深部高应力条件下岩巷锚杆支护参数研究

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1、2010年第l0期中圈高新技术企业N0．1O．2OlO(总第145期)ChinaHi-TechEnterprises(CumulativetyNO．145)深部高应力条件下岩巷锚杆支护参数研究马平(开滦林南仓矿业分公司，唐山玉田064106)摘要：文章针对深部高应力区域的岩石巷道的支护结构作了专门的研究，基于锚杆支护设计理论和对已施工巷道支护效果的监测，确定了在深部高应力条件下的岩石巷道的锚网喷联合支护的主要支护参数，为相关支护设计提供了可靠的理论依据，对于类似地质条件下巷道围岩控制有一定的借鉴意义。关键词：深部高应力；岩巷；锚杆

2、支护；参数计算；围岩控制中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：1009—2374(2010)10—0190—02我国煤炭资源53％以上埋藏在700m以下，随着开采深度}性鞣献尽崖*，}静缱嚣槛横连的增加，许多煤矿将进入1000m以下的开采深度。随着矿井的牛睡12i?嚣嚣如嚣理班再．跚蔫瓣充豆截髓华馥_骧水平延深，开拓巷道服务年限的要求逐步提高，如何提高深部9澎瓤芭Ⅱ．撩垃曲H≈葛鬻=I=．，‘拣，乜赌高应力巷道的支护效果，成了当前形势下研究的主要课题。村辨冉1l3麓鲁。奔瓣蘸抽鬻深部高应力巷道的主要问题是巷道支护困难，稳定

3、性差。艇12S．5一块械麂蔗．更瞎崴条举在这种条件下，林南仓矿根据自身的地质状况，充分研究了深拐砂岩2O4蓉募萎备毒篇；．埴茬墨器齑：部高应力条件下巷道的锚网喷支护技术，并有针对性地研究且搿面净杆la邑．戚井口嚣黄*誊．库瞰靠培也了适合林南仓矿地质状况的合理支护参数，有效地指导了设螭赣矿葛计和施工，确保了深部高应力条件巷道的稳定性。图1-650暗立井下车场综合柱状图一锚杆支护系统设计和支护参数的确定，主要是指锚杆类、工程概况型、间排距、长度、直径、锚固力。只有合理确定锚杆支护参数，开滦集团林南仓矿现在的开采深度已经达到了一500水

4、才能获得锚杆支护在经济上和技术上的最佳效果。针对-65O平，剩余的煤层埋藏较深，矿井延深工程基本在一65O水平及暗立井下车场工程地质实际情况，此巷道的支护参数设计可以下水平，开拓工程将面临的是深部高应力条件下的巷道支采用理论公式计算结合工程类比法来确定。护问题。(一)断面形状林南仓矿正在施工的延深巷道中的一650暗立井下车场，根据巷道运输要求，确定锚网支护条件下巷道断面为直由于埋深较大，巷道周围岩体属于工程力学中的高应力区域，墙半园拱形，宽5．00m，高3．30m，净断面为l3．8nl2，顶板两角所受压力较大，巷道支护困难，严重影

5、响了矿井的开拓进度。呈圆弧过渡形式。设计的巷道断面图如图2所示：该巷道布置在煤l2底板岩层中，该层位地质构造较为复杂，施工中遇到的伴生断层和小断层较多，有时会将顶板直接底断移至巷道中，巷道的支护难度较大。该层位为稳定性差，吸水易变软和膨胀，围岩节理发育，松散遇水膨胀，从而岩体局部较软，承载能力较低，对巷道的后期稳定造成了极大影响，属于稳定性较差或不稳定巷道。在这种情况下，如采用刚性金属支架支护，成本高，施工难度大，且承载能力不足以抵抗深部高应力的作用。应考虑采用主动支护方式，选用合理的锚喷联合支护结构和参数，充分调动围岩本身作为支

6、护结构图2—650暗立井下车场施工断面图的组成部分，共同承受动压作用。其顶底板岩性柱状图如图(二)锚杆参数的计算1所示。根据现场地质情况和锚杆设计规范，按加固拱作用原理二、支护参数选择与确定原则确定锚杆参数如下：1．顶板锚杆长度：根据经验公式，锚杆长度为：锚杆支护系统的设计取决于岩体抗压强度、材料特性、引L=N(1．I+B／10)发应力的大小和分布，以及巷道的允许变形程度和服务年限，式中：I广_—锚杆长度(m)；巷道尺寸和形状等条件。同时，支护设计要以“新奥法”的施N—一围岩稳定性系数，取1．2；工思想为指导，根据施工地质条件不同

7、，选择不同的支护参B——巷道宽度，取5．0m。数。-190-L=I．2x(1_l+5．5o／l0)=1．92m格钢金网1000mmX2000ram(网格120mm×120mm，crp6ram考虑到巷道的服务年限长，锚杆全长取2m。圆钢焊接)；喷浆采用红矸粉与水泥的混凝土，喷射厚度为2．锚杆间排距：100ram。巷道支护断面图如图3所示：D≤O．5L式中：I)．——锚杆间距(m)；I——锚杆长度(m)。D≤0．5×2．0=1．0m取锚杆间距为0．8m，同时取锚杆排距D：为0．8m。3．锚杆直径：d=L／l1O式中：d——锚杆直径，m

8、m；图3-650暗立井车场锚杆断面布置图I—锚杆长度(m)。(二)矿压监测d=2000／110=18．18mm该巷道掘进后应力重新分布，必须经矿压观测来判断巷根据开滦集团公司掘进锚杆支护系列规范要求，确定使道的稳定性，确保巷道各变形量满足设计要求。