锚网, 锚索联合支护在高地应力软岩巷道中的应用

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1、锚网、锚索联合支护在高地应力软岩巷道中的应用王永祥（平顶山工业职业技术学院，河南平顶山，467001）摘要：针对平煤天安五矿三水平高地应力软岩巷道支护难题，分析了巷道变形破坏原因，并确定了锚网喷及锚索联合支护方案、技术参数和施工方法，通过改进施工工艺和强化工程质量管理，有效地控制了巷道剧烈变形，取得了良好的支护效果。关键词：地应力软岩巷道支护技术1矿井概况平煤天安五矿现实际年生产能力在200万t以上，开采深度已超千米，地质条件复杂，尤其是在锅底山断层附近，构造应力变化无常，严重影响各类巷道的支护质量。因为该矿在三水平（－650m

2、）已二扩大采区应用的U型钢可缩支架或普通锚喷支护形式已不能有效控制巷道的剧烈变形，对巷道的正常使用造成严重影响。为此，在己二轨道下山合理采用锚网、锚索联合支护形式，科学确定支护参数，并组织及时施工，配合巷道收敛在线监测与控制，有效保证了巷道顶板下沉不离层，两帮移近不松动，取得了良好的支护效果和经济效益。2巷道概况及破坏原因2．1巷道概况五矿三水平己二轨道下山标高为-650~-800m，巷道设计净宽4800mm，净高4100mm，全长960m，下山坡度9°，原设计支护形式为锚网喷，普通螺纹钢φ20×2200mm树脂锚杆，间排距70

3、0mm×700mm，φ4mm冷拔丝网，网孔规格80mm×80mm，Z2335树脂药卷，有效锚固长度1.2m，喷厚120mm。巷道沿己14煤层（厚度400mm）布置，岩层倾角8~11°，己14煤层顶、底板岩性为泥岩，节理发育，结构面光滑，易风化，无含水。其中己14煤层顶板泥岩厚度8m，直接顶为厚度4m左右的细砂岩及砂质泥岩互层，整体性好，成层稳定。2.2巷道破坏原因分析该巷在穿过己14煤层顶底板段，设点观测巷道变形情况，巷道变形量曲线见图1。连续4个月观测发现，巷道平均累计变形量达200mm，且变形速度增长较快，具体见巷道变形量曲

4、线1。后来进行了锚索加固支护，变形速度有所减缓，但仍持续发生变形破坏，见观测曲线2。目前该巷道变形最严重处，由设计净宽4800mm缩小到2800mm，变形量高达2000mm，巷道其它各处皆遭不同程度的破坏，现仍处于变形过程中。时间/month123456050100150200变形量/mm曲线1曲线2图1巷道变形量曲线根据对己二轨道下山破坏状态的深入调查和分析，认为其破坏原因主要表现在下列两个方面：（1）围岩岩性差，承载能力低。由于巷道所处地层的岩性为泥岩，强度低，抵抗变形能力较差，且节理发育、结构面光滑，在巷道开掘过程中，易受

5、爆破震动而发生断裂和垮落，加之地应力的作用，导致围岩在短时间内形成较大的松动圈，因此矿压显现严重。（2）高地应力作用，加速了松动圈的扩展。由于埋深较大，作用于巷道的垂直应力和水平应力相应增大。在高地应力作用下，软岩产生塑性变形的速度加快，随高地应力长时间的持续作用，围岩松动圈将逐步扩大，若支护不及时或支护刚度不足，则不能有效地控制松动圈扩大的趋势，在松动圈范围进一步扩展的同时，将诱导地应力在开掘空间集中显现，反映为更大的压力使支护失稳，从而造成巷道破坏。3支护设计3.1支护方案在巷道破坏原因分析基础上，经有关专家论证，认为采用锚

6、网喷及锚索联合支护形式，通过提高锚索支护的及时性和提高锚索的密集系数，增加对围岩的约束力，进行补强和扩大锚网喷组合拱的作用范围，进一步提高组合拱抵抗变形的能力，将有效地实现高地应力向围岩深部转移，从而达到理想的支护效果。3.2支护参数确定锚网喷支护参数按原设计参数，锚杆材质改为左旋无纵肋等强锚杆。锚索支护参数采用工程类比法并按悬吊理论计算，其结果如下：锚索长度为7m，间排距为2000mm×2100mm；锚固力200kN；预应力：70kN4支护施工4.1施工方案根据施工队伍的现状和现有装备情况，结合巷道所处岩层的特性，采取锚网喷与

7、锚索联合支护方案。为做到及时支护，有效地控制巷道变形，防止松动压力产生，可通过改进施工工艺和强化工程质量管理等手段，以达到预期支护效果。本工程采用YT-28型风钻打眼，P-60B型耙斗机装岩，JY-4A型绞车牵引2台1t矿车串车提升，P-V型喷浆机喷射混凝土，两台2×30kW对旋风机配φ800mm胶质风筒向工作面压入通风。4.2施工方法采取“两掘一喷”的方法组织施工，“三八”制作业，浅眼小循环，有效进尺控制在1.0m，严格控制光爆措施，放炮前采用超前支护控制巷道顶板，巷道断面的上、下部位采用分次装药分次起爆。一掘一锚网，并使其紧

8、跟工作面，耙斗机前的巷道拱部喷射混凝土一次达到成巷标准，巷道墙部的混凝土待耙斗机推进后及时补喷。锚索的安装紧随耙斗机后，此时，应注意控制耙斗机至工作面的距离和一次推进耙斗机的距离，以确保锚索的预应力不低于设计値。4.3施工工艺因巷道顶板破碎，采用超前锚杆（管缝式