锚网索耦合支护技术在深部磷矿软岩巷道的应用
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全 生产创造 了条件 。
关 键 词 ： 岩巷 道 ； 网索耦合 支护 ； 软 锚 数值 模拟 中 图分 类号 ： ＴＶ５４ 文 献标识 码 ： 文章编 号 ：ｏ４ ５ １ （Ｏ １ １一 １７ ４ ５ Ｂ １ｏ— ７ ６２ １） ２ Ｏ ２一Ｏ
随着矿 山开采深 度的不 断增加 ， 工程灾害 日趋增 多， 对深部资源的安全高效开采造成了巨大威胁 。由于 深部 巷道所 处 的复 杂地质 力 学环境 ， 用浅部 的常规设 沿 计方法已难以适应工程设计的要求。因此 ， 必须针对深 部巷道 围 岩条件 及其 力学 特性 ， 采用 合 理 的设 计方 法 和 控制技术 ， 才能保证 巷道 围岩的稳定性＿ ］ 】 。通过工程 ≈
作者简介 ： 程宏 （９ １ ， （ １７ 一 男 汉族 ）河北 尚义人 ， ） ， 工程师 ， 事采矿工程方面的研究工作 现从
１８ ２
西部探 矿工程
２１ ０ １年第 ｔ ２期
呈 散体状 结构 。向巷 道 内臌 出变 形较 为严重 ， 致使 帮部
网的刚度 ， 限制 了围岩 的过度 变形 。网与 网之间逐 扣连
石 的 完整性 不好 ， 理 裂 隙 发育 ， 于 不稳 固矿 体 。需 节 属
河 北省 矾 山磷位 于张 家 口市涿 鹿县境 内， 是我 国北 方 最大 的化 工矿 山 企 业 ， 生 产 磷矿 石 １０ ０ｔ 年 ２ ×１ 。该 矿 ４ ９ 水 平 大 巷全 长 ７ ８ 于 ２０ １ｍ ３ ｍ， ０ ７年 开 工 掘进 ， 期
要采用顶板支护来保障安全生产作业。 ２ 巷道 变形 特征 及机 理分 析
２ １ 原支 护形 式 ．
间由于巷道底臌和变形量大 ， 进行了两次返修 。随着开
采 扰动 的影 响 ， 道 围岩大 变形 、 地压 、 支 护等现 象 巷 大 难
百度文库
越来越严重 ， 给围岩稳定性控制带来很大难度 。 １ ２ 工程地 质条 件 ． ４９ １ｍ水平大巷位于矿体 下盘脉外 的黑 云母磷 灰 石岩中， 且黑云母含量较高 ， 层理发育， 掘进时容易出现 冒顶 、 片帮现象 ， 为中等稳固类型， 巷道掘进时应及时支
护。
断面采用直墙三心拱形 ， 原设计采用锚网喷支护形 式 ， 护 参数 如 下 ：１顶 部锚 杆 采用 １Ｉ ９０ 支 （） ６ ５ｍｍ 的 １ 砂浆螺纹钢锚杆， 帮部采用 １Ｌ ７０ ｍ砂浆螺纹钢 ６ １５ ｍ 锚杆 ， 间排距 均为 ９ ０ ０ ｍｍ。 （） 层厚 度 ９ｍｍ， ２喷 ０ ３次完 成。
２ ２ 巷 道变 形特 征 ． 从 已掘 巷道 的变形 情况来 看 ， 道矿压 显现 极为强 巷 烈， 主要 表现 在 以下 几个 方面 ：
４ ９ 水平 大 巷 所 处 地 层 走 向 Ｎ６。 倾 角 ４ 。 １ｍ ０Ｅ， １～ ２ 。平 均 ３。大 巷掘进 方 向和岩层走 向方 向基本 一致 。 ６， Ｏ，
喷层开裂脱落 ， 锚网出露 ， 蠕变变形趋势明显。 （） ３楔体 冒落 。在 断层 带 附 近 ， 由于巷 道 顶 板受 几 组节理切割形成楔体 冒落 ， 或出现台阶状变形现象 。 ２ ３ 巷道变 形破坏 机理 分析 ． 根据 现场 调研 、 内试 验 、 场测试 及理论 分析 ， 室 现 巷 道 变形 破坏 的机理 主要有 以下几 个方 面 ：
破坏的原因及机理分析人手 ， 提出锚 网索耦合支护设计 方 案 ， 功 应用 于现 场 ， 矿井 安全 生产 提供 理论 指导 。 成 为 １ 工 程概 况及 工程 地质 条件
１ １ 工程 概况 ．
面光滑， 一般不含水 ， 没有胶结物。 巷道 围 岩 强 度 普 遍 较 低 ， 轴 极 限抗 压 强 度 单 ４． ６ ａ抗拉 强 度仅 有 ２ ７６ ａ坚 固性 系 数 ｌ一 ９ ７ＭＰ ， ． ２ＭＰ ， 厂 ５ ， ～７ 块状结 构 ， 属脆 性 岩 石 。掘 进 巷道 顶 板 出 现 了块 状 楔形 的不 稳 固岩 体 。总 体来 说 ， 板 岩石 坚 硬 ， 岩 顶 但
２１ 年第 １ 期 ０１ ２
西部探矿工程
１７ ２
锚 网索耦 合 支 护 技 术在 深 部 磷 矿 软岩 巷道 的应 用
程 宏
（ 河北 省 矾 山磷矿 ， 河北 张家 口 ０ ５ ４ ） ７ ６ １
摘 要： 河北省矾 山磷矿 ４９ １ｍ水平大巷埋深超过 ３ ０ 且受到工作 面回采的扰动 ， ５ｍ， 巷道支护非常困 难 。通过 对 该矿 工程地 质调 查 与分析 ， 确定 了矿 ４ ９ 水平 大巷 的破 坏 原 因， 究 了深部 软 岩巷 道 的 １ｍ 研 变形破坏机理 ， 确定了该巷道的复合型变形力学机制 ， 并结合数值模拟结果， 出了锚 网索耦合 支护 提 方案 。应用结果表明： 该方案可以充分发挥锚 网索的耦合支护作 用， 有效控制巷道 变形， 为矿 井的安
巷道局部围岩破碎 、 层理发育。所掘进区域地质构造较 为简单 ， 局部发育有小断层或挤压破碎带 ， 延伸较短。
＊ 收 稿 日期 ：０ １０－３ ２ １－３０ 修 回 日期 ：０ １０ —７ ２ １ —３１
（） １巷道围岩变形量大。在 ３个月观测期内， 巷道 采用 原有 的支 护形式 ， 整体 的变 形 量较 大 ， 帮 收敛 量 两 最大达 ３ ０ ５ｍ 最大底臌量达 ４０ ０ ｍ 最 ０ ～４０ ｍ； ０ ～５０ ｍ， 大底臌速率达到 ６６ ／ 。 ．ｍｍ ｄ （） ２巷道两帮内挤臌 出。巷道两 帮由于岩性软弱，
实 例 ， 用 锚 网索耦 合 支 护设 计 思 想 ， 软 岩 巷道 变 形 运 从
１ ３ 工 程岩体 特性 ．
从巷 道初期 掘进 揭露 岩性来 看 ， 石 的节理裂 隙较 岩
发育 ， 节理面成不规则 的 Ｘ形分布， 节理面的平面距离
在 ０８ ｍ 之 间 ， 向的深度 在 ０ ８ ｌ 之 间 。节 理 ． ～２ 纵 ．～ ｍ
关 键 词 ： 岩巷 道 ； 网索耦合 支护 ； 软 锚 数值 模拟 中 图分 类号 ： ＴＶ５４ 文 献标识 码 ： 文章编 号 ：ｏ４ ５ １ （Ｏ １ １一 １７ ４ ５ Ｂ １ｏ— ７ ６２ １） ２ Ｏ ２一Ｏ
随着矿 山开采深 度的不 断增加 ， 工程灾害 日趋增 多， 对深部资源的安全高效开采造成了巨大威胁 。由于 深部 巷道所 处 的复 杂地质 力 学环境 ， 用浅部 的常规设 沿 计方法已难以适应工程设计的要求。因此 ， 必须针对深 部巷道 围 岩条件 及其 力学 特性 ， 采用 合 理 的设 计方 法 和 控制技术 ， 才能保证 巷道 围岩的稳定性＿ ］ 】 。通过工程 ≈
作者简介 ： 程宏 （９ １ ， （ １７ 一 男 汉族 ）河北 尚义人 ， ） ， 工程师 ， 事采矿工程方面的研究工作 现从
１８ ２
西部探 矿工程
２１ ０ １年第 ｔ ２期
呈 散体状 结构 。向巷 道 内臌 出变 形较 为严重 ， 致使 帮部
网的刚度 ， 限制 了围岩 的过度 变形 。网与 网之间逐 扣连
石 的 完整性 不好 ， 理 裂 隙 发育 ， 于 不稳 固矿 体 。需 节 属
河 北省 矾 山磷位 于张 家 口市涿 鹿县境 内， 是我 国北 方 最大 的化 工矿 山 企 业 ， 生 产 磷矿 石 １０ ０ｔ 年 ２ ×１ 。该 矿 ４ ９ 水 平 大 巷全 长 ７ ８ 于 ２０ １ｍ ３ ｍ， ０ ７年 开 工 掘进 ， 期
要采用顶板支护来保障安全生产作业。 ２ 巷道 变形 特征 及机 理分 析
２ １ 原支 护形 式 ．
间由于巷道底臌和变形量大 ， 进行了两次返修 。随着开
采 扰动 的影 响 ， 道 围岩大 变形 、 地压 、 支 护等现 象 巷 大 难
百度文库
越来越严重 ， 给围岩稳定性控制带来很大难度 。 １ ２ 工程地 质条 件 ． ４９ １ｍ水平大巷位于矿体 下盘脉外 的黑 云母磷 灰 石岩中， 且黑云母含量较高 ， 层理发育， 掘进时容易出现 冒顶 、 片帮现象 ， 为中等稳固类型， 巷道掘进时应及时支
护。
断面采用直墙三心拱形 ， 原设计采用锚网喷支护形 式 ， 护 参数 如 下 ：１顶 部锚 杆 采用 １Ｉ ９０ 支 （） ６ ５ｍｍ 的 １ 砂浆螺纹钢锚杆， 帮部采用 １Ｌ ７０ ｍ砂浆螺纹钢 ６ １５ ｍ 锚杆 ， 间排距 均为 ９ ０ ０ ｍｍ。 （） 层厚 度 ９ｍｍ， ２喷 ０ ３次完 成。
２ ２ 巷 道变 形特 征 ． 从 已掘 巷道 的变形 情况来 看 ， 道矿压 显现 极为强 巷 烈， 主要 表现 在 以下 几个 方面 ：
４ ９ 水平 大 巷 所 处 地 层 走 向 Ｎ６。 倾 角 ４ 。 １ｍ ０Ｅ， １～ ２ 。平 均 ３。大 巷掘进 方 向和岩层走 向方 向基本 一致 。 ６， Ｏ，
喷层开裂脱落 ， 锚网出露 ， 蠕变变形趋势明显。 （） ３楔体 冒落 。在 断层 带 附 近 ， 由于巷 道 顶 板受 几 组节理切割形成楔体 冒落 ， 或出现台阶状变形现象 。 ２ ３ 巷道变 形破坏 机理 分析 ． 根据 现场 调研 、 内试 验 、 场测试 及理论 分析 ， 室 现 巷 道 变形 破坏 的机理 主要有 以下几 个方 面 ：
破坏的原因及机理分析人手 ， 提出锚 网索耦合支护设计 方 案 ， 功 应用 于现 场 ， 矿井 安全 生产 提供 理论 指导 。 成 为 １ 工 程概 况及 工程 地质 条件
１ １ 工程 概况 ．
面光滑， 一般不含水 ， 没有胶结物。 巷道 围 岩 强 度 普 遍 较 低 ， 轴 极 限抗 压 强 度 单 ４． ６ ａ抗拉 强 度仅 有 ２ ７６ ａ坚 固性 系 数 ｌ一 ９ ７ＭＰ ， ． ２ＭＰ ， 厂 ５ ， ～７ 块状结 构 ， 属脆 性 岩 石 。掘 进 巷道 顶 板 出 现 了块 状 楔形 的不 稳 固岩 体 。总 体来 说 ， 板 岩石 坚 硬 ， 岩 顶 但
２１ 年第 １ 期 ０１ ２
西部探矿工程
１７ ２
锚 网索耦 合 支 护 技 术在 深 部 磷 矿 软岩 巷道 的应 用
程 宏
（ 河北 省 矾 山磷矿 ， 河北 张家 口 ０ ５ ４ ） ７ ６ １
摘 要： 河北省矾 山磷矿 ４９ １ｍ水平大巷埋深超过 ３ ０ 且受到工作 面回采的扰动 ， ５ｍ， 巷道支护非常困 难 。通过 对 该矿 工程地 质调 查 与分析 ， 确定 了矿 ４ ９ 水平 大巷 的破 坏 原 因， 究 了深部 软 岩巷 道 的 １ｍ 研 变形破坏机理 ， 确定了该巷道的复合型变形力学机制 ， 并结合数值模拟结果， 出了锚 网索耦合 支护 提 方案 。应用结果表明： 该方案可以充分发挥锚 网索的耦合支护作 用， 有效控制巷道 变形， 为矿 井的安
巷道局部围岩破碎 、 层理发育。所掘进区域地质构造较 为简单 ， 局部发育有小断层或挤压破碎带 ， 延伸较短。
＊ 收 稿 日期 ：０ １０－３ ２ １－３０ 修 回 日期 ：０ １０ —７ ２ １ —３１
（） １巷道围岩变形量大。在 ３个月观测期内， 巷道 采用 原有 的支 护形式 ， 整体 的变 形 量较 大 ， 帮 收敛 量 两 最大达 ３ ０ ５ｍ 最大底臌量达 ４０ ０ ｍ 最 ０ ～４０ ｍ； ０ ～５０ ｍ， 大底臌速率达到 ６６ ／ 。 ．ｍｍ ｄ （） ２巷道两帮内挤臌 出。巷道两 帮由于岩性软弱，
实 例 ， 用 锚 网索耦 合 支 护设 计 思 想 ， 软 岩 巷道 变 形 运 从
１ ３ 工 程岩体 特性 ．
从巷 道初期 掘进 揭露 岩性来 看 ， 石 的节理裂 隙较 岩
发育 ， 节理面成不规则 的 Ｘ形分布， 节理面的平面距离
在 ０８ ｍ 之 间 ， 向的深度 在 ０ ８ ｌ 之 间 。节 理 ． ～２ 纵 ．～ ｍ