果好，但在80年代后期，他們開始引進(jìn)

12、美國、澳大利亞的錨桿技術(shù)。目前，各類不同的錨桿、組合錨桿、錨桿桁架及錨索支護(hù)約占支護(hù)總量的90%，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。</p><p>　　俄羅斯、波蘭等國至今仍以金屬支架為主，對不同圍巖采用不同的金屬支架類型，對待中深部、深部軟巖也是采用翻修的方法處理，金屬支架用量約占支護(hù)總量的70%左右，其它部分為錨噴、木支架、砌暄等。但我們認(rèn)為隨著俄羅斯、波蘭改革的發(fā)展，錨桿支護(hù)技術(shù)也將走進(jìn)俄羅斯、波蘭的煤礦。&

13、lt;/p><p>　　對于下分層中深部巷道的支護(hù)問題，過去大多采用料石砌暄、混凝土，鋼筋混凝土，后來又采用礦用工字鋼、槽鋼、U型鋼金屬支架等也不能完全解決支護(hù)問題。</p><p><b>　?。ㄈ┙鉀Q辦法</b></p><p>　　同架棚支護(hù)相比，錨桿支護(hù)系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)越性。錨桿支護(hù)屬于主動支護(hù)，能有效支護(hù)再生膠結(jié)頂板，阻止再生膠結(jié)頂板破

14、碎的能力增大；錨桿支護(hù)形成的頂板不但可保持自身穩(wěn)定，而且能支撐上位破碎頂板。同時，經(jīng)錨桿加固而成整體的頂板將載荷向巷道兩幫深部轉(zhuǎn)移，減小兩幫淺部煤體的壓力；兩幫通過高強(qiáng)度錨桿加固。能控制破碎區(qū)、塑性區(qū)的發(fā)展，增加兩幫對頂板的支撐作用，提高巷道穩(wěn)定性。</p><p>　　本文涉及的研究是針對某礦業(yè)集團(tuán)某礦的，在對該礦分層開采的巷道錨桿支護(hù)研究的基礎(chǔ)上，探索巷道圍巖穩(wěn)定性控制技術(shù)途徑，在解決某礦巷道支護(hù)的工程實際問

15、題的同時，也想起到拋磚引玉的作用，可以多學(xué)習(xí)一些其他煤礦的先進(jìn)理念和技術(shù)。</p><p>　　一 圍巖控制及錨桿支護(hù)理論</p><p><b>　?。ㄒ唬﹪鷰r控制原理</b></p><p>　　1下分層回采巷道圍巖變形破壞特征</p><p>　　厚煤層分層開采時，上分層工作面開采時，受到工作面前方移動支承壓力的

16、作用，工作面前方頂板、煤層及底板中的應(yīng)力集中程度逐漸增大，最終使煤柱的破壞寬度加大，下分層煤體及部分底板巖層發(fā)生破壞，并且以剪切破壞為主。上分層工作面采完后，由于采空區(qū)壓力急劇降低，水平應(yīng)力向下分層煤體及底板巖層中轉(zhuǎn)移。由于煤體抗拉強(qiáng)度較小，脆性大，在煤柱下集中的水平應(yīng)力的作用下，下分層部分煤體逐漸喪失完整性，發(fā)生類似板的壓彎潰折破壞，且以拉裂破壞為主，這種拉裂破壞主要集中在下分層煤體上部。因此上分層工作面開采后，下分層煤體已經(jīng)遭受了嚴(yán)

17、重的破壞，其結(jié)果是使下分層回采巷道圍巖強(qiáng)度降低，使其兩幫維護(hù)困難。</p><p>　　2支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖相互作用原理</p><p>　　巷道支護(hù)的基本原理是支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖共同承載，促使圍巖形成承載結(jié)構(gòu)并盡可能地提高圍巖承載能力，減小圍巖的載荷效應(yīng)，使支護(hù)結(jié)構(gòu)受力最小。支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖相互作用的結(jié)果，使圍巖向巷道空間的收斂變形受到約束，圍巖在支護(hù)力的作用下有控制的變形。支護(hù)力的大小，可以調(diào)節(jié)

18、圍巖變形、控制圍巖塑性松弛范圍，改變圍巖應(yīng)力分布狀態(tài)，最終將影響圍巖對支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用力。巷道圍巖穩(wěn)定與支護(hù)結(jié)構(gòu)受力受到支護(hù)結(jié)構(gòu)特性、支護(hù)時間和圍巖條件等因素影響。由于受掘進(jìn)、采動的影響，巷道原巖應(yīng)力的平衡狀態(tài)被破壞，巷道能否保持穩(wěn)定，取決于圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)和原巖應(yīng)力的大小。對于堅硬的圍巖，巷道周圍的集中應(yīng)力小于圍巖強(qiáng)度極限，巷道不用支護(hù)也能保持穩(wěn)定;對于軟弱的圍巖，要保持巷道穩(wěn)定，必須在充分利用圍巖這一自承載結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，必須確定合理

19、的支護(hù)形式，優(yōu)化支護(hù)參數(shù)，以保持巷道穩(wěn)定。</p><p>　　3下分層巷道圍巖控制的基本途徑</p><p>　　巷道圍巖應(yīng)力、圍巖強(qiáng)度和支護(hù)狀況是決定巷道圍巖穩(wěn)定性的三個基本要素。下分層煤層在再生膠結(jié)頂板條件下煤巷圍巖松軟、破碎，受采動影響后巷道變形量大。</p><p>　　因此，如何盡可能的提高圍巖應(yīng)力，改善圍巖力學(xué)特性，采用整體錨固結(jié)構(gòu)支護(hù)方式，是下分層巷

20、道圍巖控制的基本途徑。</p><p>　　1、降低圍巖應(yīng)力措施</p><p>　　可通過鉆孔、切槽、爆破等人為的方法，使巷道附近的高支承壓力轉(zhuǎn)移到深部未受削弱的巖體內(nèi)，從而達(dá)到使巷道周邊圍巖處于低壓區(qū)的目的。</p><p>　　2、改善圍巖力學(xué)特性措施</p><p>　?。?）通過注漿、噴層、錨固等措施改變圍巖的構(gòu)造特征，提高其完整性

21、，達(dá)到提高圍巖強(qiáng)度的目的。</p><p>　?。?）通過選擇合理的巷道斷面形狀，來改變圍巖的受力狀態(tài)。</p><p>　?。?）采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)方式，給巷道圍巖提供必要的圍壓等措施。</p><p><b>　　（二）錨桿支護(hù)理論</b></p><p>　　圍巖是一種天然的承載結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行巷道支護(hù)時應(yīng)盡可能的發(fā)揮并利

22、用圍巖這一天然特性。從前面支護(hù)圍巖相互作用原理分析來看，在對巷道采取提高圍巖應(yīng)力，改變圍巖力學(xué)特性等措施后，采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施對下分層巷道進(jìn)行控制是十分必要的。通過合理的支護(hù)方式，使支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖之間形成一種共同的承載結(jié)構(gòu)，以提高圍巖的承載能力，使支護(hù)結(jié)構(gòu)受力最小。而錨桿作支護(hù)為一種有效的巷道支護(hù)方式，在對巷道圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化，提高圍巖穩(wěn)定性，增加安全度，節(jié)約支護(hù)和維修費用方面，與傳統(tǒng)的棚架支護(hù)方式相比，具有十分明顯的優(yōu)勢。</p&g

23、t;<p><b>　　1錨桿支護(hù)分析</b></p><p>　　下分層巷道其圍巖一般為破碎矸石，兩幫是已破壞的煤體，圍巖應(yīng)力水平低，錨桿的直接作用是對其錨固作用范圍內(nèi)的圍巖提供軸向和徑向的約束，軸向約束來自錨桿的軸向力，通過托板、桿體與孔壁間的作用力對巷道圍巖施加圍壓，將圍巖由單向、雙向受力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為雙向、三向受力狀態(tài)，徑向約束主要表現(xiàn)為錨桿桿體和錨固劑所提供的抗剪能力，它

24、增加了節(jié)理面間的摩擦力，限制了節(jié)理面的相對錯動，改善了圍巖弱面的力學(xué)性質(zhì)。錨桿支護(hù)能顯著提高下分層巷道圍巖的殘余強(qiáng)度和承載能力，錨桿與錨固作用范圍內(nèi)的圍巖構(gòu)成一種組合型承載體，從而提高了圍巖的整體性和穩(wěn)定性。在對巷道頂板的支護(hù)中，錨桿以發(fā)揮懸吊整合加固作用為主，在錨桿及時主動的作用下，將破碎了的塊體重新整合起來，通過提高節(jié)理裂隙間的摩擦力來限制塊體的轉(zhuǎn)動和滑動，以提高圍巖強(qiáng)度，從而使錨桿作用范圍內(nèi)的圍巖形成具有一定厚度并且具有一定承載能

25、力的錨固承載層。錨桿的及時主動支護(hù)，有效的控制了頂板失穩(wěn)。當(dāng)巷道受到掘進(jìn)、回采等因素影響時，巷道圍巖變形急劇增加，圍巖松動破壞范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，由于圍巖應(yīng)力狀態(tài)重新分布，施加于錨固層的荷載增加，錨固承載層的穩(wěn)定與否將決定巷道的穩(wěn)定，由于巷道兩幫的變形</p><p>　　由上式可看出，幫錨桿支護(hù)阻力增大，煤體的垂直應(yīng)力顯著增加，塑性區(qū)寬度將明顯減小。因此，錨桿支護(hù)阻力增大，有利于提高圍巖的穩(wěn)定性。幫錨桿的作用在于控

26、制淺部煤體的變形破壞，并形成具有一定承載能力的錨固層。在一定的巷道圍巖條件下，幫錨桿安裝越及時，錨固力和預(yù)緊力越大，則對保持兩幫的穩(wěn)定性越好。</p><p><b>　　2現(xiàn)有支護(hù)理論</b></p><p>　　目前，較成熟的錨桿支護(hù)理論主要可歸納為三大類：</p><p>　　1、基于錨桿的懸吊作用而提出的懸吊理論、減跨理論等；</

27、p><p>　　2、基于錨桿的擠壓、加固作用提出的組合梁理論、組合拱理論以及楔固理論等；</p><p>　　3、綜合錨桿的各種作用而提出的松動圈支護(hù)理論、錨固體強(qiáng)度強(qiáng)化理論、錨注理論、整體錨固結(jié)構(gòu)理論等。</p><p>　　不同錨固理論具有不同的適用條件，應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)具體圍巖條件進(jìn)行合理選擇。</p><p><b>　　（1）懸吊

28、理論</b></p><p>　　懸吊理論認(rèn)為，巷道開挖以后，由于應(yīng)力狀態(tài)的改變，圍巖中一定區(qū)域內(nèi)將可能發(fā)生巖石的松動和破裂現(xiàn)象、或由于被裂隙切割的巖塊因失去足夠約束而成為關(guān)鍵塊體即出現(xiàn)危巖，此時錨桿的作用就是利用其抗拉能力將松軟巖層或危巖懸吊于穩(wěn)定巖層之上。該理論適用于錨桿長度范圍內(nèi)賦存有穩(wěn)定巖層或穩(wěn)定巖層結(jié)構(gòu)的條件。</p><p><b>　?。?）減跨理論&l

29、t;/b></p><p>　　減跨理論應(yīng)包括兩方面的內(nèi)容：</p><p>　　1、基于松散介質(zhì)的自然冒落拱理論提出的錨桿作用原理，其依據(jù)是冒落拱高度與跨度成正比關(guān)系，認(rèn)為利用錨桿的懸吊作用可增加頂板巖層的支點，從而減小支點間的跨距，進(jìn)而達(dá)到降低冒落拱高度、減小所需支護(hù)強(qiáng)度的目的；</p><p>　　2、基于梁或板的理論提出的錨桿作用原理，即當(dāng)巷道頂板為層

30、狀巖層時，其變形特性近似于梁或板的性質(zhì)，此時錨桿的作用是縮短梁或板的跨距，以減小其中因橫力而產(chǎn)生的彎矩及因彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，尤其是彎曲拉應(yīng)力，從而提高頂板的穩(wěn)定性。</p><p>　　從以上兩種情況可以看出，減跨理論中錨桿的作用機(jī)理以及適用條件等同于懸吊理論，即需要以穩(wěn)定巖層或穩(wěn)定巖層結(jié)構(gòu)為依托。</p><p><b>　　（3）組合梁理論</b></p&

31、gt;<p>　　組合梁理論適用于頂板由多層小厚度連續(xù)性巖層組成的巷道，其原理是通過錨桿的軸向作用力將頂板各分層夾緊，以增強(qiáng)各分層間的摩擦作用，并借助錨桿自身的橫向承載能力提高頂板各分層間的抗剪切強(qiáng)度以及層間粘結(jié)程度，使各分層在彎矩作用下發(fā)生整體彎曲變形，呈現(xiàn)出組合梁的彎曲變形特征，從而提高頂板的抗彎剛度及強(qiáng)度。</p><p><b>　?。?）擠壓加固理論</b></

32、p><p>　　擠壓加固理論適用性較強(qiáng)(幾乎適用于所有圍巖條件)。對于拱頂巷道，其原理是通過錨桿的軸向作用力在圍巖中形成拱形壓縮帶，即通過錨桿的軸向作用力將圍巖中一定范圍巖體的應(yīng)力狀態(tài)由單向(或雙向)受壓轉(zhuǎn)變?yōu)槿蚴軌海瑥亩岣咂洵h(huán)向抗壓強(qiáng)度指標(biāo)，使該壓縮帶既可承受其自身重量，又可承受一定的外部載荷。對于平頂巷道的層狀連續(xù)性頂板而言，擠壓加固理論等同于組合梁理論，此時，錨桿的擠壓加固作用既可使層狀頂板形成組合梁結(jié)構(gòu)，

33、提高其抗彎強(qiáng)度，又可改善巖層的應(yīng)力狀態(tài)，即提高圍壓，使巖層平行于層理方向的抗壓強(qiáng)度得到提高。</p><p><b>　?。?）楔固理論</b></p><p>　　楔固理論主要是針對巷道圍巖沿弱面滑移失穩(wěn)現(xiàn)象而提出的圍巖加固機(jī)理。當(dāng)圍巖中的部分巖體被弱面切割為塊體時，其穩(wěn)定性狀況一定程度上將取決于對關(guān)鍵塊體的維護(hù)情況，因為這種條件下圍巖的失穩(wěn)大多起因于關(guān)鍵塊體的失穩(wěn)

34、。此時可將錨桿相交于弱面布置，通過錨桿的抗拉、抗剪以及抗彎作用防止危巖發(fā)生滑動甚至脫離巖層而冒落，從而保持巷道圍巖的整體穩(wěn)定性。</p><p>　　（6）最大水平應(yīng)力理論</p><p>　　最大水平應(yīng)力理論認(rèn)為，巷道圍巖的水平應(yīng)力有時會大于垂直應(yīng)力，此時，巷道頂、底板的穩(wěn)定性主要受水平應(yīng)力的影響:水平應(yīng)力具有明顯的方向性，巷道軸向與最大水平應(yīng)力之間的夾角不同，水平應(yīng)力對頂、底板穩(wěn)定性的

35、影響程度也會有所差異：</p><p>　　1、與最大水平應(yīng)力方向平行的巷道受其影響最小，頂?shù)装宸€(wěn)定性最好；</p><p>　　2、與最大水平應(yīng)力方向成銳角的巷道其頂?shù)装遄冃纹茐钠蛳锏赖哪骋粠停?lt;/p><p>　　3、與最大水平應(yīng)力垂直的巷道受其影響最大，頂?shù)装宸€(wěn)定性最差。</p><p>　　基于該理論，英國學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在深部開采的

36、高應(yīng)力環(huán)境下，最大水平應(yīng)力的作用使頂?shù)装鍘r層發(fā)生剪切破壞而出現(xiàn)錯動和松動膨脹，造成圍巖變形，隨著變形的發(fā)展，頂板對支護(hù)的載荷迅速增長，并使按承受頂板巖層重量設(shè)計的支護(hù)系統(tǒng)發(fā)生破壞。在這種情況下，錨桿的作用應(yīng)當(dāng)是在頂板變形的早期階段提高其穩(wěn)定性，以控制頂板后期變形的嚴(yán)重程度。即錨桿的加固應(yīng)在頂板巖層發(fā)生松動膨脹變形之前進(jìn)行，而不是等頂板己經(jīng)松動破壞、幾乎喪失自承能力后才被動地承受圍巖壓力。同時，應(yīng)充分重視垂直應(yīng)力對兩幫的影響:頂板錨固后，

37、兩幫垂直應(yīng)力集中區(qū)更靠近巷幫，控制兩幫破壞，防止頂板有效跨度超過頂板錨桿的有效支護(hù)范圍，對圍巖穩(wěn)定極為重要。</p><p><b>　　（7）錨桿桁架支護(hù)</b></p><p>　　錨桿桁架支護(hù)結(jié)構(gòu)其支護(hù)機(jī)理的屬于擠壓加固一類，錨桿桁架對巷道圍巖的加固作用主要表現(xiàn)在以下三個方面：</p><p>　　1、改變頂板的應(yīng)力狀態(tài)是錨桿桁架的基本支

38、護(hù)機(jī)理之一。即隨著桁架預(yù)緊力的增加，頂板中部的拉應(yīng)力將減小，甚至出現(xiàn)壓應(yīng)力，使頂板處于無拉應(yīng)力狀態(tài)，從而彌補(bǔ)巖體抗拉強(qiáng)度較小的弱點；</p><p>　　2、促進(jìn)頂板裂隙體梁的形成。當(dāng)巷道開挖在層狀巖體中且頂板極軟和破碎時，頂板的破壞和變形可以用“巖梁”理論來分析，它的穩(wěn)定性取決于裂隙體梁的成拱作用。析架的預(yù)緊力可以增強(qiáng)裂隙體間的擠壓作用，從而增強(qiáng)其間的摩擦作用，并可約束巖層的下沉變形，甚至使頂板產(chǎn)生向上的位移，

39、有利于裂隙體梁達(dá)到壓力拱式的平衡狀態(tài)；</p><p>　　3、提高頂板裂隙體梁拱座處的抗滑動性能。根據(jù)靜力平衡原理，當(dāng)巖梁拱座處抗剪切能力過低時，頂板將發(fā)生整體剪切滑動。</p><p>　　桁架的預(yù)緊力引起的主動作用將與拱座處的水平推力疊加，增大了該危險部位巖石或不連續(xù)面的摩擦阻力，從而提高頂板裂隙體梁在拱座處的抗剪切強(qiáng)度。</p><p>　?。?）外錨內(nèi)注式

40、支護(hù)</p><p>　　外錨內(nèi)注式的支護(hù)方法是針對軟巖巷道圍巖控制提出的，認(rèn)為軟巖巷道圍巖的破裂范圍及變形量都很大，傳統(tǒng)的剛性支護(hù)難以適應(yīng)，而單純的錨桿支護(hù)或組合錨桿支護(hù)欲使破裂巖體處于擠緊狀態(tài)從而形成平衡拱也難以實現(xiàn)。對于節(jié)理裂隙發(fā)育的軟巖，采用注漿的方法可以改變其松散結(jié)構(gòu)，提高粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角，提高圍巖的整體性和強(qiáng)度系數(shù)，從而形成一個注漿加固圈，為錨桿提供可靠的著力基礎(chǔ)，使其能夠充分發(fā)揮懸吊、組合等基本功能

41、，對注漿加固圈以下的松碎巖石起到支護(hù)的作用。</p><p><b>　?。?）整體錨固理論</b></p><p>　　整體錨固理論認(rèn)為，使頂、幫錨固體形成整體錨固結(jié)構(gòu)，能克服普通錨固結(jié)構(gòu)存在角部薄弱環(huán)節(jié)的缺陷，一定程度上可防止兩幫沿頂、底發(fā)生錯動而向巷道擠入，從而減小巷道變形，更大限度地改善錨固區(qū)圍巖的受力狀態(tài)，從而提高錨固結(jié)構(gòu)的徑向剛度，增強(qiáng)錨固結(jié)構(gòu)對深部圍巖的

42、徑向約束，使巷道圍巖的穩(wěn)定性得到改善。</p><p>　?。?0）松動圈支護(hù)理論</p><p>　　松動圈支護(hù)理論是基于巷道圍巖狀態(tài)特征的研究而提出來的，對錨桿作用機(jī)理作了動態(tài)的解釋，認(rèn)為在矩形巷道圍巖中，錨桿除了可以發(fā)揮懸吊作用以外，形成組合拱是其重要的支護(hù)作用，即破裂頂板在錨桿錨固力作用下可以形成具有一定強(qiáng)度和厚度的錨固層，隨著頂板的下沉變形，錨固層將達(dá)到新的平衡狀態(tài)，形成壓力拱式

43、的平衡結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3下分層巷道錨桿支護(hù)理論基礎(chǔ)</p><p>　　以上理論是基于一定的條件提出的，因此存在著一定的局限性。比如，懸吊和楔固理論，這兩種理論作用的實現(xiàn)，就有賴于錨桿有效長度范圍內(nèi)堅固穩(wěn)定巖層的存在:而組合梁理論則是以連續(xù)性層狀頂板為條件?；夭上锏厘^桿支護(hù)技術(shù)及理論的建立以回采巷道圍巖控制的基本理論為依據(jù)，錨桿支護(hù)技術(shù)能否成功應(yīng)用，取決于對巷道圍巖~支護(hù)相互作

44、用規(guī)律的正確認(rèn)識。目前，對巷道圍巖發(fā)生強(qiáng)度破壞之前的圍巖一支護(hù)相互作用規(guī)律的認(rèn)識已趨于統(tǒng)一并接近準(zhǔn)確，但對圍巖發(fā)生強(qiáng)度破壞后即進(jìn)入松動變形階段以后的支護(hù)一圍巖相互作用規(guī)律的研究還顯缺乏，所產(chǎn)生的認(rèn)識也還比較零散、模糊。</p><p>　　回采巷道尤其是全煤巷道的圍巖具有強(qiáng)度低、裂隙發(fā)育等內(nèi)在不穩(wěn)定因素，不具備錨桿組合梁的形成條件:在錨桿有效長度范圍內(nèi)往往沒有穩(wěn)固巖層，因此錨桿的懸吊作用難以充分發(fā)揮:受采煤工藝的

45、影響全煤巷道多為矩形斷面，傳統(tǒng)的擠壓拱理論不再適用。全煤巷道的矩形斷面特點還造成圍巖應(yīng)力分布處于對保持圍巖穩(wěn)定性極為不利的狀態(tài)。巷道周邊易因出現(xiàn)拉應(yīng)力狀態(tài)而斷裂，尖銳的角部易因產(chǎn)生高度的應(yīng)力集中而破碎，造成圍巖破裂程度及破裂范圍增加，從而增加巷道維護(hù)的難度。</p><p>　　錨固結(jié)構(gòu)通常有兩種結(jié)構(gòu)方式，普通錨固結(jié)構(gòu)和整體錨固結(jié)構(gòu)，而整體錨固結(jié)構(gòu)又有兩種典型的結(jié)構(gòu)方式，框形和拱形結(jié)構(gòu)。</p>&

46、lt;p>　　對于下分層巷道圍巖的控制，由于上分層已采，后再加以注漿等生成的再生頂板，圍巖一般比較破碎，因此，進(jìn)行巷道圍巖控制時，考慮利用錨桿或錨索的抗拉力將頂板松軟或破碎巖層懸吊于上部穩(wěn)定巖層中，運(yùn)用擠壓加固理論，利用錨桿的軸向作用力，將圍巖中一定范圍內(nèi)巖體的應(yīng)力狀態(tài)由單向或雙向受壓轉(zhuǎn)為三向受壓，從而提高圍巖的環(huán)向抗壓強(qiáng)度。還可利用擠壓加固作用，使松軟或破碎巖層重新整合成連續(xù)的整體:最后依據(jù)錨固結(jié)構(gòu)理論，確定合理的錨桿參數(shù)，在圍

47、巖中，將錨桿布置成整體錨固結(jié)構(gòu)，達(dá)到改變圍巖的力學(xué)特性，提高圍巖屈服極限和強(qiáng)度極限，增強(qiáng)圍巖承載能力，增加巷道穩(wěn)定性的目的。</p><p>　　錨固結(jié)構(gòu)是一種特殊的支護(hù)體，它是由錨桿，護(hù)表構(gòu)件以及錨固范圍內(nèi)的巖體構(gòu)成。錨固結(jié)構(gòu)的形成尤其是破碎圍巖中錨固結(jié)構(gòu)的形成，有賴于各個方向適當(dāng)擠壓約束條件的存在。一般情況下，回采巷道圍巖內(nèi)部由于存在著較高的擠壓應(yīng)力場，故這種約束是自然滿足的，對于圍巖表面，則可通過護(hù)表構(gòu)件來

48、施加約束，如托盤，錨網(wǎng)，鋼帶等，甚至可以通過預(yù)應(yīng)力施加主動約束。因此，錨固結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的變形適應(yīng)性，即使是在圍巖發(fā)生變形的過程當(dāng)中仍不失對圍巖變形的控制作用。</p><p>　　二 巷道支護(hù)方案及參數(shù)確定</p><p>　　（一）某礦1521(3)工作面概況</p><p>　　某礦井田走向長14.6Km，傾斜寬4.0 Km，面積58.4 Km 。可采及局部可采

49、煤層共l5層。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為300萬噸／年，分-530m和-800m兩個水平。</p><p>　　1521(3)工作面走向長1359m，傾斜寬130m，該面于2002年9月17日開始回采，2003年4月19日收作。工作面內(nèi)13-1與13-2間距0.5～1.0m， 13-2煤厚0.8～1.4m，基本跟13—2回采，采高3.1～3.4m。頂、底板以13—1煤層偽頂巖性一般為炭質(zhì)頁巖或泥巖，厚度0.2～0.8m，

50、賦存不穩(wěn)定。直接頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要是泥巖、砂質(zhì)泥巖及l(fā)3-2煤層構(gòu)成的復(fù)合頂板。L3-l與l3-2煤層間距變化大，為0 2～9.Om。直接頂分層厚度小，強(qiáng)度指數(shù)一般約25～40，抗壓強(qiáng)度20～50Mpa，抗拉強(qiáng)度l～2.5Mpa。屬I類不穩(wěn)定頂板或Ⅱ類中等穩(wěn)定頂板，給開采時的頂板管理帶來一定難度。L3-l老頂砂巖有兩種：一種直覆于l3-l煤層之上，另一種是與直接頂呈沖刷接觸。直覆老頂巖性主要為細(xì)中粒砂巖，厚度一般4～12m，抗壓強(qiáng)度59～

51、66Mpa，抗拉強(qiáng)度約2Mpa。這類頂板整體穩(wěn)定性好。與直接頂呈沖刷接觸的老頂抗壓強(qiáng)度一般稍低，約27～49Mpa，老頂初次來壓步距一般小于30m，老頂來壓顯現(xiàn)明顯，屬于Ⅱ級老頂。L3-l煤層直接底為泥巖、砂質(zhì)泥巖及12煤。13-1煤頂?shù)装鍘r性如圖</p><p>　　現(xiàn)要回采的工作面為1521(3)工作面的下分層，該工作面頂板為金屬網(wǎng)假頂，再生頂板為直接頂泥巖、砂質(zhì)泥巖及老頂砂巖經(jīng)上分層回采后冒落并銹結(jié)而成。上

52、分層聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量和水文情況嚴(yán)重影響假頂狀況。再生頂板的壓實性和致密性對下分層開采時頂板管理愈發(fā)顯得重要。一般在泥巖或砂質(zhì)泥巖</p><p>　　頂板區(qū)，上分層回采后灌漿充分，壓實時間在三年以上，再生頂板壓實度較好，對下分層開采頂板管理較有利；反之砂巖老頂直覆區(qū)，灌漿效果差的區(qū)</p><p>　　段，下分層掘進(jìn)時頂板較難管理，易出現(xiàn)冒頂和抽頂現(xiàn)象。</p><p>&

53、lt;b>　?。ǘ┲ёo(hù)方案選擇</b></p><p>　　1下分層煤巷支護(hù)原則</p><p><b>　　原則：</b></p><p>　　1、保證巷道支護(hù)后，能夠保持穩(wěn)定，不需進(jìn)行返修，特殊情況可考慮局部加固；</p><p>　　2、從支護(hù)方案及支護(hù)機(jī)理上，要著眼于錨桿支護(hù)，充分利用圍巖自身

54、承載能力，實現(xiàn)主動支護(hù)，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；</p><p>　　3、要充分考慮到極不穩(wěn)定煤巷的特點，采用頂板和兩幫支護(hù)；</p><p>　　4、加強(qiáng)對水的治理，改善圍巖物理力學(xué)性能，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力；</p><p>　　圖2.1　煤層柱狀圖</p><p>　　5、支護(hù)方案在滿足技術(shù)要求的前提下，確保安全生產(chǎn)，力爭盡量降低成本，加

55、快施工速度，降低勞動強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。</p><p><b>　　2支護(hù)方案的選擇 </b></p><p>　　從目前各類巷道的支護(hù)形式及支護(hù)效果上來看，巷道的支護(hù)形式可以分為2個層次，第一個層次為各種金屬型鋼支架、砌暄等被動支護(hù)形式；第二個層次是以錨桿支護(hù)為主的改變巷道巖體力學(xué)性能的主動支護(hù)形式。由于該工作面在下分層再生頂板下，故采用第二層次的支護(hù)形式。<

56、;/p><p>　?。ㄈ╁^桿支護(hù)參數(shù)確定</p><p><b>　　1錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計</b></p><p><b>　　1、錨桿長度</b></p><p>　　錨桿長度通常按下式計算：</p><p><b>　?。?-1）</b></p&g

57、t;<p>　　式中：——錨桿長度，m；</p><p>　　——錨桿外露長度，其值主要取決于錨桿類型及錨固方式，一般＝0.15m，對于端錨錨桿，＝墊板厚度+螺母厚度+（0.03~0.05m），對于全長錨固錨桿，還要加上穹形球體的厚度；</p><p><b>　　——錨桿有效長度；</b></p><p>　　——錨桿錨固段長度

58、，一般為0.3~0.4m，頂板軟弱時取0.4m。</p><p>　　式(3-1)中錨桿外露長度（）與錨固段長度（）是很容易確定的，關(guān)鍵是確定錨桿有效長度（）。通常是按下述方法確定：a、當(dāng)直接頂需要懸吊而它們的范圍易于劃定時，應(yīng)大于或等于它們的厚度。B、當(dāng)巷道圍巖存在松動破碎帶時，應(yīng)大于巷道圍巖松動破碎區(qū)高度，可按下式確定：</p><p><b>　?。?-2）</b&g

59、t;</p><p>　　式中：——CSIR地質(zhì)力學(xué)分級巖體總評分；</p><p><b>　　——巷道跨度。</b></p><p><b>　　2、錨桿桿體直徑</b></p><p>　　錨桿桿體直徑根據(jù)桿體承載力與錨固力等強(qiáng)度原則確定，即</p><p><b

60、>　?。?-3）</b></p><p>　　式中：——錨桿桿體直徑，mm；</p><p>　　——錨固力，由拉拔試驗確定，kN；</p><p>　　——桿體材料抗拉強(qiáng)度，Mpa。</p><p><b>　　3、錨桿間、排距</b></p><p>　　錨桿間、排距根據(jù)每根

61、錨桿的懸吊荷載大小確定，即錨桿懸吊荷載大小等于錨桿的錨固力。通常錨桿按等距排列，即a=Sc=S1。通常還需要考慮一個安全系數(shù)，則有：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中：——錨固力，由拉拔試驗確定，kN；</p><p>　　——錨桿安全系數(shù)，一般取＝1.5~2；</p><p>　

62、　——巖石容重，kN/m3。</p><p>　　錨桿間、排距也可有下式確定：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中：——錨桿桿體直徑，mm；</p><p>　　——錨桿桿體材料抗拉強(qiáng)度，Mpa。</p><p><b>　　2兜吊作用設(shè)計</

63、b></p><p>　　兜吊作用是指用兩個角錨桿和拉桿(或鋼帶)將頂板荷載傳遞到兩幫上方的頂板中，頂板荷載由兩幫支撐。中間錨桿起著增大錨固層剛度、減小頂板跨度和變形的作用。</p><p>　　因此，兩個角錨桿要傾斜布置，并在煤幫內(nèi)水平投影長度要大于一定值，中間錨桿一般均勻布置。</p><p><b>　　1、角錨桿</b></

64、p><p>　　角錨桿與水平面夾角為，根據(jù)理論研究，當(dāng)= 60~70°時，角錨桿支護(hù)效果最佳，因此取=60~70°。</p><p><b>　　2、錨桿長度</b></p><p>　　角錨桿長度，按在煤幫上的水平投影長度不小于煤幫破碎層厚度來設(shè)計：</p><p><b>　?。?-6）&l

65、t;/b></p><p>　　式中：——煤幫破碎層厚度，=0.5~0.7；</p><p>　　——角錨桿距鄰幫的傾斜長度，一般取0.1~0.2m；</p><p><b>　　——巖層傾角；</b></p><p>　　——錨桿外露長度，=0.1~0.15 m。</p><p>　　中錨

66、桿長度由下式計算：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　式中：——巷道跨度。</p><p>　　如果用式(3-7)計算結(jié)果小于角錨桿長度，可將頂板錨桿規(guī)格統(tǒng)一，取為角錨桿長度。</p><p><b>　　3、錨桿間排距</b></p><p&g

67、t;　　根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗取錨桿間距與排距相等，為角錨桿長度的1/3~1/2，即：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p><b>　　4、錨桿直徑</b></p><p>　　按兩個角錨桿承擔(dān)頂板荷載計算錨桿直徑：</p><p><b>　?。?-9）</b&g

68、t;</p><p>　　式中：——荷載安全系數(shù)，取1.5-2.0；</p><p>　　[]——錨桿許用應(yīng)力；</p><p>　　——頂板荷載集度，為巖層容重，為荷載高度，＝(0.3-0.5)s。</p><p>　　荷載高度與頂板結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力場、巷道斷而等因素有關(guān)，目前理論上準(zhǔn)確計算還是很困難的，推薦一種經(jīng)驗計算方法：取為巷道跨度與荷載

69、高度系數(shù)的乘積，荷載高度系數(shù)取值范圍為0.3-0.5。具體計算時，荷載高度系數(shù)要根據(jù)頂板巖層結(jié)構(gòu)類型并考慮埋深等因素取值。</p><p>　　上述兩種設(shè)計方法所采用的錨桿均應(yīng)對錨桿施加一定的預(yù)應(yīng)力，當(dāng)頂板小穩(wěn)定、易破碎時應(yīng)增加金屬網(wǎng)。</p><p><b>　　3錨固方式選擇</b></p><p>　　錨桿按其在錨孔內(nèi)的錨固長度可分為全長

70、錨固和端頭錨固兩種錨固形式。</p><p>　　在下分層再生頂板中采用全長錨固與端頭錨固相比，除了能夠提供較大的支護(hù)阻力外，還有以下技術(shù)優(yōu)點：</p><p>　　1、全長錨固的錨桿可大大降低頂板的變形和位移。若頂板錨桿采用全長錨固，則可使頂板錨桿的全部長度范圍內(nèi)的圍巖都受到約束，能有效地控制頂板，保證頂板巖層的整體穩(wěn)定。而端頭錨固雖然可以使頂板巖層得到一定約束，但是錨桿兩端之間圍巖存在

71、的破裂得不到有效控制，難以保證其穩(wěn)定。</p><p>　　2、全長錨固時錨桿的受力狀態(tài)好，提供給錨固范圍內(nèi)巖層的支護(hù)阻力大，因而可大大增加頂板的受力狀況；而端頭錨固時錨桿的土作阻力只作用在兩端，錨桿托盤的受力較大，極易引起孔口破裂，再生頂板會被破壞，產(chǎn)生卸載，使錨桿的支護(hù)阻力進(jìn)一步降低，因而失去或減小錨桿對再生頂板的控制能力，而全長錨固錨桿的軸力在錨桿中部最大，孔口較小，因而對孔附近頂板的穩(wěn)定有利。</p

72、><p>　　3、全長錨固不僅可使錨桿具有較高的錨固力，而且使錨桿具有一定的抗剪能力。由于全長錨固的錨桿，其錨孔內(nèi)沒有任何空隙，所以錨孔內(nèi)錨固劑和錨桿桿體的存在可增強(qiáng)附近頂板的抗剪能力，從而提高頂板的穩(wěn)定性。</p><p>　　4、全長錨固的優(yōu)點是全錨樹脂錨桿與圍巖能共同起兩個作用，即剛性和抗剪作用，剛性作用主要是減少圍巖變形，當(dāng)桿體與圍巖粘結(jié)成一個整體后，其圍巖剛度也增大，剛性增大后就能阻

73、止來自深部圍巖的變形和移動，減小圍巖向巷道內(nèi)變形?？辜粜灾饕怯捎谌L錨固與圍巖間沒有空隙，桿體和錨固劑均具有較高的抗剪能力，因此也就提高了桿體周圍受結(jié)構(gòu)面切割的圍巖抗剪能力，增強(qiáng)了圍巖的整體性。兩幫采用錨網(wǎng)支護(hù)，通過掛網(wǎng)防止兩幫表面碎煤掉落。</p><p>　　通過上述分析可知，在再生頂板中全長錨固錨桿支護(hù)系統(tǒng)比端頭錨固錨桿的優(yōu)點突出，因此在支護(hù)設(shè)計中，頂板錨桿應(yīng)采用全長錨固。使用高強(qiáng)度錨桿全長錨固可大大降低

74、頂板的變形量，保證巷道安全可靠，從而提高巷道掘進(jìn)速度，降低支護(hù)成本。</p><p><b>　?。ㄋ模?支護(hù)方案</b></p><p><b>　　1頂板支護(hù)</b></p><p>　　頂板采用錨桿+鋼筋梯梁+金屬網(wǎng)+錨索補(bǔ)強(qiáng)的錨梁網(wǎng)索支護(hù)。鋼筋梯梁沿巷道橫向鋪設(shè)，每根鋼筋梯梁上安裝3根錨桿和兩根錨索。上肩窩錨桿按與

75、頂板成70°夾角錨入頂板，下肩窩錨桿按與頂板成80°夾角錨入頂板，其余頂板錨桿穿過鋼筋梯梁上的錨桿孔垂直錨入頂板。錨索按與頂板層面成一定角度錨入頂板：上幫錨索按與頂板層面成60°傾角錨入頂板，下幫錨索按與頂板層面成85°傾角錨入頂板。金屬網(wǎng)緊貼頂板鋪設(shè)。沿巷道縱向，相鄰兩塊金屬網(wǎng)相互搭接，搭接寬度100mm。金屬網(wǎng)采用Φ4mm、40mm×40mm 小網(wǎng)眼冷拔絲鋼筋網(wǎng)。鋼筋梯梁沿巷道橫向安

76、裝，并以巷道中心為對稱。。安裝錨索時，除按正常情況安裝錨具外，還應(yīng)在錨具與鋼筋梯梁之間安裝讓壓及防滑的木制斜墊板。</p><p><b>　　2巷幫支護(hù)</b></p><p>　　巷幫采用錨桿+W鋼帶+金屬網(wǎng)支護(hù)。金屬網(wǎng)采用Φ4mm、40mm×40mm 小網(wǎng)眼冷拔絲鋼筋網(wǎng)。金屬網(wǎng)緊貼煤幫從上至下鋪設(shè)。沿巷道縱向，相鄰兩塊金屬網(wǎng)相互搭接，搭接寬度100mm

77、。W鋼帶壓緊金屬網(wǎng)，上幫鋪設(shè)5排W鋼帶，下幫鋪設(shè)4排W鋼帶。W鋼帶均沿巷道縱向鋪設(shè)。上、下相鄰兩排W鋼帶沿巷道縱向錯開半個棚距布置，同一排相鄰的兩根W鋼帶相互搭接。與鋪設(shè)W鋼帶相對應(yīng)，巷道上幫安裝5根錨桿，巷道下幫安裝4根錨桿。巷幫最上部（最下部）錨桿按仰（俯）20°錨入巷幫，其余錨桿均穿過W鋼帶垂直錨入煤幫。</p><p><b>　　3主要技術(shù)參數(shù)</b></p>

78、<p>　　巷道斷面形狀：斜梯形；巷道斷面：上寬4.4m，下寬4.8m，中高2.8m，斷面積12.88m2；根據(jù)1521(3)工作面情況，制定以下參數(shù)：</p><p><b>　　頂板支護(hù)參數(shù)</b></p><p>　　錨桿形式與規(guī)格：桿體為高強(qiáng)左旋螺紋鋼筋，材質(zhì)為 20MnSi，角錨桿與頂板垂直,錨桿規(guī)格相同，為Φ20mm×2500mm，

79、桿尾螺紋為 M20，其抗拉力不小于16t。錨桿錨固方式：每個錨孔放 1 卷 K2335 樹脂錨固劑和 2 卷 Z2360 樹脂錨固劑，全長錨固。</p><p>　　錨索形式與規(guī)格：低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線； Φ15.24×7500mm；規(guī)格為270k級別，15. 24X100000, 錨桿錨固方式：每個錨孔放 1 卷 K2360 樹脂錨固劑和 1 卷 Z2380 樹脂錨固劑。</p><

80、p>　　頂板鋼筋梯梁：14#鋼筋梯梁，2400mm。</p><p>　　托板：鋼碟形，厚800mm，20MnSi。</p><p>　　頂板金屬網(wǎng)：采用Φ4mm、40mm×40mm 小網(wǎng)眼冷拔絲鋼筋網(wǎng)，每片網(wǎng)長 3.0m，寬 0.8m。全斷面鋪設(shè)，互相搭接不小于 100mm。</p><p>　　頂板錨桿間排距：800×800mm；錨索間

81、排距：1200×1000mm。</p><p>　　頂板錨索孔深：7000mm；錨桿孔深：2400mm。</p><p><b>　　2、巷幫支護(hù)參數(shù)</b></p><p>　　錨桿形式與規(guī)格：桿體為左旋螺紋鋼筋，材質(zhì)為 20MnSi，Φ20mm×2500mm，桿尾螺紋為 M20。最上部（最下部）錨桿按仰（俯）20

82、6;錨入巷幫，其余錨桿均穿過W鋼帶垂直錨入煤幫，錨桿間排距為 0.8m，上幫安裝5根錨桿，巷道下幫安裝4根錨桿。</p><p>　　錨桿錨固方式：每個錨孔放 1 卷 Z2360 樹脂錨固劑，錨固長度 800mm。</p><p>　　W 鋼帶規(guī)格：BHW-250-2.75-2100，即鋼帶寬度 250mm，厚度 2.75mm，長度2100mm，錨桿孔距 800mm。</p>

83、<p>　　巷幫金屬網(wǎng)規(guī)格與頂板相同，每片網(wǎng)長變?yōu)?2.6m。</p><p>　　巷幫托板與頂板相同。</p><p>　　某礦下分層巷道布置支護(hù)方案參數(shù)、材料選擇如表3.1，表3.2，表3.3所示，錨固劑參數(shù)如表3.4所示，巷道頂板錨桿基本支護(hù)形式和主要參數(shù)如表3.5所示，巷道斷面及支護(hù)參數(shù)如圖3.2，3.3，3.4，3.5所示。</p><p>　

84、　表2.1　頂板錨桿錨索支護(hù)參數(shù)表</p><p>　　表2.2　幫錨桿支護(hù)參數(shù)表</p><p>　　表2.3　錨桿支護(hù)材料及規(guī)格</p><p>　　表2.4　錨固劑參數(shù)</p><p>　　表2.5 巷道頂板錨桿基本支護(hù)形式和主要參數(shù)</p><p>　　(注：巷幫錨桿支護(hù)形式和主要參數(shù)照頂板錨桿確定)<

85、/p><p><b>　?。ㄎ澹?錨桿預(yù)緊力</b></p><p>　　錨桿預(yù)緊力是實現(xiàn)主動支護(hù)的關(guān)鍵，錨桿只有在合理預(yù)緊力下才能最有效地加固圍巖，達(dá)到限制圍巖變形與破壞的目的。</p><p>　　對全長粘結(jié)式錨桿進(jìn)行張拉，施加預(yù)緊力，效果不佳，預(yù)緊力僅能施加到錨桿的孔口段，而錨固桿體段未承受拉力。為了在錨桿全長施加預(yù)緊力，如圖 3.3 所示，

86、每根錨桿采用兩種藥卷錨固，鉆孔深部采用一卷快凝藥卷錨固，其它采用中凝藥卷錨固。當(dāng)錨桿旋轉(zhuǎn)進(jìn)入鉆孔后，快速藥卷在 1.5～2 分鐘內(nèi)迅速凝固，中速藥卷在 3～4 分鐘才能凝固。利用兩種藥卷凝固的時間差進(jìn)行拉張，施加預(yù)緊力，同時實現(xiàn)了預(yù)緊力錨固和全長錨固。上述頂板錨桿方案設(shè)計就是通過采用兩種藥卷錨固來實現(xiàn)頂板預(yù)緊。</p><p><b>　　（六） 施工工藝</b></p>&l

87、t;p>　　正確的巷道施工及支護(hù)工藝是支護(hù)質(zhì)量的重要保證，因此在巷道施工與支護(hù)中應(yīng)嚴(yán)格按施工規(guī)程進(jìn)行，確保施工質(zhì)量。</p><p>　　圖2.2　巷道斷面圖</p><p>　　圖2.3　頂板斷面示意圖</p><p>　　圖2.4　上幫巷道斷面示意圖</p><p>　　圖2.5　下幫巷道斷面示意圖</p><p

88、>　　圖2.6　全長錨固示意圖</p><p>　　安全檢查（頂板、瓦斯、工程質(zhì)量、探頭位置等）→掘進(jìn)→出煤→敲幫問頂→鋪鋪頂網(wǎng)→托上 W 鋼帶→架鋼筋梯梁→臨時支護(hù)→鉆頂板中部錨桿孔→清孔→安裝樹脂藥卷和錨桿→用錨桿機(jī)攪拌樹脂藥卷至規(guī)定時間→停止攪拌并等待 1 分鐘左右→擰緊螺母→安裝其它頂板錨桿。</p><p>　　巷道兩幫的施工工藝過程為：</p><p&

89、gt;　　鉆孔→清孔→安裝金屬網(wǎng)→安裝樹脂藥卷和錨桿→用錨桿機(jī)攪拌樹脂藥卷至規(guī)定時間→停止攪拌并等待 1 分鐘左右→擰緊螺母→安裝其它幫錨桿。</p><p><b>　　2技術(shù)要求</b></p><p><b>　　要求：</b></p><p>　　1、錨桿（索）必須按作業(yè)規(guī)程規(guī)定的間、排距施工。頂板錨桿（索）支護(hù)必

90、須緊跟迎頭；</p><p>　　2、金屬網(wǎng)鋪平、拉直，網(wǎng)間壓茬不小于100mm,聯(lián)網(wǎng)牢固，聯(lián)網(wǎng)間距不大于200mm；</p><p>　　3、掘進(jìn)時采用單體液壓支柱支設(shè)金屬絞接頂梁進(jìn)行臨時支護(hù)，臨時支護(hù)支柱不小于4根，均勻布置在迎頭空頂區(qū)域，以不影響巷頂槽鋼梁架設(shè)為準(zhǔn)。點柱垂直以巷道頂?shù)装?，打牢有勁?lt;/p><p>　　4、嚴(yán)格按中線和層位(腰線)施工。嚴(yán)格檢查

91、巷道規(guī)格尺寸，工程質(zhì)量,不符合設(shè)計要求的必須先行整改處理；</p><p>　　5、每次開工前，必須先進(jìn)行敲幫問頂，找掉浮矸、危巖；</p><p>　　6、必須點眼位、釬桿作眼深標(biāo)記施工。錨桿孔徑，錨桿直徑，樹脂錨固劑直徑必須匹配；</p><p>　　7、必須按規(guī)定角度打眼，不得打穿皮眼或沿順層面、裂縫打眼.錨桿（索）眼應(yīng)做到當(dāng)班眼當(dāng)班錨，打一個眼，錨一個眼。嚴(yán)

92、禁集中打眼集中安裝；</p><p>　　8、錨桿、錨索安裝前應(yīng)用壓風(fēng)將眼孔內(nèi)煤、巖粉 ，積水吹盡，再安裝錨桿、錨索。安裝錨桿、錨索時攪拌時間30-40秒。錨桿在攪拌后等1分鐘，方可上托板，上緊錨桿螺絲。錨索在攪拌后等30分鐘，方可安裝鎖具，張拉；</p><p>　　9、較易片幫煤、巖壁，應(yīng)先施工巷幫易片幫位置處或附近的錨桿眼，鋪網(wǎng)，安裝巷幫鋼帶，槽鋼，安裝錨桿，然后再施工其余幫部錨桿，

93、以防片幫；</p><p>　　10、施工巷頂錨索眼及安裝錨索前必須設(shè)好牢固可靠的臨時支護(hù)，直至錨桿安設(shè)好能有效支護(hù)巷頂方能撤除；</p><p>　　11、局部掉頂，煤巖片落造成頂梁不能緊貼煤巖面處，可在頂梁附近施工單體錨索，確保支護(hù)安全有效。</p><p>　?。ㄆ撸?現(xiàn)場支護(hù)效果分析</p><p>　　通過對錨桿錨固機(jī)理分析、理論計

94、算及1521(3)工作面區(qū)段運(yùn)輸巷再生膠結(jié)頂板錨桿支護(hù)技術(shù)現(xiàn)場實驗，得到以下主要結(jié)論：</p><p>　　1、采用錨桿支護(hù)發(fā)揮圍巖自身承載作用，頂、底板相對移近量減少到300 mm，兩幫相對移近量減少到150 mm左右，巷道維護(hù)效果好；</p><p>　　2、錨桿錨固技術(shù)抑制了巖體的松動破壞，頂板通過錨索補(bǔ)強(qiáng)，有效的控制了頂板的離層，應(yīng)用現(xiàn)在的錨桿支護(hù)形式，使其形成了最佳的錨固結(jié)構(gòu)，提

95、高了整個圍巖的承載能力，巷道掘進(jìn)及開采過程中都沒有出現(xiàn)巷道表面大面積破壞、脫落的情況，整個巷道圍巖保持了較好的完整性；</p><p>　　3、由于采用錨固支護(hù)技術(shù)，增加了多工序平行作業(yè)的時間和空間速度。在空間和時間上允許交叉作業(yè)，為快速掘進(jìn)贏得，為快速掘進(jìn)莫定了基礎(chǔ)，大大提高了巷道施工速度；</p><p>　　4、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析表明，再生膠結(jié)頂板巷道采用等強(qiáng)度樹脂錨桿支護(hù)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

96、改善了工作面材料巷的維護(hù)狀況，促進(jìn)工作面穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，明顯減少巷道掘進(jìn)的輔助運(yùn)輸工作量，加快巷道掘進(jìn)速度，社會效益顯著。</p><p><b>　　三 結(jié)論</b></p><p><b>　　實踐表明：</b></p><p>　　1、下分層巷道圍巖控制，以錨固結(jié)構(gòu)理論為主，懸吊理論、擠壓加固理論相結(jié)合，作為錨桿支護(hù)的理

97、論基礎(chǔ)是合理的；</p><p>　　2、降低圍巖應(yīng)力，改善圍巖力學(xué)特性，采用整體錨固結(jié)構(gòu)支護(hù)方式，是中深部下分層巷道圍巖控制的基本途徑；</p><p>　　3、錨固結(jié)構(gòu)是由錨桿、護(hù)表構(gòu)件以及錨固范圍內(nèi)巖體構(gòu)成的整體。不同形式的錨固結(jié)構(gòu)運(yùn)用于不同條件的巷道圍巖支護(hù)時將表現(xiàn)出不同的力學(xué)行為特征及不同的穩(wěn)定性狀態(tài)；</p><p>　　4、某礦1521(3)工作面下分

98、層巷道頂板采用錨桿+金屬網(wǎng)+W鋼帶+鋼筋梯梁+錨索補(bǔ)強(qiáng)聯(lián)合支護(hù);兩幫采用錨+網(wǎng)支護(hù)。工業(yè)性實驗證明，論文研究確定的支護(hù)方案和相關(guān)支護(hù)參數(shù)適合1521(3)工作面下分層巷道圍巖穩(wěn)定性控制。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn):</b></p><p>　　[01] 當(dāng)代中國的煤炭工業(yè).中國社會科學(xué)出版社,1989</p><p>　　[02]

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