深部软岩巷道支护技术与适用锚杆的研究与探索_王龙
由于近几十年来的大规模开采，浅部资源已走向枯竭，煤炭开采逐渐向深部延伸，国内许多大型矿区的开采或开拓延伸的深度目前已超过，有的甚至超过800 m 1 000 m [1]。深部开采存在高地应力、高地温、高渗透压力和强烈的开采扰动，“三高一扰动”作用下深井软岩巷道的变形控制一直是岩石力学研
究所遇到的难题之一，也是目前国内外都非常关注的工程问题之一[2]。
锚杆支护是一种有效的主动支护方式，并且是目前巷道支护形式中的主要组成部分，锚杆能主动加固岩土体、有效控制围岩变形和防止岩土体坍塌破坏，对巷道围岩结构的改善和强度的强化起到很大的作用；此外，锚杆支护还可以提高矿井的经济效益[3-4]。
在深部开采状态下，围岩的物理力学特性与浅部巷道围岩呈现显著的差异，传统的浅部巷道支护方式已不适应深部巷道的支护。传统的支护方式大多是以锚杆为基础的，在深部巷道中锚杆多因锚固力和延伸率不足而破坏。所以研究深部巷道支护方式和新型锚杆具有重要的工程意义和现实意义。
深部巷道围岩特性
1 广泛的地质调查和资料分析，揭示出深部围岩具有如下地质特征：岩层形成于石炭纪和二叠纪；岩性以砂岩、页岩、泥岩、泥炭居多，或为其中两种岩性的混杂体，如砂质泥岩、砂质页岩、泥质页岩、炭质泥岩、炭质页岩等；因为经历过多次构造运动的挤压和剪切作用，所以泥质胶结，软弱破碎，赋存
了较高的残余构造应力[5]。
我国煤矿的地应力场随着开采深度的增加而不断增大，地应力场铅直向应力不断增大，水平构造应力也明显增大，且一般水平构造应力大于铅直向应力。
深部软岩巷道支护技术
2 近年来随着国内外学者对深部巷道围岩特性的研究，提出了许多巷道支护技术，如：锚注支护技术、锚架注联合支护技术、锚锚注联合支护技术、三锚联合支护技术、锚网索支护技术和锚梁网索联合支护技术等。
锚注支护技术
2.1 该技术将锚杆和注浆两种方式有益地结合在一起，充分发挥两种支护方式的特点，显著提高巷道围
岩的稳定性。
深部软岩巷道支护技术与适用锚杆的研究与探索
王龙
（河南理工大学土木工程学院，河南焦作）
454003摘要： 深部巷道围岩在高地应力、高地温、高渗透压力和强烈的开采扰动下，其物理力学特性与浅部巷道围岩
呈现显著的差异，浅部的支护方式已不适应深部巷道的支护。本文根据深部巷道围岩特性和支护特点，总结了现
有的支护形式，并对现有的支护技术进行了分析和研究，对深部巷道如何采用合理的支护形式进行了探索。锚杆
是现有巷道支护形式中的主要组成部分，在巷道支护中发挥着关键性的作用。本文总结现有的锚杆型式，在此基
础上提出一种新型的抗大变形增阻锚杆型式，以满足深部巷道围岩变形特性并获得较大的巷道断面。
关键词：深部软岩巷道；支护技术；锚杆；抗大变形增阻锚杆；发展探索
DOI:10.3969/j.issn.1674-5043.2013.04.003
中图分类号: 文献标志码TD353 : A 文章编号 : 1674-5043(2013)04-0008-06
李海燕等[6]通过对华丰煤矿水平巷道破坏机理的研究，提出了采用马蹄形巷道支护断面和全封闭-1 100支护的理念；根据千米深井巷道围岩流变特性，研究得出了围岩地压得到合理释放趋于稳定时进行永久支护的时机和距离，并在永久支护中实施锚注联合支护，使松散破碎岩块胶结成整体，提高了围岩的内聚力和内摩擦角，使围岩由“软”变“硬”，加强了围岩的加固效果，达到安全永久支护巷道的目的。
孟宪锐等[7]提出了以强韧封层、稳压胶结为基础，以钢丝绳为筋骨，以锚注为主体的软岩巷道支护技术新体系。经现场工程验证，该支护体系可以有效控制巷道变形，避免了矿井软岩巷道在服务期间的多次维修。
“锚架注2.2 ”联合支护技术
许保国等[8]
研究了架棚与锚网联合支护技术在软岩巷道中的应用。通过现场监测表明，这种主动支护与被动支护相结合方式能够有效地阻止软弱围岩随时间逐渐劣化，保持巷道在较长时间的稳定。
高明仕等[9]针对平煤十一矿回风石门反复破坏反复维修，围岩松动破坏范围大大超过了常规的锚固支护范围，使得锚杆、锚索等主动支护不能有效控制巷道围岩变形的特点，提出了锚架注组合承载壳原理支护技术，在长锚索主动支护的基础上，结合被动形式的Ｕ型钢棚支护，并在锚架之间进行注浆密实加固，形成大范围松散深度破坏巷道围岩的内部小范围的锚架注组合承载壳。工程应用表明，该支护技术使巷道围岩达到稳定，技术经济效果显著。“锚锚注2.3 ”联合支护技术
“锚锚注”具体有以下两种方式：①“锚网锚索注浆”联合支护；②“一次锚喷二次锚网索 ++ ++注浆”联合支护。主要原理是一次支护后待围岩应力释放后进行二次支护，形成长短锚杆结合辅以注浆加固的联合支护结构。
张浩[10]根据淮北矿区深水平巷道地应力高、地质构造复杂、巷道矿压显现强烈等特点，自年开始2006实施软岩巷道围岩综合治理，应用锚锚注联合支护技术，并通过系统的巷道矿压观测，探索并形成了矿区软岩巷道治理的围岩综合控制技术体系，取得了良好的安全技术经济一体化效果，有效促进了矿井安全高效生产。
臧明甫[11]
针对祁南矿软岩分布广、巷道塑性变形大、地压灾害极为严重等特点，综合考虑采用综合锚锚注治理手段。采取一次支护与二次支护耦合理念，一次支护允许巷道适量变形，二次支护高强度有效控制围岩变形，并通过注浆加固围岩，加强围岩整体性、减弱其薄弱部位变形而引起的巷道破坏。通过现场监测，支护效果明显。“三锚2.4 ”联合支护技术
“三锚”联合支护是将锚杆支护、锚索支护和锚注支护种技术同时运用于巷道支护中，锚杆的组合3拱梁作用，注浆增加组合拱梁的强度，增设锚索，减少跨度，提高巷道的稳定性，三者有机结合能够()()有效控制高构造应力破碎围岩巷道的变形和破坏。
靖洪文[12]
针对深部巷道围岩具有应力软化和剪胀的特点，理论分析了其对围岩稳定性的主要影响，提出了锚喷、锚注和锚索“三锚”支护的新概念，并成功地应用于河南平煤集团十二矿巷道埋深的破900 m 碎顶板围岩的条下山巷道，取得了良好的技术和经济效益。
3王江峰等[13]为了更好地解决深井破碎围岩巷道难支护的问题，基于赵庄煤矿管子道的地质条件和变形破坏特点，提出了由初次高性能锚网喷支护和二次锚注支护组成的三锚动态叠加支护技术方案，并给出了详细的技术参数。研究结果表明：通过全断面注浆预加固、高性能锚网架喷支护、二次注浆加强支护以及底角和底板锚注加固，可形成积极有效的全断面锚注支护结构和多层组合拱梁结构，实现与巷道围岩的()共同承载，提高了支护结构的整体性和承载能力，能够保证巷道围岩和支护结构较长时间内的稳定。锚网索支护技术
2.5 锚网索支护是指锚网支护锚索的联合支护，该方案在实际工程施工中也得到广泛应用。
+
李叔民等[14]以常村煤矿工作面上巷为例，用理论分析并辅以工程类比的方法，研究了全煤深部21132大断面高应力条件下锚网索架工字钢棚联合支护围岩变形的控制效果。试验结果表明：采用锚网索架工字钢棚联合支护，能有效控制巷道变形，增强巷道的稳定性。
李占金等[15]
针对鹤煤五矿新开巷道大断面交岔点提出了以底角锚杆控制底臌的锚网索柔层桁架耦合+支护方案，且对该方案主要技术环节进行了优化，并通过数值模拟和现场实施验证了方案优化的准确性和可靠性。实践证明：该方案可以充分发挥锚网索和桁架的耦合支护作用，最大限度地发挥围岩的自承能力，有效控制巷道变形，为矿井的安全高效生产创造了条件。锚梁网索联合支护技术
2.6 锚梁网索联合支护技术是主动联合或主被动联合支护，支护模式有锚网梁索锚注、型棚锚索锚+U ++注。在支护中要贯彻长短结合、刚柔互补的支护理念，充分发挥锚网索、喷层、锚注结构的各自优势，从而实现巷道围岩的稳定。
杨本生等[16]为解决郭二庄矿工作面风巷受动压影响的支护难点问题，采用了主动支护、全断面支1276护、高强度支护相结合的方法，即采用了锚梁网索中空注浆锚索联合支护技术。巷道的支护设计为锚梁+网索中空注浆锚索联合支护，锚梁网控制浅部破碎围岩，中空注浆锚索加固巷道顶板，使顶板受动压影+响而不发生松动破碎。试验结果明：采用该联合支护方案，工作面风巷受多次动压影响后，巷道断1276面仍能满足使用要求。
方新秋等[17]为解决深井破碎围岩巷道的支护问题，针对薛湖煤矿西翼轨道大巷的地质状况，提出针对深井破碎围岩巷道采用二次支护方法控制围岩变形的方案：即一次支护采用型钢可缩性支架进行支护、U 二次支护采用锚注与锚梁网索联合支护，其最大的特点是将传统的滞后注浆改为适时注浆，为锚杆锚固作用的发挥提供支撑平台，提高了支护效率。观测结果表明，巷道变形得到了有效控制，取得了较好的社会经济效益。
深部软岩巷道支护中锚杆的应用与发展
3 我国自世纪年代开始在金属矿、煤矿系统使用锚杆，至今己有余年的历史。目前，锚杆几乎205060出现在所有的巷道支护技术中。资源进入深部开采以后，地压的绝对值与岩石强度相比相对较高，围岩极易发生大变形或破碎。普通锚杆由于锚固力小，可靠性差，吸收围岩释放的能量少，随巷道围岩变形损伤而不能适用于深部巷道的支护。国内外学者通过对深部巷道围岩特性的研究，研制了多种适合深部巷道的锚杆类型。
普通锚杆与围岩相互作用的关系
3.1 目前，我国多数煤矿主要使用杆体直径为或
14 mm 的普通刚性端锚锚杆，锚固能力仅～。16 mm 4050 kN 如
果仍在深部岩巷中采用普通锚杆，巷道开挖支护后
的裂隙萌生和扩展速度很快，易出现严重破坏和大
变形而失稳，导致锚杆拉断、喷层严重折断等各种
形式的支护失效，巷道底臌变形量也会很大。图是
1普通刚性锚杆与围岩相互作用的关系，该图说明在
深部巷道中普通锚杆不能充分释放围岩能量。
可延伸锚杆的研发和发展3.2 针对大变形巷道对于锚杆锚固力和延伸率的要求，国内外研制了多种形式的可延伸锚杆，按其基本工作原理可分为锚杆杆体可延伸和锚杆结构元件滑动可延伸。第一类支护阻力是杆体材质的力学特性决
定的，锚杆的延伸量则是依靠杆体材质较大的延伸率提供；第二类可延伸锚杆是依靠设计某些机械结构图普通锚杆与围岩相互作用
1
而使锚杆在受到巷道围岩变形传递给杆体的拉力后，在一定的阻力下借助于这些机械结构的作用而产生滑动的，该滑动阻力即为锚杆的支护阻力，滑动量即为锚杆的延伸量。
图是由前苏联研制的可延伸锚杆，将普通碳素钢弯曲成波浪形而制成，锚固之后杆体受拉，当杆体2
所受拉力达到一定值时杆体被拉直，从而对锚杆提供一定的工作阻力和一定的伸长量。
图杆体弯曲可延伸锚杆
2 图是南非研发出的一种可延伸锚杆，称之为锚杆，这种锚杆主要由光滑杆体和锥形3Jager Cone bolt 端组成。锚杆的工作原理：当锥形端和托盘之间的围岩发生膨胀变形后，产生的变形能传递到锚杆杆体
上，当拉力超过设计支护阻力时，锥形端开始沿着注浆体发生剪切滑移，从而实现了对变形能的吸收。
图锚杆结构图
3 cone bolt 图是挪威的发明的一种新型能量吸收支护装置型锚杆4Charlie Chunlin Li D [18]。型锚杆主要由光滑D 金属杆体和许多相互作用的锚固单元组成，用水泥锚固剂或树脂锚固剂锚固。其中，锚固单元的材料强度要高于光滑杆体的材料强度。这样的设计既保证型锚杆具有很大的支护强度，又使其随围岩的膨胀具D 有可伸缩功能。
图型锚杆结构图4 D 锚固单元
自由段
图是中国矿业大学何满朝5[19]研制的一种恒阻大变形锚杆，该锚杆能够实现恒阻大变形的原因是设置了一个恒阻装置。该装置由有内螺纹的套筒和带有外螺纹的杆体组成，通过螺纹之间的摩擦力实
现恒阻。
图恒阻大变形锚杆结构图
5 图是山东科技大学王刚等6[20]研制的一种新型恒阻大变形锚杆，锚杆体包括冷拔杆体、筒形套管和拔
丝模组成，该锚杆通过冷拔杆体发生较大位移以适应围岩变形，其阻力由杆体发生变形提供。
可延伸锚杆是在围岩释放能量、发生变形时能够随着围岩发生一定的变形，且能够提供一定的阻力，以适应深部巷道围岩大变形的情况。图是可延伸锚杆与围岩相互作用的关系，可延伸锚杆与围岩的
7
相互作用可用能量原理解释：
E =E 1+E 2
式中：E 为可延伸锚杆吸收的能量；E 1为抵抗围岩变形的能量；E 2为吸收围岩变形的能量。
抗大变形增阻锚杆
3.3 针对深部巷道开挖后，在“三高一扰动”下围岩出现非线性大变形破坏，而普通锚杆由于延伸率和工作阻力不足不能满足要求而被拉断失效的问题，根据能量吸收锚杆和能量吸收支护理念，结合巷道围岩大变形与可拉伸锚杆相互作用的原理及前人对可延伸锚杆的研究成果，提出一种抗大变形增阻锚杆形式。
抗大变形增阻锚杆由杆体、螺母、托盘、让压装置、恒阻装置和增阻装置组成，其特征在于设置了恒阻装置和增阻装置。该锚杆的工作原理为：首先通过恒阻让压装置吸收围岩释放的能量，以减小围岩的应力，然后通过增阻装置在围岩发生一定变形量后迅速增阻，以控制围岩的最终变形量。
该新型锚杆与增阻锚杆相比，可以使围岩发生较大的变形；与恒阻大变形锚杆相比，能够提前限制围岩变形的发展和提前达到支护阻力与围岩应力的平衡，从而使巷道有效使用面积更大，减少经济上的浪费。图是抗大变形增阻锚杆与围岩相互作用的关系。
8该抗大变形增阻锚杆可以根据实际的工况进行设计，表是根据某工况设计出来的锚杆参数，图为19该工况下锚杆阻力与围岩变形关系。
表锚杆参数
1 弹性模量
/GPa 泊松比
恒阻阻力 /kN 恒阻位移
/mm
2100.28180
200
图可延伸锚杆与围岩相互作用
7 图
一种新型恒阻大变形锚杆结构图6 图锚杆阻力与围岩变形关系曲线
9 图抗大变形增阻锚杆与围岩相互作用8
4
结语
深部软岩巷道支护是一项复杂的系统工程，应根据不同地质条件、巷道适用范围、施工技术条件以及工期造价等因素的综合考虑确定优选的支护方案，如在施工中遇到特殊地质条件，应及时改进支护方案，以满足施工安全、保证质量的需求。
在深部巷道支护中应选用适应围岩变形特性的锚杆，以达到既能满足巷道支护要求，又能获得最大的经济效益。
抗大变形增阻锚杆不仅可以使围岩发生较大的变形，而且能够提前限制围岩变形的发展和提前达到支护阻力与围岩应力的平衡，从而使巷道有效使用面积更大，减少经济上的浪费。
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Research and Exploration of Support Technology and Applicable Anchor in Deep Soft-rock Roadway
WANG Long
(Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454003, China)
Abstract: Under high stress, high temperature, high osmotic pressure and strong mining disturbance, the supporting technology in shallow roadway is no longer applicable in the deep roadway for there have been significant differences in the physical and mechanical characteristics of their surrounding rocks. Based on the characteristics of surrounding rock and supporting technology of deep roadway, this paper sums up, studies and analyzes the present support technology and explores the suitable support forms in deep roadway. The anchor is the major part of the existing forms of support which plays a crucial role. This paper summarizes the existing anchor types, then accordingly proposes a new type of large deformation proof and resistance increasing anchor in order to adapt to the deformation characteristics of the surrounding rock in deep roadway and get larger roadway sections.
Key words: deep soft rock roadway; support technology; anchor; large deformation proof and resistance increasing anchor;
development and exploration
巷道锚杆支护参数设计
巷道锚杆支护参数设计 一、锚杆支护理论研究 （一）锚杆支护综述 1、锚杆支护技术的发展 锚杆支护作为一种有效的、技术经济优越的采准巷道支护方式，自美国1912年在aberschlesin（阿伯施莱辛）的Friedens（弗里登斯）煤矿首次使用锚杆支护顶板至今已有90多年的历史。 1945~1950年，机械式锚杆研究与应用； 1950~1960年，采矿业广泛采用机械式锚杆，并开始对锚杆支护进行系统研究； 1960~1970年，树脂锚杆推出并在矿山得到了应用； 1970~1980年，发明管缝式锚杆、胀管式锚杆并得到了应用，同时研究新的设计方法，长锚索产生； 1980~1990年，混合锚头锚杆、组合锚杆、特种锚杆等得到了应用，树脂锚固材料得到改进。 美国、澳大利亚、加拿大等国由于煤层埋藏条件好，加之锚杆支护技术不断发展和日益成熟，因而锚杆支护使用很普遍，在煤矿巷道的支护中的比重几乎达到了100%。 澳大利亚锚杆支护技术已经形成比较完整的体系，处于国际领先水平。澳大利亚的煤矿巷道几乎全部采用W型钢带树脂全长锚固组合锚杆支护技术，尽管其巷道断面比较大，但支护效果非常好。对于复合顶板、破碎顶板及其巷道交叉点、大跨度硐室等难维护的地方，采用锚索注浆进行补强加固，控制了围岩的强烈变形。美国一直采用锚杆支护巷道，锚杆消耗量很大。锚杆种类也较多，有胀壳式、
树脂式、复合锚杆等。组合件有钢带。具体应用时，根据岩层条件选择不同的支护方式和参数。 锚杆支护发展最快的是英国。在1987年以前，英国煤矿巷道支护90%以上采用金属支架，而且主要是矿用工字钢拱型刚性支架。由于回采工作面单产低、效率低、巷道支护成本高，因而亏损严重。为了摆脱煤炭行业的这种困境，在巷道支护方面积极发展锚杆支护，到1987年，英国从澳大利亚引进了成套的锚杆支护技术，从而扭转了过去的被动局面，煤巷锚杆支护得到迅速发展，经过近10年实验的基础上，又进行了改进和提高，到1994年在巷道支护中所占的比重己达到80%以上。锚杆支护技术的广泛采用给英国煤矿带来巨大的活力和经济效益。 德国是U型钢支架使用最早、技术上最为成熟的国家，自1932年发明U型钢支架以来，U型钢支架发展迅速，支护比重很快达到了90%以上，从井底车场一直到采煤工作面两巷均采用U型钢可缩性支架。但是自20世纪80年代以来，随着矿井开采深度日益增加，维护日益困难。面临这种困境，德国采用不断增加金属支架的型钢质量，逐步减小棚距的做法，这不仅使巷道支护费用增高，而且施工、运输更加困难和复杂。即便如此，巷道维护困难的状况仍然难以改观，于是寻求成本低，运输和施工简单方便、控制围岩变形效果好的锚杆支护变得尤为重要。到20世纪80年代初期，锚杆支护在鲁尔矿区实验成功后获得推广，现己应用到千米的深井巷道中，取得了许多成功的经验。 法国煤巷锚杆支护的发展也很迅速，到1986年其比重己达50%。在采区巷道支护中同时发展金属支架、锚杆支护、混凝土支架。 俄罗斯锚杆支护的发展也引人瞩目。他们研制了多种类型的锚杆，在俄罗斯第一大矿区——库兹巴斯矿区锚杆支护巷道所占比重己达50%。 我国在煤矿岩巷中使用锚杆支护也已有近50余年的历史。从1956年起在煤矿岩巷中使用锚杆支护，20世纪60年代锚杆支护开始进入采区，但由于煤层巷道围岩松软，受采动影响后围岩变形量很大，对支护技术要求很高，加之锚杆支护理论、设计方法，锚杆材料、施工机具、检测手段等还不够完善，因而发展缓慢。“八五”期间，原煤炭工业部把煤巷锚杆支护技术作为重点项目进行攻关，在“九五”期间，原煤炭工业部将“锚杆支护”列为煤炭工业科技发展的五个项目之一，
主要巷道支护技术研究措施
神华宁煤集团清水营煤矿 主要巷道支护技术研究方案 神华宁煤集团 山东科技大学 二○○九年六月
1 工程的必要性1 1.1 现状分析1 1.2 国内外同类技术发展状况4 1.3 研究目的及意义5 2 研究开发内容6 3 主要经济技术指标、工程最终目标7 4 关键技术及创新点7 5 研究或研制开发的技术路线，实施的方式、方法、步骤7 5.1 课题的总体研究思路7 5.2 研究方法8 5.3 技术路线8 5.4 实施方式<具体方案）9 5.5 矿压观测18 6 技术、经济可行性及可靠性分析、论证19 7 现有基础、技术条件，保证体系20 7.1 实用矿山压力理论已经取得了系统的突破性成果20 7.2 岩石破坏与失稳理论20 7.3 深部巷道支护取得一些创新性研究成果21 7.4 实践基础22 8 经济、社会效益分析24 9 工程实施进度计划24 10 经费计划25
QSYK-1 神华宁煤集团清水营煤矿 主要巷道支护技术研究方案 1工程的必要性 1.1现状分析 1.1.1矿井地质情况 矿区钻孔揭露地层自下而上有三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、第四系，含煤地层为侏罗系中统延安组，钻孔揭露厚度245.01~304.86m,平均276.50m，岩性由灰、灰白色长石石英砂岩、深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩、煤和少量含铝质泥岩组成。主要可采煤层顶板均为易冒落、不稳定—中等冒落、中等稳定岩层，底板为不稳定岩层。 矿井地层中含水层属弱～中等富水性，分别为第四系孔隙潜水含水层<Ⅰ）、白垩系砾岩裂隙孔隙层间承压含水层<Ⅱ）、侏罗系上统安定组～中统直罗组裂隙孔隙含水层<Ⅲ）、二～八煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层<Ⅳ）、八～十八煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层<Ⅴ）、十八煤以下至底部分界线砂岩含水层组<Ⅵ），隔水层以低阻、高密度的粉砂岩、泥岩为主，主要有四层，分别为安定～直罗组裂隙孔隙含水层顶板隔水层、二～八煤含水层顶板隔水层、八煤及其顶底板泥岩隔水层、十八煤及其顶底板泥岩隔水层。 1.1.2主要巷道设计布置层位 <1）主斜井、副斜井由六煤-五煤露头对应地面位置开口，由四上- 三煤间进入煤系地层，穿过三煤后进入二煤底板。主斜井坡度为22°～24°～25°，副斜井坡度为22°～25°，所处层位为四上- 二煤之间的砂岩层。该层位由灰、灰白、深灰色不同粒级的砂岩组成，属二煤- 八煤间砂岩含水层 锚杆支护技术管理第一节 总则 第1条锚杆、锚喷支护（以下简称锚杆支护）是煤矿井巷工程一种重要的支护形式，它以快速、主动、有效的支护特性已得到广泛推广应用。 第2条锚杆的种类 根据xx矿区开采的实际情况，规定允许使用的锚杆种类包括以下 6 种: 1、MSGLD-335 等强螺纹钢式树脂锚杆; 2、MSGLW-500 无纵肋螺纹钢式树脂锚杆，适用于埋深大于 600 米的巷道； 3、MSGLW-600 无纵肋螺纹钢式树脂锚杆（原高强度高韧性抗冲击锚杆）适用于埋深大于 800 米及地压较大的巷道； 4、MSGLD-400/600(X)等强螺纹钢式树脂锚杆（原热轧细牙等强螺纹钢式树脂锚杆），屈服强度 400MPa 适用于埋深不大于 800 米的巷道或埋深大于800 米的巷道两帮；屈服强度 600MPa 及其以上适用于埋深大于 800 米及地压较大的巷道； 5、缝管锚杆（只限于回采巷道护帮或断层破碎带临时支护）; 6、玻璃钢锚杆（允许在使用时间较短的，围岩稳定的切眼两帮及条件适宜的煤帮使用）； 7、使用本规定以外规格型号的锚杆，必须经过论证、安全性能检验和鉴定，并制定安全措施，报集团公司备案后进行试验。 第3条锚杆的锚固方式 1、端锚：锚杆的锚固长度不大于钻孔长度的1/3。 2、加长锚：树脂锚固段长度介于端锚和全锚之间。 3、全锚：锚杆的锚固长度不小于钻孔长度的90%；水泥锚固段长度为钻孔长度的100%。 一般情况下应采用加长锚；Ⅲ～Ⅴ类煤巷顶板和深部全岩巷道、有冲击地压危险的巷道严禁使用端锚；推广应用全长锚固技术。 第4条锚杆支护材料规格、性能 1、树脂锚杆金属杆体及其附件应符合中华人民共和国煤炭行业标准MT146.2-2011 要求。 规格说明： MS G L 口—口/口×口(X) （热轧细牙） 杆体长度，mm 杆体公称直径，mm 材料屈服强度，MPa D 代表等强；W 代表无纵 肋螺纹钢式 杆体 树脂锚杆 2、MSGLD-335 等强螺纹钢式树脂锚杆成套外形见图 1，杆体外形见图2，技术性能及外形尺寸规定见表 1、表 2。 浅谈煤矿软岩巷道支护技术 随着煤矿开采技术的成熟，开采深度的不断深化、开采规模的扩大，巷道损坏程度逐渐的扩大。软岩巷道支护一直是巷道工程的一个疑难点。软岩巷道的支护与使用维护优劣程度，直接影响到煤矿安全高效生产。文章通过对软岩巷道的概念、支护原理、支护原则、支护类型、支护对策等方面进行论述。 标签：软岩巷道；支护；原理；原则 1 软岩的基本概念 软岩是在特定的环境下，塑性变形明显的岩体。这种岩体多是泥岩、粉岩等。软岩的特点可以用软、弱、松、散概括。在煤矿巷道支护施工中，巷道围岩就是需要施工的岩体；工程力是指岩体上的重力、应力、水作用力、膨胀应力等。软岩通常分：低强度高膨胀性软岩、高应力软岩、极破碎软岩、复合型软岩四类。 1.1 低强度高膨胀性软岩，围岩质地破碎、强度偏低、遇水变形，对施工中的震动耐受力差。巷道围岩变形迅速，给支护带来很大困难。由于软岩中的泥质成分和结构面确定了软岩的特征，导致软岩产生塑性变形。软岩通常具有可塑性、膨胀性、崩解性、流变性、扰动性等特性。 1.2 我国煤矿开采深度逐年增加，使得一些矿井重力引起的垂直应力骤增，构造应力场错综复杂；在高应力条件下，扰动影响剧烈，围岩破坏程度加剧，涌现新裂纹致使煤岩体积扩大，扩容膨胀。 1.3 极破碎软岩巷道围岩内节理不同、裂隙等结构面，围岩支体破碎、稳定性差。巷道掘进工作中可能发生冒顶和片帮，给支护作业带来诸多不便。 1.4 复合型软岩指上述3种软岩类型各种组合。 2 软岩巷道支护原理与支护原则 2.1 支护原理 软岩巷道支护的重点在于发掘自承能力。支护原理：依据岩层特性，地压来源，运用科学设计方法，使支护体系和施工过程能够适应围岩变形的种种情况，从而达到控制围岩变形、维护巷道稳定的宗旨。 （1）改变思想，支护结构和强度和围岩自承能力相适应，与围岩变形及强度相结合，实践证明，单纯提高支护刚度的做法是难以达到预期效果；（2）适当卸压、加固与支护相结合的方法相辅相成，运筹帷幄，高应力区，需要卸力合理，对变形大的区域，要让度适量，支离破碎区域，进行整体加固；（3）对于围岩变形量测定，及时掌握围岩变形的活动状态，根据测定结果予以反馈，以确定二次 巷道锚杆支护技术参数的合理选择与设计 孙巧龙 （淮北朔里矿业有限责任公司，安徽淮北235052） 【摘要】本文浅析煤矿巷道锚杆支护高应力巷道影响锚杆支护的因素、煤巷锚杆支护的关键问题和煤巷锚杆支护的合理设计。 【关键词】锚杆支护；合理设计；选择；巷道 1引言 在煤矿巷道的锚杆支护中，由于其对破碎岩体的加固效果好，又优于U型钢被动支护，加上劳动强度低、经济效益显著的特点，因而在煤矿中得到了广泛的应用。煤矿软岩地层分布十分广泛，75%以上的采准巷道还要经受采动的频繁影响，所以在设计服务年限内的大部分巷道围岩变形量都比较大，严重的冒落无法再利用。因此，煤矿巷道锚杆支护技术研究的重点应是有效控制高应力、软岩和采动等大变形量围岩特性，以保障煤矿在安全、经济的良好环境下持续生产。 2高应力巷道影响锚杆支护的因素 2.1巷道断面 巷道锚杆支护过程中，对于深部高应力的地点，在进行断面选择时，必须根据顶底板岩性和巷道服务年限原则考虑选择。①对服务年限较长的开拓、准备巷道，应尽量选用承压效果好的圆弧拱断面。②对回采、顶板完整性较好的巷道，可采用梯形断面；复合顶板或破碎顶板的巷道，应采用承压性效果较好的斜切圆拱形断面。 就斜切圆拱形断面来说，斜切圆弧拱高一般应为巷道宽度的2/5—1/4，上肩窝部高度达到煤层顶板，下帮墙高根据设计要求进行设计。拱高控制可在掘进过程中通过控制中部高度实现。根据众多的实验证明，其断面承压效果要比梯形断面好。但是，岩石掘进工作量大是其缺点，并在一定程度上会影响掘进速度。 2.2锚杆性能 在锚杆的种类选择上，主要考虑锚杆的材质、粗度、延伸性、让压性能和预紧力等参数特性比较选择，其次是考虑锚固剂的选择。随着各种锚杆的不断出 锚杆支护技术 锚杆支护技术 一、锚杆支护技术现状和展望 锚杆支护技术是煤矿支护技术改革的发展方向, 是煤矿继推广综合机械化采煤技术又一重大推广技术。中国在上世纪80年代开始研究应用锚杆支护技术以来, 不论在理论上, 还是在实践应有中已取得了长足的进展, 促进了中国煤炭工业的发展。 锚杆支护是由锚固在巷道四周钻孔内的一系列杆件 ( 木质件、金属件、钢筋混凝土件和聚合物件等) 系统组成的。这些杆件配以支撑件和背板( 也能够不用) , 靠它们的锚固力和向岩体稳定部分的悬吊作用, 防止破碎岩石冒落。 用预拉紧方法安装的锚杆, 提高了岩石分层之间的摩擦阻力, 同时将两支撑点间的岩层夹紧, 以岩梁和岩拱的形式构成承载结构。尽管加固的岩梁比未加固的岩梁呈现出明显的稳定性, 可是仍不能准确量测出影响加固岩层稳定性单个分层缝合效果的量值。现代锚杆支护理论认为, 岩层分层之间的摩擦作用具有重要意义, 主要有以下几个方面。 ①巷道上方的松软岩层被锚杆固结到其上部坚固的岩层上, 松软有裂隙岩层的几个分层, 彼此之间被锚杆夹紧形成梁和拱形式的承载结构。 ②松软不稳定的岩石分层, 彼此之间夹紧并被锚杆固结在上部坚固岩层上。 ③在掘进巷道时, 被破坏的有裂缝的岩石分层被锚杆夹紧并被悬挂在自然平衡拱上。 ④不稳定的有裂缝的岩层被锚杆的联接部件托住并被悬挂于自然平衡拱的拱脚。 ⑤不稳定的岩石分层被锚杆夹紧并悬吊于自然平衡拱的拱脚。 在采矿实践中, 锚杆支架分单体锚杆支架和组合锚杆支架两种。单体锚杆支架指安设在巷道中的锚杆, 彼此之间没有力学科系。组合锚杆支架包括钢梁、钢带、角钢、槽钢等承托顶板元件, 把两个或几个锚杆联成统一的整体。 锚杆支架按用途分为临时锚杆支架和永久锚杆支架。 按作用原理分为主动锚杆和被动锚杆。主动锚杆预先张紧装入钻孔中, 以提高抵抗被加固岩体拱曲性和分层之间相对位移的能力。随着锚杆预应力的加大, 相应增加了岩层分层面之间的摩擦力, 提高了巷道的稳定性。安装被动锚杆时不给杆体以预应力, 因此就比主动锚杆安装密些, 其典型的有全长锚固的螺纹锚杆、钢筋混凝土锚杆、膨胀式锚杆和玻璃钢锚杆等。 按工作特性锚杆又分为刚性延伸和有限延伸锚杆。延伸锚杆靠套管能够伸长500~700毫米。有限延伸锚杆与延伸锚杆不同, 只能伸长60~140毫米。 按杆体材料锚杆又分为木锚杆、竹锚杆、金属锚杆、混凝土锚杆和树脂锚杆等。而按杆体构造型式分为管式锚杆、杆式锚杆、钢丝绳锚杆、组合锚杆和多条杆的锚杆等。 以煤巷和半煤巷为主的采准巷道, 其断面一般为矩形、梯形或近似梯形的四边形, 不能形成近似自然冒落拱的支撑体系。这些巷道均要受到采动影响, 巷道位置改变的余地很小, 巷道围岩强度低, 顶板岩石一般是层状特征。以前采准巷道多采用棚子支护, 棚子支护不可能紧贴围岩, 形成等来压, 即所得的被动支护, 锚杆支护是完全不同的一种支护方式, 它利用锚固剂、 软岩巷道支护技术发展现状分析 耿志光 (河南工程学院安全工程系郑州451109) 摘要：随着我国新生代煤层的大力开发，软岩矿井的数量也在与日俱增。特殊条件下的巷道施工与维护问题已变得日益突出，并成为影响和制约我国煤炭工业发展的重要因素之一。采用常规的支护方法，已不能满足安全生产的需要。研究有效而经济的软岩支护方法, 是当前生产中急需解决的问题。为此查阅了大量相关科技期刊，对多个典型软岩矿井的支护技术进行分析，总结了我国软岩支护的发展现状。这对提高我国软岩支护的技术水平，提高经济效益，都有着十分重要的意义。 关键词：软岩；支护技术；发展现状 1引言 由于深部岩体处于复杂的工程地质环境，使深部岩体表现出的力学特性与浅部开采时往往具有很大的差异，并且，随着开采深度的增加，伴随着硬岩矿井向软岩矿井的转型。在浅部开采基础上发展起来的传统支护理论、设计方法及技术已难以适应深部巷道支护的要求，尤其是深部软岩巷道支护设计及实际的需要[1]。 随着其开采深度不断增加, 受高应力的影响, 软岩问题愈趋严重, 深部围岩处于软岩状态, 施工条件趋于复杂化, 巷道及硐室支护的难度和破坏程度不断增加[２]。底臌是煤矿巷道中经常发生的动力现象, 巷道底臌使断面缩小, 阻碍运输、通风和人员行走, 因底臌而造成巷道报废的现象时有发生, 严重影响生产和威胁安全[3]。软岩巷道支护问题日益突出。研究高效而经济的软岩巷道支护方法,是目前矿井生产急需解决的问题。 2软岩巷道的特征 2.1软岩的概念 软岩是我国煤炭系统的习惯用语, 它的概念已不是狭义的字面上的含义。目前人们普遍认可的软岩的概念包括松散型软岩、破碎型软岩、流变型软岩、膨胀型软岩及高地应力型也称硬岩软化型软岩等五种特点岩石。 2.2软岩的基本特征 1)软岩松散破碎, 结构疏松, 容重低, 孔隙率较高, 强度小, 稳定性差。一般软岩多为泥岩、炭质泥岩、砂质泥岩及粉砂岩组成, 单向抗压强度小于200 Mpa。 2)软岩易吸水崩解, 膨胀性强。软岩膨胀的概念有两个一、专指那些含有膨胀性矿物如高岭石、蒙脱石等的软岩所产生的膨胀变形。二、指软岩岩体向巷道空间的位移变形。 3)软岩巷道自稳性差, 围岩压力大, 来压快, 自稳时间短。多数围岩自稳时间仅几十分钟到几小时。 4）软岩巷道变形量大, 变形持续时间长, 具有流变性能。软岩静压巷道中总变形量超过400-500mm者甚多。变形时 间一般都在1-3个月以上, 甚至半年后仍继续增长。 5）软岩巷道变形速度快, 变形范围广, 底腻明显。 2.3软岩巷道的特征 1）围岩的自稳时间短、来压快所谓的自稳时间, 就是在没有支护的情况下, 围岩从暴露起到开始失稳而冒落的时间。软岩巷道的自稳时间仅为几十分钟到几个小时, 巷道来压快, 锚杆支护技术规范(正式) 第一章总则 1 为贯彻安全第一的生产方针，严格执行《煤矿安全规程》和煤炭工业技术政策， 确保正确地进行锚杆支护设计和施工质量，促进煤巷锚杆支护技术的健康发 展，特制定本规范。 2 锚杆支护巷道施工必须进行设计。锚杆支护设计要注重现场调查研究，吸取国内 外锚杆支护设计、施工和监测方面的先进经验，积极采用新技术、新工艺、 新材料，做到技术先进、经济合理、安全可靠。 新采区采用锚杆支护时，要进行基础数据收集并进行锚杆支护试验工作，锚 杆支护设计要组织有关单位会审，并报集团公司备案。 3 对在煤巷应用锚杆支护的有关人员（管理人员、工程技术人员及操作人员），都必 须进行技术培训。 4 在应用锚杆支护的巷道中，必须有矿压及安全监测设计。在施工中必须按设计设置 矿压及安全监测装置，并有专人负责监测。 第二章巷道围岩的稳定性分类 5 采用煤巷锚杆支护技术，必须对巷道围岩稳定性进行分类，为指导锚杆支护设计、 施工与管理提供依据。 6 巷道分类按原煤炭部颁发的《缓倾斜、倾斜煤层回采巷道围岩稳定性分类方案》执 行。 7 煤层围岩分类指标以缓倾斜、倾斜薄煤层及中厚煤层回采巷道分类指标为基本分 类指标。其它条件下的煤巷（如煤层上山）稳定性分类指标，可根据具体情况对分类指标进行相应替代，详见表1和表2。 缓倾斜、倾斜薄及中厚煤层回采巷道分类指标 表1 煤层上、下山分类指标 表2 第三章锚杆支护设计 8 锚杆支护设计应贯彻地质力学评估—初始设计—监测与信息反馈—修改设计等四 个步骤。 锚杆支护设计参考以地应力为基础的煤巷锚杆支护设计方法，结合锚杆支 护实践，可根据直接顶稳定情况，按悬吊理论、自然平衡拱理论、组合梁理 论或锚杆楔固理论进行设计计算；亦可采用工程类比法进行设计。无论采用 哪种设计方法，都必须对支护状况进行监测，包括锚杆受力、巷道围岩表面 与深部位移及弱化范围、顶板离层等内容。根据监测信息反馈结果对设计进 行验证或修改。 第9条为进行科学的锚杆支护设计，必须具备表3所要求的原始资料。巷道施工后，根据实际揭露的围岩及地质构造等情况，对有关数据进行校核，为修改和完 善锚杆支护设计提供依据。 关于软岩支护技术 前言 巷道支护是井工开采工程的核心，是一切安全生产和效益的基础，随着开采条件的日益恶化，采深的迅速增加，支护对井工开采的制约作用日趋明显，先进采矿方法能否实现，在很大程度上取决于巷道支护状况和有效断面能否得到保证。 第一节，深井巷道围岩强化支护技术体系及实践 一，深部高应力巷道：常规支护不能满足要求的一类巷道。 1，采用传统的架棚支护、锚杆支护都不能有效维护巷道。 2，以德国为代表采用U型钢可缩性支架、壁后充填、预留变形量架棚支护的方式，也不能有效维护巷道。 3，常常在掘进时就需要多次卧底、返修。 为此：出路在于发展新型锚杆类支护综合治理比较乐观，目前遇到的大部分问题可以得到解决或改善。 如：德国向我国输入U型钢可缩性支架、壁后充填技术，在德国使用范围400-600米深，可是在我国达到400米深度就解决不了我国的问题。 二，深部支护问题： 1，相当一部分埋深达到800-1000米的深井巷道支护难度不大，可以采用常规的支护技术解决，因此深井巷道支护并不都属于复杂困难支护巷道，我们关心的焦点是深部难支护巷道称为深部 支护问题。 2，它通常是指主要由于巷道埋藏深度导致的围岩较高的水平应力，使相对软弱的岩体发生大范围破坏，并产生大变型的一类工程支护问题。 三，复杂困难条件： 1，由于地层运动和成岩过程产生的强构造应力集中区，水平应力通常较大；这类构造区域内巷道变形有自身规律，其中顶板支护的安全可靠性要求较高。 2，膨胀性岩体、泥质岩体遇水泥化等条件，由于物理化学原因导致的岩体力学承载性能的衰减、岩体的变形等。 3，由于开采造成的次生应力集中区产生的巷道支护问题。 四，深井软岩成为支护重点： 1，深部高应力巷道的两个显著特点： （1），原始应力水平相对围岩强度高。 （2），采动附加应力更趋强烈、围岩破碎区范围进一步加大，不易形成结构效应。 2，时间效应强烈、变形速度快，不易长期维护： （1），第一类，围岩软弱型、即软岩巷道； （2），第二类，采动影响型、即动压巷道； （3），第三类，深井高应力型、即深井巷道； 五，巷道大变形、难以支护原因： 1，围岩松软破碎：单轴抗压强度﹤10-20MPa； 锚杆支护技术的应用现状及发展趋势 摘要 基于国内外大量而广泛的锚杆支护技术的应用与研究，锚杆支护的优越性越来越得到认可，本文阐述了锚杆支护技术及其分类，总结了锚杆支护技术的作用原理，并对国内外锚杆支护的现状做了初步分析。运用支护设计中常用理论及方法，对锚杆支护的优缺点进行了分析和评价，高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。同时对实际支护工程中的某些不足进行了具体讨论，并对未来的发展趋势进行了初步分析。 关键词：锚杆支护；支护原理；应用现状；发展趋势 摘要 ··································································································· I 一、概述 (1) 二、锚杆支护技术的概念及其分类 (1) （一）锚杆支护技术 (1) （二）锚杆的分类 (2) （三）锚杆支护适用条件及优缺点 (6) （四）锚杆支护的设计与施工 (6) 三、锚杆的支护原理 (7) （一）目前，已经被广为接受的锚杆支护理论主要有如下几种： (7) （二）近年来，又提出了新的支护理论，主要有以下几种: (9) 四、国内外锚杆支护技术的应用现状 (10) （一）国外锚杆支护技术的现状 (10) （二）国内锚杆支护的现状 (12) （三）国内外锚杆支护技术的对比 (12) 五、锚杆支护技术发展趋势 (13) （一）锚杆支护技术的改进 (13) （二）锚杆支护技术的发展趋势 (15) 参考文献 (16) 一、概述 锚杆支护作为岩土工程加固的一种重要形式，由于其具有安全、高效、低成本等优点，在国际岩土工程领域得到了越来越多的应用。1872年，英国北威尔士的煤矿加固工程中首次采用钢筋加固页岩之后，1905年美国矿山中也出现了类似的加固工程。到了20世纪40年代，锚杆支护在地下工程中的应用在国外得到了迅猛发展。 目前，在澳大利亚和美国等国的地下工程支护中，锚杆支护已经占到了接近100％。我国于20世纪50年代开始试用锚杆支护技术，至70年代前期还处于探索阶段，直到1978年才开始重点推广，80年代开始向英国学习锚杆支护技术后推广到煤巷支护，90年代又向澳大利亚学习引进成套先进的锚杆支护技术，目前已得到较广泛的推广和应用。在一些矿区的锚杆支护巷道比例达到90%以上，有些矿井甚至达到了100%，取得了较好的技术与经济效益。国内现有楔缝、涨壳、倒楔锚杆、钢丝绳或钢筋砂浆锚杆、木锚杆、竹锚杆、内涨锚杆、管缝锚杆、树脂锚杆、水泥锚杆、爆扩锚杆、预应力注浆大锚索等十几个系列。 由于各种锚杆的构造不同，锚杆作用机理差异甚大，国内外大量工程实践证明，各种不同种类锚杆，在不同的地质条件下，有不同的“支护”效果。国内外锚杆支护成功的经验表明，合理的锚杆支护设计及详细的监测分析，不仅可保证回采巷道的安全可靠，而且可取得显著的技术经济效益和社会效益。 二、锚杆支护技术的概念及其分类 （一）锚杆支护技术 锚杆支护技术就是在土层或岩层中钻孔，埋入锚杆后灌注水泥(或水泥砂浆、锚固剂)，依靠锚固体与岩层之间的摩擦力、拉杆与锚固体的握裹力以及拉杆强度共同作用，来承受作用于支护结构上的荷载。通过锚杆的轴向作用力，将杆体周围围岩中一定范围岩体的应力状态由单向(或双向)受压转变为三向受压，从而提高其环向抗压强度，使压缩带既可承受其自身重量，又可承受一定的外部载荷，使其有效地控制围岩变形。 锚杆支护是在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下施工中均广 煤矿软岩巷道支护技术 摘要：煤矿软岩巷道工程支护，尤其是深部高应力软岩巷道支护，一直是矿业工程难点问题之一。随着矿井开采规模的增大和开采深度的不断加大，软岩巷道的支护与维护问题显得越来越突出，软岩问题愈趋严重，直接影响煤矿安全高效生产。本文分析了软岩的概念及分类，提出了软岩巷道支护对策与主要支护形式，并指出了以后软岩巷道支护新的发展趋势。 关键字：软岩巷道；高应力；支护对策 1 引言 由于煤层赋存条件的复杂、多变，煤层开采条件的不可选择性，多数矿井的生产和建设都将面临不同程度、不同数量的软岩巷道开掘及维护难题。特别是服务年限较长的准备巷道、开拓巷道施工、维护，需解决一系列软岩巷道问题，比如巷道自稳时间短、变形大、难维护、返修率高等。加之多数软岩巷道断面较大，巷道变形破坏的影响因素复杂[1]，在支护设计中，要考虑多方面的影响因素。软岩巷道的变形主要体现在顶板下沉量较大，两帮收缩、偏帮、底鼓严重。巷道的变形严重影响到运输、通风、行人的问题，因此寻找合理的支护方式已经迫在眉睫。 2 软岩的概念及分类 工程软岩是指在工程力的作用下，能够产生显著塑性变形的工程岩体[2]。在煤矿巷道支护工程中，巷道围岩就是所研究的工程岩体；工程力则是指作用在工程岩体上的力的总和，它包括重力、构造残余应力、水的作用力、工程扰动及膨胀应力等。该定义揭示了软岩的相对性，实质即工程力与岩体的相互关系。当工程力一定时，不同岩体可能表现为硬岩特性，也可能表现为软岩的特性。而对于同一种岩石，在较低工程力的作用下可表现为硬岩的变形特性，在较高的工程力作用下可能表现为软岩的大变形特性。按其上述特性，大体上可分为4大类：低强度高膨胀性软岩、高应力软岩、极破碎软岩、复合型软岩。 1)低强度高膨胀性软岩巷道，围岩不仅松软、强度低，而目_遇水软化、膨胀，对风、水、扰动十分敏感。巷道围岩变形速度快、变形量大、持续时间长，给支护带来极大困难。软岩之所以能产生显著的塑性变形，主要是因为软岩中的泥质成分和结构面控制了软岩的工程力学特性。软岩一般具有可塑性、膨胀性、崩解性、流变性以及工程扰动性等工程力学特性。 2)我国煤矿开采深度以每年8～12m的速度增加，开采深度超过1000m的煤矿已有数十处，部分矿井重力引起的垂直应力明显增大，构造应力场复杂，地应力高；在高地应力作用下，开采扰动影响强烈，围岩破坏严重，煤岩体的扩容现象突出，表现为大偏应力下的煤岩体内部节理、裂隙、裂纹张开，出现新裂纹导致煤岩体积增大，扩容膨胀。 根据1552工作面围岩柱状资料分析，15#煤层顶板直接顶为粘土岩，厚度1.0-1.5m ，施工时，极易垮落，掘进施工时以14#煤层做顶沿15#煤层底板掘进，采取锚网支护。为了将锚杆加固的“组合梁”悬吊于老顶坚硬岩层中，需用高强度锚索做辅助支护。根据邻近1551运、回两巷掘进巷道的支护经验，确定1552回风巷、1552回风巷皮带机头硐室,采用锚杆—钢筋网—钢带--锚索联合支护。 二、支护参数设计 ㈠采用类比法合理选择支护参数：根据15#煤层邻近巷道的支护经验，1552回风巷巷道顶锚杆选用φ16mm ×1800mm 的圆钢锚杆，间距1000mm,排距900mm ；选用1x7丝φ15.24mm ，锚固力不小于230kN 冷拔钢筋,长度4.2m 的锚索加强支护。 ㈡采用计算法校核支护参数 1、锚杆长度计算 L = KH+L 1+L 2 式中：L ——锚杆长度，m H ——冒落拱高度，m K----安全系数，取2 L 1——锚杆锚入稳定岩层深度，取0.5m L 2——锚杆在巷道中的外露长度，取0.05m 其中： H=B/2f=3.4/(2×4)=0.43m 式中：B ——巷道宽度 f ——岩石坚固性系数，取4 L = 2H+L1+L2=2×0.43+0.5+0.05=1.41m 施工时取L=1.8m 2、锚杆间距、排距a 、b a=b= KHr Q 式中：a 、b ——锚杆间、排距m Q ——锚杆设计锚固力，50kN/根； H ——冒落拱高度，取0.58m ； K ——安全系数，取2； r ——被悬吊粘土岩的重力密度，26.44kN/m 3 a=b= 44 .2643.0250 ??=1.48m 煤巷锚杆支护参数设计方法 煤巷的突出特点就是承受采动支承压力，围岩破碎，变形量大。巷道锚杆支护设计，首先要对巷道所经受采动影响过程及影响程度进行准确的评估，对巷道使用要求和设计目标要予以准确定位。比如，是按采动影响时的支护难度设计支护，还是按照采动影响前的使用要求设计，不同的设计思想，结果大不相同。 目前，我国煤巷支护设计方法大致分为三类，即工程类比法、理论计算法及实例法。 1）工程类比法 工程类比法是当前应用较广的方法。它是根据已经支护的类似工程的经验，通过工程类比，直接提出支护参数。它与设计者的实践经验有很大关系。然而，要求每一个设计人员都具有丰富的实践经验是不切实际的。为了将特定岩体条件下的设计与个别的工程相应条件下的实践经验联系起来进行工程类比，做出比较合理的设计方案，正确的围岩分类是非常必要的。进行围岩分类后，就可根据不同类别的岩层，确定不同的支护形式和参数。 （1）巷道围岩分类方法 围岩分类方法的研究工作历史悠久，早在18世纪，在采矿及各地下工程已开始用分类的方法研究围岩的稳定性。随着采矿和人们对岩石物理力学性质认识的不断深入，国内外围岩分类研究得到了迅速发展，据不完全统计，有影响的围岩分类有五六十种之多。 a. 普氏岩石分级法 该法用岩石坚固性系数f（普氏系数）来对围岩分类，f值等于岩石的单向抗压强度除以10。坚固性系数是岩石间相对的坚固性在数量上的表现，它最重要的性质在于不论是何种抗力，以及这种抗力是如何引起的，而给予岩石相互之间进行比较的可能性。普氏岩石分级法来自实践，并且有抽象概括的程序可取，所提出的岩石坚固性系数值简单明确，到目前仍有一定的使用价值。 b. 煤矿锚喷支护围岩分类 为了适应巷道锚杆支护的需要，原煤炭工业部颁布的《煤炭井巷工程锚喷支护设计试行规范》制定了煤矿锚杆支护围岩分类，见表1。该分类综合考虑了岩石的单向抗压强度、岩体结构和结构面发育状况、岩体完整性系数、围岩稳定时间等多种因素，是一种典型的多指标分类方法。 c. 围岩松动圈分类 围岩松动圈是一个定量的综合指标，它是建立在对巷道围岩实测的基础上，几乎不作任何假设，用现场实测和模拟试验，研究围岩状态，找出围岩松动圈这一综合指标，用来作为围岩分类的依据。这一分类方法简单、直观性强、易于掌握，受到众多煤矿巷道设计与施工人员的欢迎。 经过大量的现场松动圈测试及其与巷道支护难易程度相关关系的调研之后，依据围岩松动圈的大小将围岩分成小松动圈，中松动圈、大松动圈三大类六小类，如表2所示。 矿区锚杆支护技术规范 .1 本规范是专门针对潞安矿区现有生产矿井所开采的3#煤层的地质与生产条件而编制的，旨在促进潞安矿区煤巷锚杆支护技术健康发展，为矿井实现安全高效创造良好条件。 1.2 根据《潞安矿区巷道围岩地质力学测试与分类研究报告》和《潞安矿区煤巷锚杆支护成套技术研究》的结论，在潞安矿区的煤巷中可以并应积极推广应用锚杆支护技术。 指导思想是：解放思想，实事求是，因地制宜，积极推广应用。 工作原则是：以科学的理论依据为指导，以严谨的态度抓好设计、施工和管理。 1.3 本规范适用于潞安矿区以锚杆支护作为主要手段的煤巷，包括： (1) 回采巷道（运输巷，回风巷，开切眼，瓦排巷等）； (2) 采区集中巷； (3) 煤层大巷； (4) 各类煤巷交岔点和峒室。 1.4 在进行煤巷锚杆支护设计前，必须有全面、准确、可靠的巷道围岩地质力学参数，包括地应力的大小和方向、围岩强度、围岩结构等。否则，不能进行锚杆支护设计。 1.5 煤巷锚杆支护设计采用动态信息设计法。设计是一个动态过程，充分利用每个过程提供的信息。设计应严格按五个步骤进行，即巷道调查和地质力学评估、初始设计、井下施工与监测、信息反馈分析和修正设计、日常监测。 1.6 煤巷锚杆支护材料的尺寸规格、力学性能与产品质量必须满足锚杆支护设计的要求，并符合煤矿安全有关规定。否则，不能下井使用。 1.7 煤巷锚杆支护施工应严格按照设计和作业规程要求进行，确保施工质量。 1.8 与煤巷锚杆支护技术有关的各级管理和技术人员，以及操作工人，都应进行锚杆支护技术培训。 1.9 本规范未涉及的煤巷锚杆支护技术问题，应按煤炭行业有关规定执行。 第二章巷道围岩地质力学评估与现场调查 2.1 巷道围岩地质力学评估与现场调查是煤巷锚杆支护设计的基础依据和先决条件，必须在进行支护设计之前完成。 2.2 地质力学评估与现场调查首先应确定评估与调查的区域，考虑巷道服务期间影响支护系统的所有因素，随后的锚杆支护设计应该限定在这个区域内。 2.3 地质力学评估与现场调查主要包括以下内容 (1) 巷道围岩岩性与强度 煤层厚度、倾角和强度；顶、底板各岩层的岩性、厚度、倾角和强度。 (2) 围岩结构与地质构造 巷道围岩内节理、裂隙等不连续面的分布，对围岩完整性的影响；巷道附近较大断层、褶曲等地质构造与巷道的位置关系，以及对巷道围岩稳定性的影响程度。 (3) 地应力 软岩巷道支护设计 邱照辉 (鸡西矿业集团公司梨树煤矿,黑龙江鸡西158100) 摘 要:梨树煤矿建矿以来一直受软岩困扰。该矿通过对软岩巷道岩性的分析,以采面上、下巷为主,应用悬吊理论与组合梁理论,设计锚、网、索、钢带的联合支护方式,有效地控制变形、片帮,为矿井安全有效地管理软岩巷道提供了科学依据。 关键词:锚杆;围岩;联合支护中图分类号:T D353 文献标识码:A 文章编号:1008-8725(2009)09-0088-03 Design on Support in Soft R ock Tunnel QIU Zhao -hui (Lishu C oal M ine ,Jixi M ining Industry G roup C om p.,Jixi 158100,China ) Abstract :Lishu C oal Mine has been plagued by s oft rocks.By analysis on the lithology of s oft rock tunnels ,taking the upper and down tunnels as dominant factors ,the theory of suspension and com pound beam was ap 2plied ,the combined support with bolt ,net ,cable and steel belt was designed.The deformation and wall cav 2ing were effectively controlled.The scientific basis was provided for controlling s oft rock tunnels safely and ef 2fectively in coal mines. K ey w ords :bolt ;host rock ;combined support 0 前言 梨树煤矿隶属于鸡西矿业集团公司,近几年刚改扩建投 产,设计年产量为90万t Πa 。该矿主产煤种为主焦煤,煤层赋 存稳定,可采厚度218～310m ,煤层顶、底板为复合型顶板,以黑灰色粉砂岩居多。因岩层软、围岩压力大,给开采带来表2 需建图层列表 表3 设置文字样式 文字样式名称 字体名文字高度 宽度比例 备注 ST 2.2宋体 2.2(小五) 1 标注汉字 ST 2.5宋体 2.5(小五)1标注汉字 T NR2.2 T imes NewR oman 2.2(小五)1标注数字 备注 一般而言,粗线取0.3mm ,细线取0.09mm 。 2.6 保存文件 打开“文件”菜单单击“另存为”打开图形另存为对话框,在存为类型下拉框中选“”文件类型在文件名中输入“采矿图模板”单击“保存”出现“样板说明对话框”在模板说明对话框中输入以下说明:采矿专用模板,比例1:1,单击“确定”,此时系统会在相应的位置创建一个“采矿制图模板.dwt ”模板。最后将建好的图形保存为.dwt 格式,并存放在autocad \cadt 2 em plate 目录下[8] 。这样,在下次新建图形时,可以从“使用样 板”进入绘图界面。对新图保存时,缺省类型为.dwg ,不会覆盖原有的样板文件[2]。 3 模板的使用 把采矿图样式绘制成标准模块,从而统一了采矿制图的标准,消除了制图中的任意性,减少了绘图人员的工作量,为二次开发修改图形打下了良好的基础。用户可以根据自己的使用习惯和需要灵活地建立1套模板。在用AutoC AD 具体进行绘制相关图形时,就可以根据需要使用自己定制的相关模板。当然,如果条件允许,还可以利用专用的采矿C AD 绘图软件包,同样可以节约大量的时间,提高绘图效率。在这方面,中国矿业大学矿业工程学院林在康教授做了大量的AutoC AD 二次开发工作,研发了一系列基于C AD 的数字化矿井模型和煤矿生产技术软件包[4]。 4 结束语 上述是制作样板的几个方面及一般方法,用户可根据工作的需要自定义特色的专业设计模板。结合在工作中的绘图实践,所制作的图形样板很好地符合了我国国家制图标准以及采矿制图标准。通过模板的合理使用,可大大缩短了绘图的前期准备时间和设计周期,减轻了设计者的工作强度,大大提高了设计效率。 参考文献: [1] 煤矿地质测量图图例[M].北京:煤炭工业出版社,1989. [2] 吴永进.AutoCAD2006中文版特训教程[M].人民邮电出版社, 2006.[3] 张荣立,等.采矿工程设计手册[M].北京:煤炭工业出版社, 2003.[4] 郑西贵.采矿AutoCAD2006入门与提高[M].徐州:中国矿业大 学出版社,2005.[5] 周跃进.AutoCAD2002模板的绘制与使用[J ].矿山压力与顶板 管理,2003,(3).[6] 杨建根.AutoCAD 制图模板的开发与制作[J ].机械设计与制造, 2005,(12).[7] 张俊,等.基于AutoCAD 技术绘制采矿工程图[J ].采矿技术, 2005,(3).[8] 马源晖,刘让铁.AutoCAD 模板文件制作过程详解[J ].金属加 工,2008,(5). (责任编辑 王凤英) 收稿日期:2009-04-15;修订日期:2009-06-15 作者简介:邱照辉(1982-),男,黑龙江鸡西人,助理工程师,2006年毕业于黑龙江科技学院,现任鸡西矿业集团梨树煤矿生产技术科主任工程师,T el :0467-2788408。 第28卷第9期2009年9月 煤 炭 技 术C oal T echnology V ol 128,N o 109 Sep ,2009 煤矿软岩巷道支护技术 发表时间：2018-02-26T10:42:14.743Z 来源：《基层建设》2017年第33期作者：张晓赟 [导读] 摘要：一般而言，在煤矿巷道形成后，岩层受力均衡状况被打破，特别是岩层的应力会重组从而达到新的平衡，但一旦切向力作用过大，而反作用力不断减小，则会导致岩壁受力处于极端状态，而这种受力不均衡的情况也会逐步朝着巷道周围进行蔓延，最后导致岩壁异常拓展及变形，受力条件也在不断恶化。 太原理工大学山西太原 030000 摘要：一般而言，在煤矿巷道形成后，岩层受力均衡状况被打破，特别是岩层的应力会重组从而达到新的平衡，但一旦切向力作用过大，而反作用力不断减小，则会导致岩壁受力处于极端状态，而这种受力不均衡的情况也会逐步朝着巷道周围进行蔓延，最后导致岩壁异常拓展及变形，受力条件也在不断恶化。要避免严重事故发生，则需对巷道岩层进行支护，特别是一些质地较软的岩层，更需要采用科学的支护方案。要让软岩巷道支护保持能达到预期效果，则需采用科学有效的支护技术与方法。就此将从煤矿软岩巷道支护技术应用方面入手，进行具体分析与探讨。 关键词：煤矿软岩；巷道；支护技术 引言 煤矿是十分重要的能源，煤矿消耗量巨大，而煤炭的储量却在逐年下降，煤矿层的深度也越来越大。煤矿井下作业环境恶劣，如果地质条件比较差，则会造成煤矿井下作业危险度增加，需要结合实际情况选用巷道施工支护技术。基于此，对煤矿井下软岩巷道施工支护技术进行深入研究意义重大。 1 巷道支护理论概述 煤矿巷道支护理论是煤矿支护理论的一个基础性内容，从古至今，人们始终没有停止过对能源的开采和应用，而煤矿巷道支护技术也已经有了十几种理论形式，其中较为常见的就是悬吊理论、加固理论、最大水平应力理论等，其中悬吊理论主要就是应用于软围岩巷道顶板锚杆技术，在实际的煤矿开采中，虽然这种巷道技术较为少见，应用也不多，但是这种悬吊理论却能够更加直观地为煤矿开采给予帮助。而加固理论则从宏观的角度分析了煤矿巷道的内部结构，加固理论也具有自身的特点和结构特征，一般情况下都是在被纵横交错的弱面切割的岩层中安装锚杆，这样可以提升煤矿内部巷道的稳定性。除此之外，最为常见的就是澳大利亚锚杆支护技术，该种技术在某种程度上可以克服水平应力，避免巷道内部出现变形、破裂等问题。但是澳大利亚锚杆支护技术也有着一定的应用范围，通常情况下更适用于巷道平行于最大水平应用力，而其并不适用于垂直水平应用力。 2 软岩巷道支护特点 从科学的角度上来看，软岩巷道主要就是指容易风化、土质黏结性差、土质松软、稳定性差的岩石等，由于软岩石巷道硬度较差，很容易受到外界环境和因素的影响，所以在对这类煤矿进行巷道支护设计的时候应该格外注意。如果需要用数据来判断的话，通常就是松动圈厚度达到1.5m以上的被称之为软岩。从我国目前的地形上来看，软岩的分布并没有规律，很多地区都有软岩分布，通常情况下成岩土层较为深厚并且年代久远，其岩层无论强度大小都被称之为软岩。软岩的自身性质也将会决定巷道的实际特点。不同程度的软岩也应该有着具体的划分，并不是所有的软岩都符合同一情况的巷道设置。可见软岩巷道支护具有一定的要求和特点，只有站在正确的角度去分析和理解问题，才会更好地设置巷道内部的结构，为实现巷道支护体系的完善性奠定坚实的基础。 2 目前国内软岩巷道主要支护方法 2.1 全部刚性类 全部刚性类主要是指闭合钢架、完整预制模板、现场浇筑混凝土等方面的支护。当然，由于支护刚性增加，围岩受到的压力也会更多，所以即便是支护可靠性增强，岩层负载未曾减少，且支架改变与损坏问题未能解决。因此，这类支护并不能很好地协调围岩和支架的受力关系，且无法将刚性及强度配合巷道受到严重形变与压力的围岩进行配合，也会导致更多新问题产生，即如岩层断层增加、工作效率减少、资金投入过大等。 2.2 科学设计巷道位置 （1）在设计巷道前需要对矿井下水文地质情况、工程地质特点、应力场分布、岩层岩性等进行真实而完整的调查，以保障巷道设计的科学性。（2）在进行大巷道布设时，走向的选择应该尽可能地与应力的方向相平行。同时，还需要避免不同节理发育带、断层等情况。（3）在设计巷道的过程中应该尽量保持简单明了，避免空间的交错重叠。同时，矿井下峒室的施工过程需要按照巷道的实际情况来调整顺序。 2.3 U型钢伸缩类 按照软岩体积可变的特征进行设定支架，而这种支护主要是针对已出现体积形变的岩层或断层破裂位置的支撑。而且其优势在于具有较强的可变性，此外本身也具备更多的承受与支撑能力；从而保证支架受到的力与围岩应力完全相反，也就是说在特定情况中支架本身可进行伸缩，而对应的负荷量也会出现增大减小等调整，从而保证支护效果的有效改进。不过，在现实运用时，考虑到U型钢伸缩类支架的最大承重力往往无法体现。导致问题的主要因素是，巷道挖掘及支护技术都无法解决支架背面出现各类规格的空洞，从而导致支架附和围岩接触面十分不均匀。一旦围岩形变，支架由于综合负载的总体作用而出现崩塌形变，而且受力条件较差，往往会因为弯曲、扭转等形变情况而无法进行支撑；此外，由于对支护阻力有更加严苛的要求，对于钢制架的质量也要求越大，这也间接加大了钢材用量，提升支护资金投入。 2.4 综合类 综合支护就是不同的支护方式进行组合，如：锚喷组合注浆加固、U 型钢伸缩配合注浆等。无论哪种综合支护方式，都需按照软岩巷道围岩特征及具体情况进行挑选和运用，且需明确科学的支护方案及数据。此外，锚喷支护应作为优先选择，因为其具有更强的适用性与功能性，能满足一些复杂条件下的支护。此外软岩属于难以找到支点的岩体，因而支护存在难度性，而针对软岩巷道，综合类支护技术的运用需注意以下几方面的问题：a）尽量向外岩层给予抗拒力从而调整岩体的整体受力情况，避免出现碎裂、形变问题，也能保证围岩的稳固性，当然，在岩体内部入手，则需强化其强度，从而保证具有更强的负荷承受力；b）U 型钢伸缩类支架的泛用性较强，但考虑支护成本的问题，可局部采用；且设置支护后，无论在填补还是施工方面，最终效果往往会对支护情况造成一定作用；c）锚喷支护是目前较为先进锚杆支护技术管理
浅谈煤矿软岩巷道支护技术
巷道锚杆支护技术参数的合理选择与设计(孙巧龙)
锚杆支护技术样本
软岩巷道支护技术发展现状分析
锚杆支护技术规范(正式版本)
关于软岩支护技术
锚杆支护的发展现状
软岩巷道支护
巷道锚杆支护计算公式
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