矿井锚杆锚索联合支护应用分析
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收稿日期： 2011 － 03 － 01 1998 年毕 作者简介： 张龙江 （ 1973 —） ， 男， 黑龙江富锦人， 工程师， 业于黑龙江矿业学院， 现任新安煤矿副总工程师 。
压力， 起到了加强支护的作用。 （ 2 ） 锚杆锚索联合支护可提高锚固体的力学参 数， 改善被锚固围岩的力学性能。 （ 3 ） 锚杆锚索联合支护可提高锚固区内岩体的 峰值强度和残余强度， 提高锚固强度后， 能控制围岩 塑性区、 破碎区的发展， 巷道周围塑性区、 破碎区的 范围和巷道的表面位移有所减小， 有助于确保巷道 围岩的稳定性。 · 45·
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1． 1
巷道支护分析
锚杆支护
锚杆支护的实质是锚杆和锚固区域岩体相互作 用， 并形成统一的承载结构， 使巷道围岩强度得到强 化。随着锚杆支护工程实践的不断丰富， 适用于不 ， 同条件的锚杆支护理论相继被提出 并逐步得到发 展和完善。为了充分发挥锚杆的支护作用， 尽力扩 大锚杆支护的使用范围， 在围岩变形量大、 岩层松软 可采用多种形式的联合支 及受采动影响的巷道内， 型钢梁和金属网 ） 、 锚喷网 （ 锚 护。如锚梁网（ 锚杆、 杆、 喷浆和金属网 ） 、 锚托网 （ 锚杆、 托盘和金属网 ） 等联合支护， 以及采用桁架式锚杆和可拉伸锚杆 ， 使 锚杆的悬吊作用、 加固拱作用、 组合梁作用得以充分 发挥。 以实际巷道顶板软弱层厚 0. 3 ～ 1. 5 m 为例， 对 锚杆支护参数进行分析。 （ 1 ） 锚杆长度。 根据挤压加固作用分析， 锚杆 锚固部分并不是一定要伸入松动围岩之外的稳定岩 层中， 因此， 此种情况可选用18 mm × 1 700 mm 锚
2011 年第 4 期
中州煤炭
总第 184 期
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联合支护在沿空掘巷中的应用分析
巷道概况及煤层顶底板情况 （ 1 ） 巷道概况。新安煤矿东区 5 # 右三采块回风
外形尺寸 120 mm × 120 mm。 ③ 钢 形高强度托盘， 。 16 托梁 采用 mm 钢筋焊接而成， 宽为 100 mm， 长为 3. 7 m。④锚杆布置。靠近巷帮的顶锚杆与垂 线呈 30° 的外偏角， 其余顶锚杆与顶板垂直。 锚杆 间排距为 800 （ 900 ） mm × 800 mm。⑤锚索。从确保 巷道顶板支护安全及可靠方面考虑， 在顶板的正中 偏东 300 mm 处垂直于顶板打设 1 排锚索， 锚索规 格15. 24 mm × 8 300 mm， 锚索间距为 1 600 mm， 通过用 2. 8 m 长的槽钢将前后 2 根相连。每根锚索 1 卷在孔 用 3 卷树脂锚固剂锚固： 2 卷为 Z2360 型， 底为 K2335 型。 钻孔 28 mm， 锚固长度为 1 400 mm， 用钢板做锚索托盘。⑥金属网。顶板铺设金属 用铁丝进行连接。 网， （ 2 ） 巷帮支护。①锚杆。使用长为 2 m、 杆尾螺 并用 2 卷 纹规格为 M24 的左旋无纵筋螺纹钢锚杆， Z2340 型锚固剂进行锚固， 钻孔 30 mm， 且锚固长 度为 1 200 mm。 选用拱形高强度托盘。 ② 钢筋托 梁。用14 mm 的钢筋焊接而成， 长 2. 7 m， 宽 100 mm。③锚杆布置。每帮每排安设间排距均为 1 000 mm 的 3 根锚杆， 其中靠近顶底板的 2 根锚杆与水 其 余 锚 杆 均 按 水 平 方 向 设 置。 平线呈 10° 外 偏 角， ④金属网。巷帮铺设金属网， 用铁丝连接。
（ 责任编辑： 秦爱新）
巷道支护是为了保持巷道围岩的稳定性， 防止 巷道顶板发生垮落或过大变形。巷道掘进后一般都 常用的方法有锚杆支护和锚索支护。 根 需要支护， 据矿井实际情况， 结合锚杆锚索支护原理， 对锚杆锚 索联合支护方式进行分析探讨， 以寻求有效的支护 形式及支护参数， 确保巷道的安全使用。
杆（ 锚入深度 1. 55 m， 外露 0. 15 m） 。 （ 2 ） 锚杆间距。 根据经验公式， 锚杆长度 L 和 间距 D 的比值 M = L / D。当 M = 3 时， 加固拱厚度 T = 2 L / 3 ； M = 2 时， 加固拱厚度 T = L / 3 ； M = 1. 33 时， 加固拱厚度 T = L / 10 。因此， 从经济合理、 便于施工 又能充分支护的角度出发， 取锚杆间距 D = L / 2 ， 即 锚杆间距 0. 8 m。 这样， 在巷道顶板下部软弱层中 部形成了约 0. 5 m 的连续压缩带 （ 即加固拱 ） ， 相当 于增大了软弱层自身承载能力。 1． 2 锚索支护 锚索支护的实质就是通过锚索对被加固的岩体 限制岩体有害变形的发展， 可以明显改 施加预应力， 善围岩的应力状态， 提高围岩的自承能力， 从而保证 ［14 ］ 。 提高支护系统的整体稳定性 围岩的稳定， 巷道顶板若为层状顶板， 在锚索预应力作用下， 最下部在锚杆作用下软弱岩层中形成的压缩加固拱 带和中部煤层、 上部致密坚硬岩层一起紧固， 增加了 内聚力， 提高了支撑强度， 同时使岩层间摩擦阻力大 为增加， 这样就不会发生离层错动现象。 1． 3 锚杆锚索联合支护作用 （ 1 ） 锚杆锚索联合支护使锚杆和被锚固岩体相 形成统一的承载结构， 和钢棚共同承担围岩 互作用，
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矿井锚杆锚索联合支护应用分析
1 2 张龙江 ， 刘永发
（ 1． 龙煤矿业集团股份有限公司 双鸭山分公司新安煤矿 ， 黑龙江 双鸭山 155138 ； 2． 内蒙古益蒙矿业有限责任公司 黑城子煤矿 ， 内蒙古 锡林浩特 027217 ） 摘要：通过分析锚杆锚索联合支护作用机理及不同锚杆间距 、 不同锚索数量下的锚杆锚索联合支护效果 ， 得 出合理、 经济的锚杆间距和锚索数 ， 并阐明了锚杆锚索联合支护在井巷顶板控制中的突出效果 ， 介绍了锚索 锚杆支护的优越性得到充分体现 ， 保 与锚杆联合支护在沿空掘巷中的应用情况 。在顶帮压力较大的巷道中 ， 证了巷道支护的稳定性和回采的快速推进 。 关键词：锚杆锚索； 联合支护； 顶板控制； 围岩变形 中图分类号：TD353 文献标识码：B 文章编号：1003 － 0506 （ 2011 ） 04 － 0045 － 02
［ 1］ 袁和生． 煤矿巷道锚杆支护技术［M］． 北京： 煤炭工业出版社， 1997． ［ 2］ 何朝炯， ． 徐州： 中国矿业大学出版 郭励生． 煤巷锚杆支护［M］ 1999． 社， ［ 3］ 何满潮， 李春华． 锚索关键部位二次支护技术研究及其应用 ［J］ ． 建井技术， 2002 ， 23 （ 1 ） ： 2324． ［ 4］ 康红普． 煤巷锚杆支护成套技术研究与实践［J］． 岩石力学与 2005 ， 24 （ 21 ） ： 3 9593 964． 工程学报，
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结语
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新安煤矿东区 5 右三采块回风巷通过合理确 定支护参数， 保证了优质快速掘进， 实现月进尺 300 m 以上， 同时确保了巷道的支护效果良好 ， 有效控制 了巷道顶底板和巷帮的移近量。 实践证明， 不同的锚杆间距和锚索数量的组合 锚杆锚索联合支护的效果也有明显不同。 在 方式， 煤矿应用中， 合理、 经济的组合锚杆间距和锚索数量 尤为重要， 只有合理选取支护形式和支护参数 ， 才能 使锚杆锚索联合支护效果最为显著 。 参考文献：
# 巷与已采的 5 右二采块运输巷相隔 10 m 平行布 # 置， 该巷道位于 5 右二采块采动形成的卸压带， 巷
巷宽 4. 0 m， 巷高确定为 3. 0 m。 道布置在煤层中， # 该巷用于 5 右三采块的回风和运料。 （ 2 ） 煤层顶底板情况。 该巷所在的 5 # 煤 层 厚 3. 0 m， 煤层倾角为 6° ～ 15° 。 煤层伪顶为泥岩， 厚 0. 1 ～ 0. 2 m； 直接顶为灰黑色、 厚层状、 致密坚硬的 细砂岩及泥岩， 厚 0. 69 ～ 2. 79 m； 基本顶为灰色 粉、 # 中粒砂， 厚层状， 波状层理， 厚 2. 76 ～ 4. 95 m。5 煤 层直接底板为中、 细砂岩， 灰黑色， 厚层状， 致密坚 硬， 厚 1. 16 ～ 4. 52 m； 基本底为粉、 细砂岩， 灰白色， 厚层状， 厚 0. 80 ～ 6. 10 m。 巷道所在区域地质构造 对掘进施工影响不大。 简单， 2. 2 巷道支护参数探讨 为了确保巷道的稳定性， 减少回采过程中巷道 的维护费用， 实现快速回采， 巷道支护采用了锚杆支 护， 同时使用锚索补强， 具体参数： ① 锚杆直径。 锚 杆直径的大小对巷道围岩变形影响很大， 通过数值 模拟， 确定顶板选用22 mm 的锚杆。②锚杆长度。 在全煤巷中， 锚杆长度不应该太短， 考虑顶板岩层等 因素， 选取合理的锚杆长度， 顶板锚杆长度确定为 2. 4 m。③锚杆间距。 锚杆间距与每排锚杆的根数 密切相关， 数值模拟显示， 当顶板锚杆数量为 5 根 时， 顶板下沉量与锚杆数量为 3 根时相比减少了 17 mm， 支护状况得到很大改善， 而顶板锚杆的数量增 顶板下沉量仅减少 3. 5 mm， 由此可见， 加到 7 根时， 每排 5 根锚杆是最经济、 合理的； 结合巷道宽度， 并 考虑减 小 煤 帮 的 受 力， 确 定 顶 板 锚 杆 间 距 为 900 mm。④锚杆排距。 根据数值模拟结果进行分析取 从而选取最为经济合理的排距为 800 mm。⑤ 锚 值， 索长度。根据基本顶的位置、 厚度及巷道顶煤厚度， 选取锚索长度为 8 300 mm、 锚索间距为 1 600 mm。 ⑥锚固方式。为确保锚固的可靠性， 锚杆、 锚索均采 用高强树脂锚固。 2. 3 支护方案设计 （ 1 ） 顶板支护。①锚杆。 杆体为左旋无纵筋螺 纹钢筋， 长度为 2. 4 m， 杆尾的螺纹规格是 M24 ， 使 用 2 卷树脂锚固剂， 分别为 Z2360 型与 K2335 型， 锚 钻孔 29 mm。 ② 托盘。 采用拱 固长度 1 200 mm， · 46·
压力， 起到了加强支护的作用。 （ 2 ） 锚杆锚索联合支护可提高锚固体的力学参 数， 改善被锚固围岩的力学性能。 （ 3 ） 锚杆锚索联合支护可提高锚固区内岩体的 峰值强度和残余强度， 提高锚固强度后， 能控制围岩 塑性区、 破碎区的发展， 巷道周围塑性区、 破碎区的 范围和巷道的表面位移有所减小， 有助于确保巷道 围岩的稳定性。 · 45·
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巷道支护分析
锚杆支护
锚杆支护的实质是锚杆和锚固区域岩体相互作 用， 并形成统一的承载结构， 使巷道围岩强度得到强 化。随着锚杆支护工程实践的不断丰富， 适用于不 ， 同条件的锚杆支护理论相继被提出 并逐步得到发 展和完善。为了充分发挥锚杆的支护作用， 尽力扩 大锚杆支护的使用范围， 在围岩变形量大、 岩层松软 可采用多种形式的联合支 及受采动影响的巷道内， 型钢梁和金属网 ） 、 锚喷网 （ 锚 护。如锚梁网（ 锚杆、 杆、 喷浆和金属网 ） 、 锚托网 （ 锚杆、 托盘和金属网 ） 等联合支护， 以及采用桁架式锚杆和可拉伸锚杆 ， 使 锚杆的悬吊作用、 加固拱作用、 组合梁作用得以充分 发挥。 以实际巷道顶板软弱层厚 0. 3 ～ 1. 5 m 为例， 对 锚杆支护参数进行分析。 （ 1 ） 锚杆长度。 根据挤压加固作用分析， 锚杆 锚固部分并不是一定要伸入松动围岩之外的稳定岩 层中， 因此， 此种情况可选用18 mm × 1 700 mm 锚
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联合支护在沿空掘巷中的应用分析
巷道概况及煤层顶底板情况 （ 1 ） 巷道概况。新安煤矿东区 5 # 右三采块回风
外形尺寸 120 mm × 120 mm。 ③ 钢 形高强度托盘， 。 16 托梁 采用 mm 钢筋焊接而成， 宽为 100 mm， 长为 3. 7 m。④锚杆布置。靠近巷帮的顶锚杆与垂 线呈 30° 的外偏角， 其余顶锚杆与顶板垂直。 锚杆 间排距为 800 （ 900 ） mm × 800 mm。⑤锚索。从确保 巷道顶板支护安全及可靠方面考虑， 在顶板的正中 偏东 300 mm 处垂直于顶板打设 1 排锚索， 锚索规 格15. 24 mm × 8 300 mm， 锚索间距为 1 600 mm， 通过用 2. 8 m 长的槽钢将前后 2 根相连。每根锚索 1 卷在孔 用 3 卷树脂锚固剂锚固： 2 卷为 Z2360 型， 底为 K2335 型。 钻孔 28 mm， 锚固长度为 1 400 mm， 用钢板做锚索托盘。⑥金属网。顶板铺设金属 用铁丝进行连接。 网， （ 2 ） 巷帮支护。①锚杆。使用长为 2 m、 杆尾螺 并用 2 卷 纹规格为 M24 的左旋无纵筋螺纹钢锚杆， Z2340 型锚固剂进行锚固， 钻孔 30 mm， 且锚固长 度为 1 200 mm。 选用拱形高强度托盘。 ② 钢筋托 梁。用14 mm 的钢筋焊接而成， 长 2. 7 m， 宽 100 mm。③锚杆布置。每帮每排安设间排距均为 1 000 mm 的 3 根锚杆， 其中靠近顶底板的 2 根锚杆与水 其 余 锚 杆 均 按 水 平 方 向 设 置。 平线呈 10° 外 偏 角， ④金属网。巷帮铺设金属网， 用铁丝连接。
（ 责任编辑： 秦爱新）
巷道支护是为了保持巷道围岩的稳定性， 防止 巷道顶板发生垮落或过大变形。巷道掘进后一般都 常用的方法有锚杆支护和锚索支护。 根 需要支护， 据矿井实际情况， 结合锚杆锚索支护原理， 对锚杆锚 索联合支护方式进行分析探讨， 以寻求有效的支护 形式及支护参数， 确保巷道的安全使用。
杆（ 锚入深度 1. 55 m， 外露 0. 15 m） 。 （ 2 ） 锚杆间距。 根据经验公式， 锚杆长度 L 和 间距 D 的比值 M = L / D。当 M = 3 时， 加固拱厚度 T = 2 L / 3 ； M = 2 时， 加固拱厚度 T = L / 3 ； M = 1. 33 时， 加固拱厚度 T = L / 10 。因此， 从经济合理、 便于施工 又能充分支护的角度出发， 取锚杆间距 D = L / 2 ， 即 锚杆间距 0. 8 m。 这样， 在巷道顶板下部软弱层中 部形成了约 0. 5 m 的连续压缩带 （ 即加固拱 ） ， 相当 于增大了软弱层自身承载能力。 1． 2 锚索支护 锚索支护的实质就是通过锚索对被加固的岩体 限制岩体有害变形的发展， 可以明显改 施加预应力， 善围岩的应力状态， 提高围岩的自承能力， 从而保证 ［14 ］ 。 提高支护系统的整体稳定性 围岩的稳定， 巷道顶板若为层状顶板， 在锚索预应力作用下， 最下部在锚杆作用下软弱岩层中形成的压缩加固拱 带和中部煤层、 上部致密坚硬岩层一起紧固， 增加了 内聚力， 提高了支撑强度， 同时使岩层间摩擦阻力大 为增加， 这样就不会发生离层错动现象。 1． 3 锚杆锚索联合支护作用 （ 1 ） 锚杆锚索联合支护使锚杆和被锚固岩体相 形成统一的承载结构， 和钢棚共同承担围岩 互作用，
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总第 184 期
矿井锚杆锚索联合支护应用分析
1 2 张龙江 ， 刘永发
（ 1． 龙煤矿业集团股份有限公司 双鸭山分公司新安煤矿 ， 黑龙江 双鸭山 155138 ； 2． 内蒙古益蒙矿业有限责任公司 黑城子煤矿 ， 内蒙古 锡林浩特 027217 ） 摘要：通过分析锚杆锚索联合支护作用机理及不同锚杆间距 、 不同锚索数量下的锚杆锚索联合支护效果 ， 得 出合理、 经济的锚杆间距和锚索数 ， 并阐明了锚杆锚索联合支护在井巷顶板控制中的突出效果 ， 介绍了锚索 锚杆支护的优越性得到充分体现 ， 保 与锚杆联合支护在沿空掘巷中的应用情况 。在顶帮压力较大的巷道中 ， 证了巷道支护的稳定性和回采的快速推进 。 关键词：锚杆锚索； 联合支护； 顶板控制； 围岩变形 中图分类号：TD353 文献标识码：B 文章编号：1003 － 0506 （ 2011 ） 04 － 0045 － 02
［ 1］ 袁和生． 煤矿巷道锚杆支护技术［M］． 北京： 煤炭工业出版社， 1997． ［ 2］ 何朝炯， ． 徐州： 中国矿业大学出版 郭励生． 煤巷锚杆支护［M］ 1999． 社， ［ 3］ 何满潮， 李春华． 锚索关键部位二次支护技术研究及其应用 ［J］ ． 建井技术， 2002 ， 23 （ 1 ） ： 2324． ［ 4］ 康红普． 煤巷锚杆支护成套技术研究与实践［J］． 岩石力学与 2005 ， 24 （ 21 ） ： 3 9593 964． 工程学报，
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新安煤矿东区 5 右三采块回风巷通过合理确 定支护参数， 保证了优质快速掘进， 实现月进尺 300 m 以上， 同时确保了巷道的支护效果良好 ， 有效控制 了巷道顶底板和巷帮的移近量。 实践证明， 不同的锚杆间距和锚索数量的组合 锚杆锚索联合支护的效果也有明显不同。 在 方式， 煤矿应用中， 合理、 经济的组合锚杆间距和锚索数量 尤为重要， 只有合理选取支护形式和支护参数 ， 才能 使锚杆锚索联合支护效果最为显著 。 参考文献：
# 巷与已采的 5 右二采块运输巷相隔 10 m 平行布 # 置， 该巷道位于 5 右二采块采动形成的卸压带， 巷
巷宽 4. 0 m， 巷高确定为 3. 0 m。 道布置在煤层中， # 该巷用于 5 右三采块的回风和运料。 （ 2 ） 煤层顶底板情况。 该巷所在的 5 # 煤 层 厚 3. 0 m， 煤层倾角为 6° ～ 15° 。 煤层伪顶为泥岩， 厚 0. 1 ～ 0. 2 m； 直接顶为灰黑色、 厚层状、 致密坚硬的 细砂岩及泥岩， 厚 0. 69 ～ 2. 79 m； 基本顶为灰色 粉、 # 中粒砂， 厚层状， 波状层理， 厚 2. 76 ～ 4. 95 m。5 煤 层直接底板为中、 细砂岩， 灰黑色， 厚层状， 致密坚 硬， 厚 1. 16 ～ 4. 52 m； 基本底为粉、 细砂岩， 灰白色， 厚层状， 厚 0. 80 ～ 6. 10 m。 巷道所在区域地质构造 对掘进施工影响不大。 简单， 2. 2 巷道支护参数探讨 为了确保巷道的稳定性， 减少回采过程中巷道 的维护费用， 实现快速回采， 巷道支护采用了锚杆支 护， 同时使用锚索补强， 具体参数： ① 锚杆直径。 锚 杆直径的大小对巷道围岩变形影响很大， 通过数值 模拟， 确定顶板选用22 mm 的锚杆。②锚杆长度。 在全煤巷中， 锚杆长度不应该太短， 考虑顶板岩层等 因素， 选取合理的锚杆长度， 顶板锚杆长度确定为 2. 4 m。③锚杆间距。 锚杆间距与每排锚杆的根数 密切相关， 数值模拟显示， 当顶板锚杆数量为 5 根 时， 顶板下沉量与锚杆数量为 3 根时相比减少了 17 mm， 支护状况得到很大改善， 而顶板锚杆的数量增 顶板下沉量仅减少 3. 5 mm， 由此可见， 加到 7 根时， 每排 5 根锚杆是最经济、 合理的； 结合巷道宽度， 并 考虑减 小 煤 帮 的 受 力， 确 定 顶 板 锚 杆 间 距 为 900 mm。④锚杆排距。 根据数值模拟结果进行分析取 从而选取最为经济合理的排距为 800 mm。⑤ 锚 值， 索长度。根据基本顶的位置、 厚度及巷道顶煤厚度， 选取锚索长度为 8 300 mm、 锚索间距为 1 600 mm。 ⑥锚固方式。为确保锚固的可靠性， 锚杆、 锚索均采 用高强树脂锚固。 2. 3 支护方案设计 （ 1 ） 顶板支护。①锚杆。 杆体为左旋无纵筋螺 纹钢筋， 长度为 2. 4 m， 杆尾的螺纹规格是 M24 ， 使 用 2 卷树脂锚固剂， 分别为 Z2360 型与 K2335 型， 锚 钻孔 29 mm。 ② 托盘。 采用拱 固长度 1 200 mm， · 46·