三河矿区软岩巷道锚喷支护

三河矿区软岩巷道锚喷支护
韩勇
（龙煤双鸭山分公司双阳煤矿，黑龙江双鸭山155137）
摘要软岩巷道锚喷支护适合于软岩巷道支护特点。

锚喷支护有效地控制了围岩松动圈厚度，大大地减小了巷道的变形量。

锚喷支护能减小巷道变形。

提高巷道的稳定性和保持使用断面，降低支护成本。

关键词软岩巷道支护锚喷快硬膨胀可拉伸锚杆
中图分类号TD353文献标识码B
1地质概况
三河煤田生成于新生代第三纪新生界下第三系，下伏地层为白垩系或前震旦系，均为不整合接触。

整个矿区煤系地层全被第四系覆盖，煤系地层划为三河组，总厚度516 1106m。

顶底板均属松软岩体，岩石具有易风化、遇水膨胀、变形量大、变形速度快、持续时间长、压力大等特点。

2锚喷支护参数的确定
软岩巷道锚喷支护的理论根据是组合拱理论，即通过锚杆的锚固作用，使围岩松动圈内的岩体形成一个组合拱来承载上部围岩的压力，阻止本身的移动和脱落。

因此，要求锚喷支护所确定的各种参数都应保证围岩能够形成一个完好的、具有较大承载能力的组合拱。

2．1锚杆类型的选择
根据软岩巷道围岩特点及支护经验，选择的锚杆必须具有较大的锚固力和可拉伸量。

经过对各种锚杆实际拉力实验，选择快硬膨胀水泥锚杆。

2．2快硬膨胀可拉伸水泥锚杆各参数的确定
*收稿日期：2012－03－26
作者简介：韩勇，（1963－），工程师，毕业于黑龙江煤炭职业技术学院。

（1）锚杆杆体材质选为直径18mm螺纹钢。

（2）锚杆长度的确定
根据下式设计锚杆的长度：
L=N（1．1+B/10）
式中：N－围岩稳定系数，N取1．0；
B－巷道净宽，B=3．0m。

则L=1ˑ（1．1十3/10）=1．4m
按有关规定锚杆的长度不小于巷道净宽1/2的要求，考虑到三河矿区软岩的现场实际为施工方便，锚杆的长度选1．8m规格。

（3）锚杆阻挡片的确定锚杆尾端阻挡片，为厚度3mm的钢板，其外径为38mm，经井下现场实际拉力实验，阻挡片的抗拉强度大于8kN。

2．3锚杆间距的确定
Q=HD2γ
式中：Q－锚杆的锚固力，取5kN；
H－围岩松动圈厚度，取1．8m；
γ－岩石的容重，取2．5t/m3。

将上述数据代入公式得锚杆间距：D≤1．05m。

按照锚杆的间距不大于锚杆长度1/2的要求，考虑到施工安全，确定锚杆的间距为0．6m，排距为0．7m。

3锚喷巷道的施工工艺
（1）采用光面爆破开凿巷道断面。

（2）打锚眼，安装锚杆。

锚杆眼和围岩垂直，深度比锚杆短50 100mm，锚固卷浸水12s，捣实为止。

顶板的支护强度降低而出现溜帮、空顶现象。

3推广应用
经过实践应用，证明综采技术在“三软”采煤工作面上应用有很多优点，并取得了很好的社会、安全、生产效益。

（1）克服了炮采工艺和普采工艺生产过程中对顶板破坏影响，提高了顶板的完整性和稳定性，有利于顶板管理。

（2）支架顶梁对工作面顶板的支护面积大大增加，有利于顶板控制，大大减少了顶板漏顶、冒顶的现象，提高了工作面的安全性，自开面生产以来没有出现安全事故，为矿井的安全发展、稳定做出了贡献。

（3）综采技术的应用减轻了职工的劳动强度，提高了劳动生产率。

（4）综采技术在滇东地区成功应用带来了良好效益，现正在滇东十余个矿推广应用。

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2012年第3
期
（3）挂网。

挂网时从巷道顶板开始，边挂网边上托板，然后拧紧锚杆螺母，使托板紧贴围岩。

控制围岩在较小的范围内变形，达到稳定。

（4）喷浆、封闭围岩。

如果围岩不过分破碎和风化，可一、二个循环喷浆一次，如果过于破碎，喷浆要在放炮后进行一次。

再安装锚杆、挂网。

待下一循环喷浆时，再补喷。

4锚喷巷道围岩活动规律
4．1围岩的变形移近量
从测得的数据得出，围岩在可拉伸水泥锚杆的支护条件下，从开凿形成稳定的组合拱，在水平方向的变形移近量为31mm。

1m深处的围岩移近了17mm，1．5 m深移近了10mm。

围岩在垂直方向上的最大变形量为37mm。

1m深处的围岩为23mm，1．5m深处的围岩移近量16mm，2m深点为2mm。

4．2围岩的变形
围岩的变形基本上在30d内完成，而前15d的变形最大，变形量约占总变形量的60 70%。

在没有动压影响的情况下，围岩的变形稳定时问一般为50d。

1m深处的围岩为40d。

围岩的稳定是从围岩深部到围岩表面逐渐完成的。

5快硬膨胀可拉伸锚杆支护效果评估
5．1锚杆的受力状态分析
快硬膨胀可拉伸水泥锚杆属于端头锚固，它是用快硬膨胀水泥把锚杆的一端固定在较稳定的岩层之中，另一端为托板托锚围岩，以此来控制围岩的变形移动，承载着围岩变形所释放的应力。

锚杆所具有的锚固力P是锚杆承受围岩释放应力的极限值。

当锚杆的
托锚力P
2和围岩变形释放的应力P
1
平衡时，就使围
岩组成的组合拱处于稳定状态。

当P
1＞P
2
时，锚杆通
过自身的调节，有约束地让压后，使P
1、P
2
又重新达到
平衡，使围岩又重新达到稳定。

当P
1
值达到和P值相等时。

锚杆支护处于极限状态，如果围岩仍不稳定，还要变形，对外释放应力，则将导致锚杆失效，即锚杆的锚固力不能满足软岩巷道的支护要求．就要发生冒顶和围岩脱落事故，说明巷道采用快硬膨胀可拉伸水泥锚杆支护的方式不合理。

5．2支护效果
综合上述分析，通过对不同的锚喷支护巷道的锚杆实际受力情况测试，锚杆的实际受力一般只在3 5kN，没有达到6kN。

但在个别巷道中的个别巷道，如三河四井溜子道，有些锚杆受力已将普通凸型托板压碎。

经实验数据分析，这部分锚杆的受力已接近8kN，巷道没有发生冒顶和围岩脱落现象。

由以上工程实例可以证明，快硬膨胀可拉伸水泥锚杆所提供的锚固力完全能够满足围岩释放应力的要求，可以起到良好的支护效果。

5．3锚杆的柔性分析
快硬膨胀可拉伸水泥锚杆在受到较大的作用力后，随着受力增加，具有一定的可拉伸量。

在不同的受力情况下，不同装配形式的锚杆可拉伸量遵循着锚杆所设计的拉伸量。

三河二井+130m西翼大巷围岩在垂直方向变形37mm后，即达到了稳定状态，证明所选用的锚杆合理，从工程实例中观测，快硬膨胀可拉伸水泥铺杆的可拉伸量足以满足围岩变形的要求。

5．4喷浆的作用
喷浆可防止围岩风化，阻止围岩裂隙的发展和次生裂隙产生，从而提高围岩的内聚力和整体性。

在实际工程中，如三河二井+130m西翼石门，因没有及时喷浆，围岩风化受潮后，迅速膨胀，潮解的围岩从菱形网的网孔中挤出，锚杆受力增大，围岩变形较大。

而及时喷浆的巷道，有效地阻止了围岩的风化和水的浸蚀，减小了锚杆的受力和围岩的变形量。

而在砂浆中加入10%的膨胀剂后，提高了喷层的抗压、抗剪强度和喷层的密度，可以对围岩产生一个较大的支护抗力。

这个支护抗力达0．09MPa。

采用二次喷浆的方法，有效地防止了围岩变形对喷层的破坏。

6结论
（1）根据软岩的特点、组合拱理论和松动厚度，所选择的锚喷支护参数是正确的、合理的、可行的。

选择锚杆的类型，必须适应软岩的特点。

确定锚杆的长度，必须按照组合拱理论进行。

用增加锚杆柔性的方法．适应围岩变形压力和变形量大的特点。

（2）按照组合拱理论，选用锚喷加网的支护形式，是软岩巷道继U型钢支护之后的又一合理的支护形式。

对于围岩较稳定的砂岩软岩巷道，按照悬吊或者组合拱理论设计锚喷支护参数即可满足支护要求。

（3）锚喷巷道必须严格地控制围岩松动圈厚度。

采用光面爆破技术，放炮后及时喷浆。

及时安锚杆，都可以有效地控制围岩松动圈的厚度，保证围岩的整体性和组合拱的支撑强度。

（4）快硬膨胀可拉伸水泥锚杆具有较大的锚固力和可拉伸量，适合于软岩巷道支护特点。

一年多的使用证明，软岩巷道锚喷支护具有同U型钢相同的支护效果。

但锚喷支护能减小巷道变形。

提高巷道的稳定性和保持使用断面，降低支护成本。

因此，软岩巷道锚喷支护比U型钢支护更具有推广价值。

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