煤矿巷道锚网索支护优化研究92
煤矿巷道锚杆支护的参数优化探讨
煤矿巷道锚杆支护的参数优化探讨前言：随着采掘机械化水平的不断提高，采掘巷道断面的不断加大，更需要改善和简化巷道与端头的支护工艺。
在实践中，锚喷支护在岩巷中实现了悬吊组合梁和楔固机理，有效地加固顶板岩层，保持了巷道顶板的完整性，使顶板处于良好的受力状态，有效控制了顶板的自由变形。
锚杆支护是一种常用的能够与围岩共同变形的柔性支护，对围岩过度变形有良好的控制作用，在煤矿巷道支护中的应用几乎达到了100%。
现实中，往往由于多种客观因素的影响，大多数的矿井都不能根据不同类别的巷道特征，及时选用相应的支护参数与工艺，以致于影响巷道的服务周期、安全性和经济性。
因此对锚杆支护设计进行优化研究，改进锚杆的支护参数设计以实现锚杆支护优化，是十分重要的和必要的。
一、锚杆的优化参数的内容所谓锚杆的参数优化是指在保证围岩稳定的前提下，锚杆的加固能力和围岩的自承能力均得到充分发挥，实现锚杆-围岩共同承载，不仅获得良好的加固效果，而且节省锚杆量，降低支护材料消耗和支护成本。
研究认为通过理论推算，在围岩松动圈理论和锚杆支护机理基础上，通过巷道顶板的松动范围观测和试验锚杆的承载力监测，可以方便计算巷道锚杆的长度和准确确定锚杆载荷，设计锚杆参数。
求出需要的支护载荷及巷道变形的范围或塑性圈半径，进而可能设计出合理的锚杆参数，再通过锚杆承载力监测对锚杆参数作进一步修改，最终可实现锚杆参数的优化。
二、巷道围岩弹塑性变形巷道开挖后，围岩应力重新分布，当二次应力达到一定值时，巷道围岩体产生弹塑性变形，并形成三区（松动圈，塑性区，弹性区）。
把巷道断面按外接圆等效为圆形，根据岩体力学中的弹塑性理论，利用Mohr-Coulomb屈服准则，按平面应变进行求解可得到轴对称圆形巷道周边的位移公式。
巷道周边位移影响围岩支护反力，围岩支护反力由锚杆提供。
可以看出锚杆的锚固力是随着巷道围岩的变形的变化而变化的，随着巷道围岩变形的增大，需要锚杆提供的反力越小。
深井煤巷锚网支护技术研究与应用
深井煤巷锚网支护技术的研究与应用[摘要]：随着矿井开采深度的不断延深，深部高地压、高应力现象逐渐显现，巷道经常出现断锚杆、撕裂钢带、顶板下沉网兜甚至是冒顶等现象，本文从优化深井煤巷锚网支护技术方面进行研究，着重分析了煤巷锚网支护技术，实现了支护的合理性。
[关键词]：深井煤巷锚网支护研究应用协庄煤矿采深在-850—1100m，开采深度较大，自开始试验采用煤巷锚带网施工技术以来，在煤巷锚网支护方面获得了较大的成功和可观的经济效益。
但随着煤巷锚网工作的深入开展，尤其是在深部高地压、高应力煤巷使用锚网支护以后，现场不同程度出现断锚杆、撕裂钢带、顶板下沉网兜甚至是冒顶等，如不及时有效地解决这些问题，将会对矿井的安全生产和经济效益产生极大地影响，为满足煤矿生产的需要，对优化深井煤巷锚网支护技术进行了研究。
一、锚网支护不合理的原因分析协庄煤矿1202e补充巷在锚网支护过程中经常出现断锚杆、撕裂钢带和顶板下沉网兜等现象，给煤巷的锚网支护巷道埋下了极大的安全隐患，通过现场调查、分析研究，发现产生上述破坏的原因有以下几点。
1.顶板岩层结构的原因。
经现场观测及从掘进迎头揭露的岩层状况看，该区域内煤2煤层走向80°～90°，平均厚度2.4米，厚度稳定，中夹一层厚0.02米炭质页岩夹石，煤岩成分以半亮煤为主，硬度系数f=2～3，煤层倾角20°～26°；其上为0～1.5米的软岩，再上为0.5～1米的煤1，黑色，松软破碎。
再上为砂质页岩，性脆致密，水平层理发育，破碎易冒落，厚0～6.5米；锚杆未锚固在稳定的岩层中是造成离层的主要原因。
2.矩形断面巷道容易造成应力集中矩形断面巷道四个肩角是应力集中点，该位置压力大，容易破坏锚杆及钢带，是造成锚杆断裂及钢带撕裂的原因。
3.巷道支护方面的因素（1）顶板锚杆长度偏短，锚杆长度为2.2m的等强锚杆，锚杆锚固的范围处于容易离层的岩层的下方，说明锚杆偏短，有必要加大锚杆长度。
煤巷锚杆支护参数优化实施方案
参数调整建议
锚杆长度
根据数值模拟分析和工程实践验证结 果，合理增加或减少锚杆长度，以提 高支护效果和降低成本。
锚杆直径
根据围岩性质和锚杆承载力要求，选 择合适直径的锚杆，以提高锚固力和 降低材料消耗。
锚杆间距
根据数值模拟分析和工程实践验证结 果，合理调整锚杆间距，以提高巷道 整体支护效果和降低成本。
后期维护阶段
定期巡检
对支护完成的煤巷进行定期巡检，检查锚杆是否有松 动、破损等情况，发现问题及时处理。
维护保养
对使用的工具和设备进行维护保养，确保其处于良好 状态。
记录与分析
对施工过程和后期维护情况进行详细记录，并对记录 数据进行统计分析，为后续类似工程提供参考。
05
预期效果与影响
对巷道安全性的影响
优化后的锚杆支护体系能够延 长巷道的使用寿命，减少企业 的重复投资，进一步提高经济 效益。
06
风险评估与对策
可能的风险因素
地质条件复杂
煤巷所在区域的地质条件可能存在不确定性 ，如断层、破碎带等，给锚杆支护带来风险 。
施工工艺落后
在锚杆支护施工过程中，如果采用落后的施工工艺 或设备，可能影响支护效果，甚至引发安全事故。
经过现场试验验证，优化后的煤巷锚杆支护参数能够有效提高巷道围岩 稳定性，降低巷道变形和破坏风险，减少维修和维护成本。
03
适用范围
本实施方案适用于不同地质条件和采矿条件的煤巷锚杆支护工程，具有
一定的推广应用价值。
对未来研究的建议
深入研究煤巷围岩力学性质
进一步研究煤巷围岩的力学性质、变形规律和破裂机制，为锚杆支护 参数优化提供更准确的依据。
当前，许多煤矿在煤巷锚杆支护方面仍存在一些问题，如支护参数不合理、巷道变形严重等，这些问题 不仅影响了矿井的安全生产和经济效益，还增加了维修和加固成本。
煤巷快速掘进锚网索支护技术实践与分析
煤巷快速掘进锚网索支护技术实践与分析摘要:针对七一新发煤业公司北翼五采区专用回风巷采用煤巷快速掘进技术后,原有支护方式已不能满生产需要的情况,提出了适宜该矿具体地质条件的煤巷快速掘进锚网索支护技术,并通过现场实践和支护效果监测分析,充分肯定了锚网索联合支护技术在控制巷道围岩变形,保证矿井正常安全生产,提高了煤矿企业经济效益。
关键词:快速掘进锚网索支护围岩变形1 工程概述在煤矿企业生产中,煤矿巷道实现快速掘进是煤矿企业保持稳定高产高效的基础,但巷道支护技术日益成为影响煤矿煤巷掘进速度的重要因素之一。
近年来锚杆支护技术的发展,大大增强了煤矿巷道支护效果,提高了煤矿巷道的掘进速度,降低了工人劳动强度,为煤矿企业扩大产能、提高效益具有重大意义[1]。
七一新发煤业公司北翼五采区专用回风巷改炮掘为综掘机掘进后巷道掘进速度得到很大提高,迫切需要对原来已不适用的支护技术进行改进优化。
五采区专用回风巷设计原长度1180 m,所采煤层为山西组3#煤层,3#煤层于本区域分为上、下两层,本工作面沿3#上层煤顶板掘进,3#上煤层平均厚度为2.0 m,平均倾角7°,不易跨落,煤层层理分明,节理发育,地质构造简单,煤层直接顶板为砂质泥岩、细质砂岩,底板为泥岩、砂质泥岩。
2 快速掘进影响因素分析由于该矿北翼五采区专用回风巷采用综掘机掘进,掘进速度大大提高,经过现场实地调研和与该矿工程技术人员沟通,分析认为该矿原有支护方式已经远远不能满足现在掘进速度,另外考虑该巷道所处的不利地质条件,必须提出更加适宜的支护方案。
经分析,影响的因素主要包括以下几点[2]。
(1)地质条件特殊,加剧了巷道围岩的支护难度。
北翼五采区专用回风巷在掘进中破底板岩层掘进p(3)原有支护方式不适宜。
该矿原有支护方式不能有效抑止巷道围岩的移动和变形,巷道围岩受到扰动破坏后巷道断面急剧减小,严重威胁矿井的正常安全生产。
该矿使用的托盘参数不合理,尺寸偏小且厚度较薄,支护系统整体刚度偏小,并且由于锚索预紧力大于锚杆的预紧力,不及时进行再次紧固导致锚杆的支护能力没有有效发挥。
关于煤巷掘进中提高锚杆支护效果的探讨
关于煤巷掘进中提高锚杆支护效果的探讨【摘要】我国煤巷锚杆支护快速掘进技术应用中存在的问题主要有煤矿矿区地质条件预测缺失、锚杆支护方法不够合理、支护工作人员技术水平低和锚杆施工工程质量不高等，提高煤巷锚杆支护效果的方法有科学设计锚杆支护方法、推进组合式锚杆支护体系、开发掘锚新机具、合理采用二次支护、注重锚杆支护人员的培训和加强施工工程质量管理等。
【关键词】煤巷掘进；锚杆支护；问题；支护效果在煤巷掘进工作中，快速支护施工工艺已成为提高巷道支护效果、实现快速掘进的关键。
然而，锚杆支护作为一种有效的采准巷道支护方式，由于对巷道围岩强度的强化作用，可显著提高围岩的稳定性，加之具有支护成本较低、成巷速度快、劳动强度减轻、提高巷道断面利用率、简化回采面端头维护工艺、明显改善作业环境和安全生产条件等优点，可提高矿井的经济效益，因而成为煤矿企业矿井巷道的一种主要支护形式，代表了煤矿巷道支护技术的主要发展方向。
锚杆支护技术虽然经历了几十年的发展，但是仍然有其不完善之处。
下面，本文将对我国煤巷锚杆支护快速掘进技术中存在的问题进行探讨，并就如何煤巷掘进中如何提高锚杆支护效果提出一点自己的拙见。
1 我国煤巷锚杆支护快速掘进技术应用中存在的问题尽管在煤矿生产中，锚杆支护技术已经得到了较为广泛运用，并取得了良好效益。
然而，由于我国锚杆支护技术起步比较晚，目前，还有多方面因素制约锚杆技术发展，主要表现在以下几个方面：1.1 煤矿矿区地质条件预测缺失主要表现在对煤矿矿区地质条件的预测发生缺失。
众所周知，煤矿矿区的岩体是相当复杂的地质体，因而，在支护设计的时候，需要全面的了解地质体的实际情况。
然而，在实践中，很多的煤矿企业在进行支护设计的时候，没有全面的了解围岩的实际情况，忽视了对围岩强度、围岩结构、锚固性等相关参数的测试。
这就使得在支护设计的时候，很多的缺点没有被发现出来，忽视采取相应的措施来加强锚杆的支护，由于锚杆支护欠缺牢固，因而容易导致顶板事故的发生。
深矿井锚网支护方案优化分析
深矿井锚网支护方案优化分析发表时间：2019-11-11T15:59:03.860Z 来源：《基层建设》2019年第22期作者：李鹏飞[导读] 摘要：目前我国开采深度超过1000m的生产(在建)矿井达到47处。
平煤神马建工集团建井一处河南平顶山 467000 摘要：目前我国开采深度超过1000m的生产(在建)矿井达到47处。
在高地应力情况下，煤岩体发生了显著的变化，从脆性变为弹性，岩体内显现出明显的流变、蠕变和膨胀特征。
高地应力和煤岩体特征决定了深部开采矿井将会遇到一些动力灾害，这些灾害主要发生在巷道附近。
因此，深部开采的关键和主要问题就是巷道支护。
锚杆支护技术在中国主要矿区的大面积传播和应用，产生了巨大的技术和经济效益。
关键词：深矿井；锚网支护；松动圈理论；数值模拟；支护方案 1回采巷道锚杆阻力和巷道表面位移监测 1.1矿井回采巷道锚杆阻力和表面位移监测我国某地区矿区，产量3．0Mt/a，地表标高为+521．0m，三水平标高为－700m，目前开采深度已经超过1000m。
－650区段回风平巷采用锚网支护方式，锚杆长度为2．5m，直径为20mm，锚杆间排距为0．8m×0．8m。
锚索采用螺纹钢，直径为15．4mm，长度为6．0m，间排距为2．4m。
在巷道掘进过程中，发现巷道表面变形情况严重，巷道四周向内侧臌包严重。
1.2巷道围岩松动圈测量实践已经证明，松动圈对巷道的稳定性和巷道支护程度具有密切的联系。
松动圈的测量对于选择合理的支护方法和支护参数，减少巷道维护成本具有重要的作用。
实践中采用BA-Ⅱ型松动圈测试仪测定松动圈。
首先，在测点巷道左帮、右帮和顶板钻3个测量孔，注水后放入仪器进行测量。
通过调查发现，巷道左帮、右帮和顶板的松动圈分别为1．6m、1．8m和1．5m。
按照围岩分类标准，巷道所处围岩属于大松动圈围岩。
由于围岩中总存在硬的夹层，或者是弱面、裂隙带等，这将会造成得到的“孔深－速度”曲线带有向上或者向下的尖点，判断松动圈时，要剔除这些异常点，从总曲线的总体趋势上判断。
采煤工作面锚网索支护沿空留巷技术的研究与应用
1工作面地质概况工作面开采2#煤。
层位较稳定，煤层倾角8~18°，平均13°，平均厚度2.4m ，工作面直接顶为6m 细砂岩，斜交层理发育，工作面采用倾斜长壁后退式轻型放顶煤采煤方法，顶板采用全部垮落法管理。
2顶板预裂爆破切顶技术留巷原理超前采面煤壁一定距离（在高峰压力前），对顺槽巷道采面一侧顶板进行预裂爆破，使之形成一定深度的并与铅垂线有小夹角的立面贯穿裂缝。
采面向外推进，采空区顶板垮落，采面一侧的顶板沿立面贯穿裂缝切顶垮落，垮落的岩体成为留巷的巷帮。
当采空侧顶板切顶垮落后，顺槽巷道顶板成为悬壁梁，在锚索、锚杆悬吊和组合梁作用以及巷道内单体支柱的支撑下，维持平衡。
随着采面向外推进，采空区后方顶板，进一步垮落，垮落的矸石填充了采空区后方的空间，支撑了上覆岩层，对沿空留巷顶板给予一定支撑，逐渐趋于稳定，形成沿空留巷。
在沿空留巷过程中，预裂爆破技术是关键，其顶板能否形成预裂面，预裂面的角度、深度是否合理，是沿空留巷能否成功的主要因素。
3工作面顺槽沿空留巷的设计设计方案如下：①沿空留巷采用顶板定向预裂爆破、锚索工字钢预加固联合切顶技术，现巷道规格：4×2.6m，留巷后设计规格：3.3×2.7m。
（详见图1）②锚索工字钢预加固施工超前支架位置20~50m 完成，无缝钢管打设与支架位置同步，并进行施工质量监测。
同步安设常规矿压监测装置。
锚索工字钢加固方式：顺巷道走向打设2排锚索工字钢，自下帮至上帮方向排距依次为400mm 、1500mm,间距800mm ，并与2m 长18#工字钢连锁，锚索采用φ21.6mm×10m 钢绞线，无缝钢管采用6寸充填管路（长度根据巷道高度制做，自制顶帽），间距为1m 。
③超前支架位置不小于20m 在溜子道顶板预裂爆破钻孔施工及定向预裂爆破切缝。
定向预裂爆破孔直径为42mm ，间距1.0m ，每两个爆破孔中间位置打一个导向眼，孔径42mm 。
采掘巷道锚网索联合支护方案优化研究
采掘巷道锚网索联合支护方案优化研究
李科
【期刊名称】《机械管理开发》
【年(卷),期】2022(37)10
【摘要】以潞安化工集团A矿13号煤采掘巷道为研究对象,分析了该巷道支护现状,提出了一种锚杆(索)联合支护的方式,并应用数值模拟分析法,分析了优化前后该巷道的锚杆、锚索预应力场分布特征。
分析结果表明,支护方案优化后,巷道围岩中可形成连续叠加的压应力承载结构,巷道围岩抵抗载荷的能力显著增强,变形量显著下降,可取得更好的支护效果。
该研究可为类似工况下的采掘巷道联合支护提供参考。
【总页数】3页(P76-78)
【作者】李科
【作者单位】安化工集团五阳煤矿
【正文语种】中文
【中图分类】TD353
【相关文献】
1.锚网梁(索)联合支护在支承压力不稳定区域复合顶板下、大断面巷道支护的应用
2.石炭二叠纪松散围岩巷道锚网索联合支护参数优化实践
3.锚网（梁、索）、喷联合支护在巷道特殊地带的支护应用
4.软岩巷道“锚网索联合支护”支护设计及数值模拟分析
5.软岩巷道锚网索联合支护设计及支护效果分析
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煤矿巷道锚网索支护优化研究
摘要：通过对某公司工作面巷道的支护方案优化进行分析，探究常规支护方案的不足之处，并且通过计算机软件，提出煤矿巷道的锚网索支护优化改进方案。
关键词：煤矿巷道锚网索支护优化
在煤矿巷道支护中，锚网索支护方案是主要的支护手段，但是由于巷道的开采深度以及位置的变化，导致整体支护情况受到一定的影响，在此情况下，应该对煤矿巷道锚网索支护情况进行优化研究。
1工程概况
某公司煤矿东南翼以及水洞沟深部勘测区从+750m到地面，煤层由倾斜变成直立状态，另外，在断层附近，存在较大的倾斜角变化，深部勘探区的地段倾斜度为12°-20°，平均倾斜度在16°左右，在落差20m以上的环境中，主要具有3个断层，断层为南北走向，在该地区中，西部和深部的岩浆活动相对强烈，而在东部地区较微弱。
2工作内容
2.1锚杆阻力检测
在支护中，主要应用锚杆测力计检测轴向力，在煤矿+200m开采区中，对于86巷道设计两个监测点，每隔30m左右一个断面，在顶板以及两侧安装锚杆，应用阻力检测仪进行检测，煤层厚度为2.8-3.4m，倾斜角为9-11o，在对煤层特征分析后，需要对顶底板的情况进行分析，可以发现，在巷道的整体变化中，应力主要由两帮承担，顶部锚杆的支护效果已经失效，巷道顶板在浅部已经逐渐离层，对巷道的整体产生了较大的影响。
2.2相对位移检测
在巷道的整体支护中，需要对相对位移情况进行检测，以此来确定整体的使用情况，在86巷道支护中，间隔30m具有位移断面检测，在顶板基点附近安装锚杆，在中央位置锚固1m短锚杆检测顶底板的位移量以及巷道的变形情况，根据现场的监测可以发现，在巷道的支护中，存在底鼓情况较为严重现象，致使巷道出现围岩的松动，对巷道整体的承载力产生一定的影响，进而导致巷道的载荷高度增加，因此，在设计的过程中，初期的支护方案存在一定的不合理性。
2.3围岩松动圈
围岩松动圈表示应力超过一定的范围，现有的支护手段已经难以满足支护需求，其主要表现在破碎岩块啮合不垮落，但是裂缝逐渐扩张，在86巷道的设计中，松动圈值达到150cm左右，属于一般稳定围岩，通过设计锚杆，可以对其整体支护参数进行分析，其具体数据如表1所示。
表1 86巷道力学参数分析表
通过上述的分析可以发现，在巷道的设计中，可以采用组合拱理论来进行设计，以便满足巷道的锚网索支护需求。
3设计优化
3.1材料选择
锚杆选择：直径20mm；强度为335MPa，采用左旋无纵筋螺纹钢。
锚索选择：设计预拉力大于200kN，预拉力为130kN，采用树脂锚固剂加长锚固。
3.2优化方案
在86巷道的整体锚网索支护优化中，需要对锚杆的支护方案进行优化设计，在设计过程中，主要采用FLAC数值模拟软件进行分析，在分析中，可以确定围岩的应力和位移情况，
通过软件的分析可以发现，测量模型的长宽高分别为30m、10m和22m，选用的顶板锚杆直
径为20mm，长度为2200mm。
在两帮的锚杆设计中，直径设计为20mm，长度为2200mm；在锚索的选择中，直径和长度分别为15.4mm和6200mm；在金属网的选择中，主要选择
50mm×50mm的网格尺寸。
在锚网索工具选择完成后，需要对整体的设计方案进行优化，因
此需要通过计算机软件来确定相应的参数，以此来优化方案设计。
4参数优化
4.1模型建立方面。
在86巷道的锚网索支护方案设计过程中，需要根据相关的资料进行
分析，建立现有锚杆、锚索、钢带以及模型等支护模式，在计算机分析的情况下，可以确定
模型的上边界具有16MPa的应力，Z轴方向具有一定的载荷。
其水平和垂直方向的应力情况
分析如图1、图2所示。
4.2在锚杆支护优化过程中，需要对数值进行模拟分析，发现在锚杆的应力情况下，可以
将锚杆连接成为整体，在压力的分析下，可以对巷道的围岩起到较好的支护作用。
另外，通
过系统的整体优化分析可以发现，锚网索优化设计过程中，可以确定应该采用直径20mm，
长度为2200mm的锚杆，并且锚杆的间排距为800mm×800mm，在锚索间排距的设计中，应
该设计为1200mm×1600mm。
采用该数据方案，可以最大程度地保障锚杆的支护强度，从而
可以保障巷道的安全性。
5支护方案的确定及效果
在支护方案的确定中，对于掘进正常地段，主要采用20mm直径以及2200mm长度的锚杆，配合钢带以及金属网进行支护，锚杆的间排距为800mm×800mm，在靠近帮角位置，采
用倾斜10°的布置，锚索的长度为7.5m，直径为15.2mm。
在断层地质的设计过程中，对于
巷道的支护设计需要根据实际情况进行分析，在巷道中，通常存在围岩状况差以及底鼓的现象，需要对常规的支护方案进行调整，需要在巷道两帮底角固定直径20mm以及长度
2200mm的锚杆，发挥锚杆的控制作用，其可以有效地提升支护的稳定性。
其具体支护方案
优化如下：
5.1在长锚索的优化中，原设计采用14mm直径的锚索，载荷约为300kN，经过改进后，
采用15.2mm驻沪办发的高强度低松弛预应力强力锚索，其载荷达到600kN，延伸率达到7%，提升锚索强度和可塑性。
5.2在托盘的改进中，选择Q2345锰钢，中部制作为弧形，可以提升托板的承载能力以
及让压性能，另外可以改进锚索的受力状态。
5.3在锚杆数量的设计中，采用直径20mm的锚杆，其载荷为600kN左右，提升了锚杆
的强度。
在支护方案确定后，需要对巷道的支护效果进行优化，对86巷道进行位移检测，
通过监测可以发现，巷道的两帮位移量为210mm，位移的速度为22mm/d，顶板的下沉量为182mm，移动速度为15mm/d，通过对巷道位移的分析中可以发现，巷道支护的变形情况在
可控的范围内，说明巷道的支护稳定性相对较为良好。
结论
在煤矿巷道锚网索支护优化设计中，需要对常规的支护方案进行优化，以此来提升巷道
支护的稳定性。
本文主要结合某公司煤矿的86工作面进行分析，通过分析可以发现，在支
护方案优化设计中，需要对巷道支护的位移以及阻力进行检测，在确定其问题后，通过计算
机软件来实现对支护方案的优化设计。
在巷道的优化设计中，需要选择20mm直径以及
2200mm长度的锚杆，配合钢带以及金属网进行支护，锚杆的间排距为800mm×800mm，在
靠近帮角位置，采用倾斜10°的布置，锚索的长度为7.5m，直径为15.2mm。
而在断层支护中，需要添加锚杆进行综合调控。
参考文献：
[1]陈青峰.锦瑞煤矿巷道围岩分类与锚网索支护技术应用[J].煤炭工程，2016（12）：46-49.。