复合顶板下巷道的锚杆支护设计

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1、复合顶板下巷道的锚杆支护设计复合顶板下巷道的锚杆支护设计　　煤巷沿顶板掘进时常遇到复合顶板，所谓复合顶板是指在煤层顶板由多层岩层和煤线间隔复合而成，层间粘结力弱，暴露易发生离层，支护不良时还可能发生大面积垮落事故。过去我矿在复合顶板下掘巷时，支护方式常采用的是工字钢架棚支护，由于架棚支护是一种被动支护，易造成巷道两帮及顶底版移近量大，支架损坏严重，造成前掘后修的现象，严重影响安全生产。　　为解决这一施工难题，在现阶段的技术条件下，复合顶板支护方式很多，锚杆支护以其良好的优越性排在所有支护方案的前列。但大量的实

2、践又证明，选用单一的、一成不变的支护设计方案，是不符合复合顶的复杂性和多变性支护要求的，只有因地制宜，根据现场的复合顶板的状况，采用不同参数的锚杆支护设计方案，我矿在Ⅱ463外段机巷、Ⅱ467机巷采用锚杆支护参数动态变化试验研究，并取得了成功。　　1、支护原理：锚杆设计采用组合拱理论，锚索设计采用悬吊补强理论。　　1）锚杆的作用　　锚杆形成承载基础，既然锚杆支护无法阻止深层岩体的松动，那么也无需特别提高顶板支护体强度，只需把锚杆的延展性、高抗拉强度、抗剪强度的优越性发挥出来。锚杆锚固厚度小，锚固体扩容变形量相

3、对较小，扩容应力也较小，利用全长锚固等强螺纹钢锚杆支护，可满足复合顶板底层锚固体的扩容变形和扩容应力，形成初期支护阶段的顶板挤压加固拱平衡状态。　　2）锚索的作用　　锚索形成稳定承载体，利用钢绞线锚索预应力对岩体挤压加固作用，使锚索与锚杆支护相互促进、相互补强。锚索有很好的延展性和抗拉强度，使锚索形成的锚固岩体在巷道顶板中部形成一条强度大、结构稳定的承载体。锚索锚固点处在松动圈之外，增加了顶板承载体的稳定性。锚索布置在两排锚杆之间，增加了支护的密度，锚索的高延展性、高强度，进一步提高了承载体的强度、塑性和抗弯

4、曲破坏能力，提高了承载体的自稳能力。　　3）金属网的作用　　金属网能够托住挤入巷道的岩石，将锚杆之间非锚固岩层载荷传递给锚杆，有效地控制锚杆之间非锚固岩层的变形；金属网托住已碎裂的岩石，防止碎裂岩体的垮落，虽然巷道围岩已破裂，由于碎石的碎胀作用和传递力的媒体作用，使巷道深部岩石仍保持三向应力状态，大大提高了岩体的残余强度。　　巷道初始设计采用工程类比法与理论计算相结合的方法，在组织施工过程中，灵活运用支护参数动态设计法，对初始设计予以修正　　1、设计方法：　　1）工程类比法：根据要设计巷道的地质条件，通过类比

5、相似地质条件的巷道支护设计，得出支护方案。　　2）顶板悬吊理论验算：根据顶板复合层的厚度来确定顶板冒落拱的高度，采用理论公式进行验算。　　3）支护参数动态设计法：核心是顶板岩层结构探测与支护后顶板变形监测和稳定性预测技术，采用打锚索孔或地质探测孔的方法探测顶板的岩层结构，根据探测结果，优化、调整支护参数。随着掘进面的推进，动态监测顶板的岩层变化趋势，根据探测的结果及时发现隐患．并修改和调整待掘进区域设计。消除对围岩条件变化反应滞后的现象，对每个区域都能根据最新的实时反馈信息，得到符合实际的锚杆支护参数。确保支

6、护安全可靠，经济合理，技术可行，取得了良好支护效果。　　2、设计内容：①锚杆、锚索间排距及长度；②支护材料选择。　　3、设计流程：①锚杆支护参数初始设计；②现场施工组织；③顶板岩层结构的动态探测；④支护效果监测；⑤参数修改，完善锚杆支护设计。　　4、矿压观测及优化支护参数　　1）观测内容包括：顶板离层仪内外离层、巷道表面位移、顶板钻孔窥探仪观测　　2）支护参数优化：根据矿压信息，不断修正设计，循环往复最后达到参数的最优化。同时对支护后的巷道顶板进行变形监测，预测顶板危险区域，采取控制措施，消除安全隐患。　　5

7、、煤壁管理：针对三四煤松软特性，采取以下一系列改进措施　　现象：在巷道施工过程中，断面的顶板倾角大，上帮高达，容易片帮，导致帮部在没有来得及支护之前，煤就已经塌帮。　　1）钢筋网全封闭支护针对巷道施工过程中经常出现掉渣空肩现象，为有效地对围岩起到保护和支撑作用，能更好地把顶网和帮网连接成一个整体，增强了钢筋网的支撑和传递力的作用，采用全封闭支护；　　2）缩小间排距由原来常规间排距800mm×800mm改为600mm×600mm。　　3）塘材笆片护帮由于煤比较松软，普通的钢筋网网格较大，煤容易外漏，在钢筋网内充

8、填塘材笆片，能更好地防止煤壁片帮。　　4）加用木垫板在锚杆托盘下加一层木垫板，能起到让压作用，增加弹性，不以致于帮部一来压，减少托盘螺冒崩掉现象。　　1、试验巷道地质情况　　刘桥一矿Ⅱ463外段机巷，以Ⅱ362钻采集中机巷Jk点向前137m为中，按方位N233°跟三煤顶板施工平距157m后，跟四煤顶板施工，与Ⅱ463外段机巷直线贯通。巷道全长630m，其中跟三煤顶板施工157m，跟四煤顶板施工473