锚网梁喷+锚索联合支护技术在井巷工程中的应用

第21卷
1基本现状
章丘矿业有限公司玉山煤矿位于章丘市曹范镇北部，设计生产能力18万t/年，现主采9、10层煤。

井田地处山丘地带，总的地势是西高东低。

地面标高在+146~+246m 之间。

井田范围褶皱构造玉山向斜贯穿于矿井中部，轴向总体近SN ，中部向西凸出，褶皱轴向北倾伏，延伸长度大于2.5km 。

向斜两翼岩层倾角平均27°左右，浅部开阔，深部靠近向斜轴部的地段较为紧密，矿井现生产水平（-220水平）正处于褶皱向斜底部。

受向斜影响，井巷工程围岩
矿压明显，矿压较大。

10煤层厚度1.6~1.8m ，无夹矸，结构简单，属较
稳定煤层，伪顶为砂岩，厚度为0.2~0.4m ，易冒落。

直接顶浅灰色，夹灰色粉砂岩条带，节理发育，局含炭质,层厚0.15~1.40m ，易风化呈块状脱落；老顶为粉砂岩，厚度7.4~8.1m ，属中等稳定顶板，底板以粉砂岩为主，次为粘土岩、泥岩。

f =3~4。

矿井巷道断面主要为矩形，平均巷宽2.6m ，高度2.4m 。

2理论分析
在岩体中开凿巷道以后，巷道围岩的运动要经历一个静态→动态→静态的过程，这个过程也就是
“锚网梁喷+锚索”联合支护技术在井巷工程中
的应用研究
李靓熙，李师岩，郭宝海
（章丘市地质矿产局，山东章丘250200）
摘要：随着煤矿开采深度的增加，在地质条件复杂的矿区中，软岩井巷支护越来越困难。

在大深度、大地
压、复杂地质构造区内，由于地压异常，常规支护井巷常常是前边施工后边就发生破坏，维修后再次破坏。

近年来，公司积极探索软岩井巷支护的先进技术和工艺，在分析煤矿地质条件及原有支护方式基础上，在玉山煤矿推广应用“锚、网、梁、喷+锚索”联合支护技术，克服地压对巷道的破坏，延长井巷工程服务年限，减少维修费用，降低煤矿生产成本。

经实践证明，该技术取得了良好的支护效果及经济效益，为同类巷道支护提供了工程依据。

关键词：煤矿；锚索；巷道；支护中图分类号：TD353
文献标志码：B
文章编号：1004-4051（2012）zk-0391-03
Application of anchor network and anchor rope joint supporting technique in the
mine sinking and driving engineering
LI Liang-xi,LI Shi-yan,GUO Bao-hai
(The Geology and Mineral Resources Bureau of Zhangqiu,Zhangqiu 250200,China )
Abstract :Along with the increase of coal mining depth,supporting of soft rock roadways under the condition of complicated geological mining area are more and more difficult.In the deep,and the complex geological tectonic area,due to abnormal pressure,conventional supporting mechod which construction frontly but damage behind,after repair damage again.In recent years,company actively explore the advanced technology of soft rock supporting.Based on the analysis of the coal mine geological conditions and the original supporting method,anchor network and anchor rope joint supporting technique was applied in Yushan Mine.The technique has overcome roadway destruction,extend the roadways ’services fixed number of year,reduce maintenance costs and reduce the cost of production in coal mine.The practice shows that the method can satisfy with requirement of support work and achieved good economic benefit.The method can provide engineering basis for similar roadway supporting.
Key words :coal mine;anchor rope;roadway;supporting
收稿日期：2012-06-07
第21卷增刊
2012年8月中国矿业
CHINA MINING MAGAZINE
Vol.21,zk
August 2012
中国矿业第21卷
围岩应力重新分布的过程[1-3]。

应力重新分布的结果是使巷道处于一个不稳定的平衡状态。

此时，巷道的稳定主要取决于两个因素[4-5]：一是巷道围岩的自身稳定性；二是巷道支护材料的适应性和支护参数的合理性。

前者是巷道围岩自身稳定（形成结构）的问题，而后者则是通过选择合理的支护材料和支护参数，使得支护材料与围岩相互作用，共同形成一个具有较强承载能力的锚固层。

围岩自身形成的结构为关键承载圈，而通过锚杆支护所形成的具有较强承载能力的相对稳定结构为次生承载圈（层）或锚固体，它具有一定的自稳性，又有一定的承载能力[6-7]。

关键承载圈具有以下特点：①承载圈厚度越大，圈内应力分布越均匀，承载能力越大；②在未采用人工控制措施时，承载圈离巷道周边越近，巷道越易维护。

巷道围岩的关键承载圈如图1所示。

图1巷道围岩的关键承载圈
从以上分析可知，巷道开挖后的巷道周围形成一承受岩层载荷的关键承载圈，关键承载圈以内的岩层便是主要支护对象。

关键承载圈以内的岩层通过锚杆加固后形成锚固体或次生承载圈，它的稳定与否取决于打入的锚杆是否能与围岩形成较为稳定的共同承载体。

锚杆的早期作用主要是阻止破碎岩块掉落并抑制巷道浅部围岩的扩容和离层，减少岩层压曲和弯曲失稳的可能性，预紧力越大，支护效果越好；随着时间的推移和受到采动的影响，巷道围岩的破坏范围会逐渐扩大。

当锚杆能深入到关键承载圈中时，其主要作用是将破坏区岩层与关键承载圈相连，阻止破坏岩层垮落。

同时，锚杆提供径向或切向约束，阻止破坏区岩层扩容、离层、滑动，从而提高其承载能力。

锚杆不能进入关键承载圈时，其作用主要是在破坏区内形成次生关键承载圈，用以阻止上部破碎岩层的进一步扩容和离层，同时使围岩深部关键承载圈内的应力分布趋于均匀和内移。

钢梁的早期作用是防止锚杆间破碎岩块掉落。

钢梁对锚杆间的围岩施以径向约束，阻止其扩容和离层，从而增加次生关键承载圈的厚度和承载能力，使围岩的关键承载圈受力趋于均匀和内移。

在锚杆可深入到关键承载圈的情况下，钢梁的主要作用是阻止锚杆间的岩石扩容、离层及垮落；在锚杆不能伸入到关键承载圈的情况下，钢梁更重要的作用是与倾斜锚杆组成组合支护系统，阻止锚固区内岩层发生过大的转动和垮落。

网的作用与钢梁的作用类似。

托盘则是产生托锚力的必不可少的构件。

喷浆使巷道周边形成砼支护体，加固支护强度，防止裸露围岩风化、脱落。

通过钢梁、网和托盘、喷浆的共同作用，使锚杆的作用力能够均匀地分布在围岩表面，改变了巷道表面围岩的应力状态，提高了次生关键承载圈的承载能力，从而有效约束围岩变形，同时促使关键承载圈稳定。

在巷道围岩应力较高、岩性软弱的条件下，关键承载圈远离巷道周边，则需要采用锚索支护，将次生关键承载圈悬吊在关键承载圈上，一方面防止次生关键承载圈的变形和破坏，另一方面也可以改变了关键承载圈的应力状态，使其应力分布更加均匀，保证关键承载圈长期稳定。

3巷道支护技术实施
巷道顶板岩性软弱
，节理发育，又受到矿压影
响，关键承载圈离巷道周边较远，锚杆不能深入关
键承载圈，因此选择锚、网、梁、喷+锚索联合支护的
方式支护巷道。

巷道顶板采用直径18mm、长2000mm的金属
锚杆，间排距为800mm×1000mm，用树脂锚固剂锚
固；钢梁的长度2400mm；金属网直径6.5mm的钢筋
制成，网格为100mm×100mm。

两帮采用直径18mm、长2000mm的锚杆，间排
距为800mm×1000mm，断面上共布置4根锚杆（两
帮各两个），锚杆终端锚固于岩层中；金属网直径
6.5mm的钢筋制成，网格为100mm×100mm。

顶板采用直径16.5mm、长5500mm的锚索加强
支护，锚索排距为2000mm。

当围岩稳定性较差时（顶板破碎时），锚杆排距
缩小为0.6m，初喷紧跟迎头，喷射≮70mm厚的水泥
砂浆封闭围岩，紧接打锚杆挂钢带，复喷到设计厚
度，复喷距迎头不得超过20m，复喷总厚度不低于392
第21卷李靓熙，等：“锚网梁喷+锚索”联合支护技术在井巷工程中的应用研究
（上接第364页）
采用陡帮开采方案，将初期剥采比7.6t/t降低到6.24t/t，在一定程度上有效的均衡了开采初期与后期的剥采比，减少了企业初期的生产投入，为企业可持续发展提供了有利条件。

4.2推迟部分剥岩量，保证矿石品位
第1、2年每年少剥岩石375万t，第3～6年每年少剥岩石272万t，2005～2008年推迟剥岩量1088万t，推迟发生剥岩量，减少了这部分的建设投资费用。

使用组合台阶法可以实现多个水平同时推进矿石部位，通过不同水平采出矿石的配比，实现了矿石质量的稳定，为选矿生产提供了的保障。

推迟了最终边坡的暴露时间，使得边坡的服务年限缩短，有利于露天矿的边坡稳定和维护，并且也减少了最终边坡的清理工作量和清理维护费用。

根据迁安矿区类似矿山，一组边帮三个安全平台，每年可减少边坡清理与维护费用20万～30万元。

陡帮开采管理工作复杂，生产组织难度较大。

一方面采掘进度计划编制不但要协调好采剥量的平衡，还要对采掘部位进行平衡。

另一方面采掘计划的实施，对采场的管理提出了更高的要求，马兰庄铁矿通过编制五年中长期规划、年度采掘计划、季度采掘计划、月底采掘计划，通过月保季、季保年，确保了中长期规划的实现，确保采矿生产的均衡稳定。

5结语
通过组合台阶法在马兰庄铁矿的应用,不难看出在相对剥岩量较大的矿山开采初期，相对剥采比较高，通过实现陡帮开采，可以有效的提高矿山生产能力,确保矿石供应的衔接以及质量的稳定，同时有在一定程度上缓解了边坡的维护问题。

采用陡帮开采是解决矿山开采初期投资大，剥采比高等问题行之有效的措施。

参考文献
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[3]孙忠铭.露天金属矿山高台阶陡帮开采的新概念及连续运输工艺
[C].金属矿采矿科学技术前沿论坛论文集,2006.
100mm混凝土。

4经济效益分析
井巷工程施工一年后，巷道变形量较小，不需维修即可完全满足安全生产需要。

降低了生产成本，提高经济效益。

每年节约资金150万元。

5结论
1）锚杆支护和锚、网支护对巷道周边围岩护表能力不足，锚固区承载能力较低，不能阻止软弱顶板离层破坏，导致巷道变形严重。

2）采用关键圈（层）理论确定煤巷支护方式，通过锚、梁、网、喷围岩形成次生关键承载圈，通过锚索联结关键承载圈和次生关键承载圈，促使煤巷软弱顶板成为有良好承载能力的整体结构。

3）锚、网、梁、喷+索联合支护技术工程实施和监测表明，该技术能够有效控制软弱顶板的离层，减小巷道变形量，满足安全生产的需要。

参考文献
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