加長(zhǎng)全程錨桿巷道頂板支護(hù)技術(shù)優(yōu)化實(shí)踐

1、加長(zhǎng)全程錨桿巷道頂板支護(hù)技術(shù)優(yōu)化實(shí)踐1前言雙河煤礦新區(qū)上部右一采面可采儲(chǔ)量達(dá)50萬(wàn)t,地表至開(kāi)采深度不小于500nb隨著礦井逐漸向深部發(fā)展，地應(yīng)力不斷增大，圍巖地質(zhì)條件不斷惡化，從而造成巷道支護(hù)的復(fù)雜化和困難化，使得支護(hù)問(wèn)題愈加突出。常規(guī)支護(hù)采用的直徑20mm、長(zhǎng)2.0m普通錨桿長(zhǎng)度和剛度以不能滿足巷道的支護(hù)要求，從而不能充分發(fā)揮出錨桿的支護(hù)作用。在此前提下，根據(jù)實(shí)際支護(hù)情況，經(jīng)多方研究，決定改進(jìn)原有頂板錨桿支護(hù)，采用直徑為22mm、長(zhǎng)2.4m的全程錨桿，解決了巷道頂板的支護(hù)難題，在保證了安全的前提下，加快了施工進(jìn)度。因此根據(jù)巷道的頂板情況，選擇合理的支護(hù)方案，對(duì)提高掘進(jìn)速度和安全可靠性，降低

2、支護(hù)成本，以及對(duì)巖層控制具有非常重要的意義。2巷道變形破壞特征及原因分析2. 1巷道變形破壞特征2.1 變形量大根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，新區(qū)上部3#層右一巷中寬4.4米、中高3.5米矩形半煤巷道，巷道頂板下沉量較大，平均每10天頂板下沉達(dá)到數(shù)十毫米，表現(xiàn)形式為鋼帶發(fā)生嚴(yán)重變形，頂板破碎，金屬網(wǎng)上部出現(xiàn)網(wǎng)兜。值得一提的是，在對(duì)頂板離層儀進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，未發(fā)現(xiàn)巷道上部老頂巖層發(fā)生斷裂、離層現(xiàn)象。（2）初期變形速率快，最終趨于穩(wěn)定巷道開(kāi)挖后的初期變形量和變形速率較大。監(jiān)測(cè)資料表明,開(kāi)掘初期的變形速率最大達(dá)4.4mm/d,幾天后變形趨于穩(wěn)定。表現(xiàn)為高應(yīng)力下巖體內(nèi)部節(jié)理、裂隙、裂紋張開(kāi)，出現(xiàn)新裂紋導(dǎo)致巖體體積增大；巖

3、體發(fā)生變形，表現(xiàn)為變形連續(xù)的、逐漸變化的。高地應(yīng)力環(huán)境和巖體變形特征決定了深部礦井掘進(jìn)巷道會(huì)遇到一系列動(dòng)力現(xiàn)象，包括沖擊礦壓、煤巖與瓦斯突出、瓦斯爆炸、礦井突水、礦壓顯現(xiàn)劇烈、冒頂片幫等災(zāi)害，對(duì)深部礦井的安全、高效開(kāi)采帶來(lái)巨大威脅。2.2 巷道變形破壞原因（1）構(gòu)造應(yīng)力機(jī)制施工期間，始終伴隨著斷層的出現(xiàn)，頂板巖層本身以彈性變形的形式儲(chǔ)存了變形能，使頂板產(chǎn)生破碎，一旦在此范圍內(nèi)掘進(jìn)巷道，頂板將會(huì)將這些變形能以變形的形式向開(kāi)掘空間釋放，宏觀上表現(xiàn)為巖層的下沉、破碎。（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)不合理原頂板支護(hù)采用的普通全程錨桿配合錨網(wǎng)、錨索及槽鋼聯(lián)合支護(hù)，所提供的支護(hù)強(qiáng)度未能滿足圍巖力學(xué)特性，沒(méi)能使支護(hù)的強(qiáng)度、

4、剛度和結(jié)構(gòu)方面與頂板巖層所需支護(hù)強(qiáng)度相耦合，既不能充分發(fā)揮圍巖的自身承載能力，也不能有效釋放圍巖的變形能，從而造成巷道下沉、變形，從某一部位開(kāi)始破壞，進(jìn)而導(dǎo)致整體頂板支護(hù)失穩(wěn)。3常規(guī)支護(hù)技術(shù)的優(yōu)化2.3 常規(guī)支護(hù)技術(shù)存在的問(wèn)題雙河煤礦的頂板支護(hù)普遍采用直徑為20mm錨桿，長(zhǎng)度2.0m長(zhǎng)，配合鋼帶及金屬網(wǎng)、架等支護(hù)技術(shù)，取得了較好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益，但是這些支護(hù)技術(shù)在新區(qū)的支護(hù)效果卻很差，新區(qū)右零面上、下巷等巷道在回采時(shí)均經(jīng)過(guò)了多次的進(jìn)行二次恢復(fù)，尚不能有效控制其上部巖層頂板的變形、破壞。在總結(jié)分析前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合大量的現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐，研究認(rèn)為常規(guī)錨桿支護(hù)技術(shù)主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：(

5、1)常規(guī)支護(hù)用直徑20mm、長(zhǎng)2.0m錨桿的長(zhǎng)度和剛度不足，從而發(fā)揮不出錨桿的支護(hù)作用。頂板圍巖的松動(dòng)圈半徑一般在22.3m,2.0m長(zhǎng)的錨桿其不能錨固到圍巖的塑性硬化區(qū)內(nèi)，導(dǎo)致錨桿失效不起作用；經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)錨桿被拉斷的現(xiàn)象，說(shuō)明錨桿的剛度不夠，不能滿足巷道開(kāi)掘初期變形速度快、變形量大的特點(diǎn)。(2)圍巖表面約束能力差。由于高應(yīng)力或構(gòu)造應(yīng)力的影響，使得支護(hù)體首先在較為薄弱的地方出現(xiàn)過(guò)量變形、巖石松動(dòng)和破壞，進(jìn)而形成破碎區(qū)，破碎區(qū)的發(fā)展導(dǎo)致圍巖自承圈破壞。如不能及時(shí)將破碎區(qū)形成一個(gè)較為完整的整體，就不能發(fā)揮頂板巖石的自穩(wěn)能力，從而不能有效地遏制圍巖的局部破壞和破碎區(qū)向縱深發(fā)展，進(jìn)而導(dǎo)致巷道圍巖遭到更

6、嚴(yán)重的破壞。3. 2常規(guī)支護(hù)技術(shù)優(yōu)化通過(guò)以上常規(guī)支護(hù)技術(shù)存在的問(wèn)題，經(jīng)本人對(duì)工作地點(diǎn)的實(shí)際情況了解，我率先提出了新的支護(hù)方式，使用直徑為22mm、長(zhǎng)2.4m取代原有普通錨桿的支護(hù)，得到了老工程技術(shù)的批準(zhǔn)及大力支持。采用新型直徑為22mm、長(zhǎng)2.4m的全程錨桿取代直徑20mm、長(zhǎng)2.0m錨桿，進(jìn)行巷道頂板支護(hù)，使巷道開(kāi)掘后頂板松動(dòng)圈形成了一個(gè)整體，增大圍巖的強(qiáng)度，提高圍巖自承能力，控制了頂板的下沉量。采用強(qiáng)度大、長(zhǎng)度較長(zhǎng)的錨桿能錨固在穩(wěn)定的巖層內(nèi)，并適時(shí)在巷道關(guān)鍵部位進(jìn)行錨索加固支護(hù)（由于錨索長(zhǎng)度較大，能夠深入到深部較穩(wěn)定的巖層中，錨索對(duì)被加固巖體施加的預(yù)緊力高達(dá)200kN,限制圍巖有害變形的發(fā)展，改善了圍巖的受力狀態(tài)，增加圍巖自承圈厚度，實(shí)現(xiàn)厚壁支護(hù)），很好的解決了巷道頂板下沉、破碎的問(wèn)題，隨著支護(hù)強(qiáng)度的增大，有效的控制了頂板巖層的變形，施工的安全也得到了保證，同時(shí)一直困擾的進(jìn)尺問(wèn)題也迎刃而解，雙河煤礦三采區(qū)7117隊(duì)正以小班6.0-8.0m,原班15m的速度進(jìn)行掘進(jìn)。4結(jié)束語(yǔ)隨著礦井開(kāi)采深度的不斷增加，深部巖體地應(yīng)力也越來(lái)越高，造成深部開(kāi)采巷道變形明顯、支護(hù)困難，通過(guò)對(duì)礦井深部巷道頂板支護(hù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，選擇使用合理選擇支護(hù)材料和支護(hù)參數(shù),采用直徑為22mm、長(zhǎng)2.4m的全稱錨桿支護(hù)技術(shù)，能夠有效的控制巷道頂板的下沉、破碎，發(fā)揮巖層的自穩(wěn)能力，有效地解決礦井深部高應(yīng)力巷道支護(hù)技術(shù)難