锚网索支护在高应力破碎软岩巷道中的应用

泉店煤矿地 质 构 造 较 为 复 杂， 巷道 处 于 埋 深 约 600 m 的厚冲积层薄基岩带， 围 岩岩 性 以 泥岩、 砂质 泥岩为主， 且 层 理、 节 理发 育， 岩 层 倾 角 20° ～ 43° ， 一条落差为 0 ～ 75 m 的 断 层 ( DF04 ) 贯 穿 井田东 西。 矿井东 翼 的 － 540 m 水平的 轨 道、 胶带 大 巷 处 于 断 、 ， 层多 次生构造发育区域 落差不等的断层构造带有 断层 100 多条。巷道围岩软而松散， 应力集中 强 烈， 支护 困 难。 初 期 采 用 传 统 锚 网 索 支 护、 架可缩性 36U 型钢棚支护， 并不断提高支护材质 强 度; 但 受 断 层构造和岩层面滑 动 的 剪切 力 影响， 围 岩 的高应力 多次不均匀分布， 造成巷道压力大 ( 现 场 实 测 2. 5 m 长地应力锚杆 显 示 的 围 岩 应力 局 部 达 11. 5 MPa ) ， 破坏严重。具体 表 现 为: 巷道底 鼓， 帮 压 大 ( 巷道 2 个底角内缩严重) ， 顶 板 压力 大， 且 持 续 时 间 长。 根 据软岩巷道变形破坏力学机制， 建立了力学模型， 最 终选择以主动支护( 锚网索 耦 合 支护 ) 为 切 入 点， 对 巷道进行二次锚网索 耦 合 支护， 并 在 施工过程 中 优 化了一次支护与二次支护的技术参数。
2012 年第 9 期
中州煤炭
总第 201 期
锚 网 索 支护 在 高 应力 破 碎软 岩 巷 道 中 的 应 用
梁世元， 渠继刚
( 河南神火兴隆矿业有限责任公司 泉店煤矿， 河南 许昌 461141 )
摘要: 基于软岩巷道变形破坏力学机制， 分析了泉店煤 矿深 部 破碎 围岩 巷 道 支护 情况， 在 一 次 锚 网索 支护的 基础上进行了二次锚网索耦合支护， 有针对性地对原有支护体进行了结构补偿， 有效抑制了巷道围岩的离 层 及变形， 确保了巷道支护的安全。 关键词: 二次支护; 软岩巷道; 释压空间; 耦合支护 中图分类号: TD353 文献标志码: B 文章编号: 1003 － 0506 ( 2012 ) 09 － 0068 － 02
不明显， 最大累计达 60 mm。30 ～ 40 d 内 巷道 相 对 较为稳定。40 d 后 出 现 一 个较 大 的 增 长 值， 直到巷 道失稳破坏。从以 上 分析 看， 二 次 锚 喷 支护 错 过 掘 进影响期则与掘进面的距 离 不 要 小于 60 m， 考虑 围 岩地质条件的变化 及 施工 因 素， 二 次 支护 以 滞 后 掘 进面 40 ～ 80 m 为宜; 从时 间上 看， 第 2 次 锚 喷 支护 滞后时间以 25 ～ 45 d 为宜。
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支护原理Biblioteka Baidu
( 1 ) 锚喷支护。将 锚杆锚 入 远 端 相 对 稳 定 的 岩 体， 锚住失稳的岩体， 锚杆 将 网片 压 紧， 形成一个整 体承重， 网片的作用 是 将 锚杆 的 点 支护 变 成 所 有 锚 杆集体承重的面支护。喷射混凝土的主要作用是封 闭围岩， 防止围岩风化， 另一方面混凝土本身也起到 ［1 ］ 了承重的作用 。 ( 2 ) 耦合支护。 通过 支护 体 与 围 岩 的 耦 合， 限 制围岩由于塑性大 产生的 变形 不 协 调 部 位， 在 巷道 稳定耦合支护共同 作用 过程 中， 实 现 支护 体 与 围 岩 、 。 的一体化 荷载 的 均 匀 化 刚 度 耦 合 支护 体 能 对 围 岩结构面不连续变形 部 位 进 行 加 强 支护， 以防止围 岩个别部位发生有 害 的 变形 损 伤 结 构 耦 合， 充分释 放膨胀能等非线性 能 量， 最 大 限 度 地 保 护 围 岩 承载 ［2 ］ 能力强 度 。 锚 网索 耦 合 支护 就是 针 对软岩 巷道 的围岩由于塑性大 而 产生的 变形 不 协 调 部 位， 通过 锚网与围岩以及锚索与关键部位支护的耦合而使其 变形协调， 从而限制围岩产生有害的变形损伤， 实现 支护一体化、 荷载均匀化， 达到巷道稳定的目的。软 岩巷道实现耦合支护的基本特征在于巷道围岩与支 刚度及结构上的耦合。 护体在强度、
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2012 年第 9 期
梁世元， 等: 锚网索支护在高应力破碎软岩巷道中的应用
总第 201 期
次支护后巷道围岩 受 力 已 基 本 平 衡， 但由于受断层 构造和附近巷道的 采 动 影响， 巷道 围 岩 的高应力 再 次重新分布。针对此， 预留 了 80 mm 收 缩 空 间 作 为 一次支护的压力释放空间即释压空间。一次支护设 计净断面为 5 000 mm × 4 100 mm( 净宽 × 净高) ， 二 次支护的毛断面为 4 840 mm × 4 020 mm( 毛宽 × 毛 高) 。释压空间能够 在 一 次 支护 的基 础 上 使 高地应 力适量释放并均匀 分布， 使 巷道 围 岩 变形 处 于 临界 破坏状态。此时， 进行二次高强度锚网索耦合支护。
收稿日期: 2012 － 04 － 23 2007 年 作者简介: 梁世元 ( 1982 —) ， 男， 山东 烟 台 人， 助 理工程 师， 毕业于中国矿业大学， 现从事矿山压力与采煤工艺方面的研究。
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支护方案
根 据 巷道支护 的分析 和 施工 现 场 的 实 际情况， 采用了二次锚网索耦合支护技术。第 1 次采用 20 mm × 2 400 mm 锚杆 + 锚 网 + 18. 9 mm × 8 000 mm 锚索进行 锚 喷 支护， 等到 巷道 压力 适 当 释 放 后 再采用 20 mm × 3 000 mm 锚杆 + 锚 网 + 18. 9 mm × 8 000 mm 锚索进行 第 2 次 锚 喷 支护。 虽然 一
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巷道破坏形式
巷道掘进 1 个月内( 距掘进面 60 ～ 100 m ) 压力 显现较为平稳， 之 后 压力 显 现 明 显， 破 坏 特征 为: ① 局部 两 帮 墙 体 内 移 量 达 1 800 mm， 顶 板 下沉量 达 800 mm， 底 鼓 500 mm; ② 底 鼓 明 显， 出现墙体和拱 基剪切破坏， 表现为巷道支护体失稳; ③受层面滑动 影响， 在拱肩部出现线性剪切破坏; ④拱顶和肩部出 现鼓出性破坏， 表现为支护强度不够。