软岩巷道让压与锚注支护技术研究与应用

软岩巷道让压与锚注支护技术研究与应用

20 06年第 3期

中州煤炭

总第 11 4期

软岩巷道让压与锚注支护技术研究与应用洪志国，少本李(南神火煤电公司葛店煤矿，南永城河河 460 ) 76 0

摘要：对葛店煤矿进入深部， 0轨道大巷高应力破坏情况和所处岩石层位，用让压与锚注支护技针一60m采术，功地解决了高应力软岩巷道支护难题，到了较好的支护效果。成收关键词：岩；压与锚注支护；值模似；浆锚杆软让数注中图分类号： D 5 . T 3 39文献标识码： B文章编号：0 3— 5 6 2 0 ) 3— 0 1— 2 10 00 (0 6 O 0 0 0

葛店煤矿井田深部双庙扩大区一 0 6 0 m轨道大巷围岩岩性软，结性差，理、理较发育，风胶节层易化，水膨胀率高，典形的高地应力软岩巷道。原见为采用锚喷、 u型钢可缩支架联合支护，不能保证巷道长期保持稳定。巷道自掘出之后围岩一直处于流变

强度，围岩均匀承载、次支护，一定的变形能使二有力。让压与锚注支护首先预留变形空间，用锚网采

喷初次支护，充分让压使围岩应力释放后，行锚注进加固控制巷道变形。通过锚喷一次支护、次注浆二

以改善软弱围岩的物理力学性能，巷道围岩作为使均匀承载体。

状态，形极为严重，中表现在：帮喷体出现严变集顶重开裂、落现象，脱巷道支护变形，有效断面减小，有

部分底鼓，使巷道无法继续使用。尽管巷道几经致扩修，仍未能有效地控制其变形，仅花费了大量但不

2数值模拟研究数值模拟采用先进的岩石力学数值模拟软件F A .D。F A .D是一个三维有限差分程序， L C3 L C3是

维修费用，而且严重影响了正常生产与安全，已成为矿井生产中亟待解决的重大技术难题。为此，店葛煤矿联合河南理工大学在一6 0 m轨道大巷进行了 0 让压与锚注支护技术的研究。

二维有限差分程序 F A -D的扩展。该软件采用 L C2的显式拉格朗日算法和混合一离散分区技术能够准确模拟材料的塑性破坏和流动，行土质、进岩石和其

1让压与锚注支护方案可行性分析

研究表明，响软岩巷道支护效果的因素有以影下几点： () 1软岩巷道支护中，护强度的大小是能否支有效控制围岩变形量的关键。支护强度越大，变则形量越小。

他材料的三维结构受力特性模拟和塑性流动分析， 基于较小内存空间就能够求解大范围的三维问题。 模拟的目的是考察葛店矿该软岩巷道在不同支护条件下围岩体的变形情况，拟条件分为 2种情模况。①模拟现有支护条件下的巷道变形，即巷道掘进断面：墙半圆拱形断面， 36 0 m高 36 0直宽 0 m, 0 m墙高 18 0mm, m, 0采用锚网喷和 u型钢支架联合支护，杆间排距 8 0 m×8 0 m U型钢排距锚 0 m 0 m,

() 2二次支护可以减缓软岩巷道围岩破碎后的碎胀变形，减小变形压力，现巷道的有效支护。实

8 0mm。②锚注支护方案巷道变形，巷道掘进断 0即面：直墙半圆拱形断面， 3 8 0mm, 39 0 m 宽 0 高 0 m,墙高 20 0 m采用锚网喷、浆锚杆联合支护， 0 m,注锚杆间排距 8 0 m×8 0 m注浆管选用长 18 m、 0 m 0 m, . (2 . m的钢管， m一排，排 6根， 2 1 5m j 3 每拱顶 2根， 拱基各 1,根两墙角处各 1。根 从模拟结果看：采用原来的方案，巷道顶底板的

() 3支护体均匀承载是软岩巷道支护成败的决定性因素之一。 ( )护体应具有一定的变形能力， 4支以适应软岩的变形，允许巷道围岩释放部分能量。 可见，浆可有效改善软岩巷道围岩的物理力注

学性能，抗压强度、拉强度、剪强度等，如抗抗是软岩巷道有效维护的根本途径。软岩支护应能提高围岩收稹日期： o 6—0 20 3—2 6

位移为 19 m巷道严重变耽破坏严重； 9 m,而采用锚注支护方案时，道的顶底板位移得到了很好控制，巷

作者简介：志国 ( 94一)男，南永城人，理工程师，9 8年洪 16,河助 19

仅为 2 m。本次数值模拟为新支护方案提供了重 0m要参考价值。

毕业于焦作工学院。任神火煤电公司葛店煤矿生产矿长。现

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20 06年第 3期

中州煤炭

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3让压与锚注支护方案 3 1巷道断面设计 .

测，该巷在掘后约 5 0d围岩变形趋于稳定。 4支护效果及技术经济分析() 1让压与锚注支护根据软岩巷道围岩岩石应力变化剧烈、变形大的特点，护采取“让后抗”支先。首先预留变形空间，用锚网喷初次支护，采充分让压使围岩应力释放后，进行锚注加固控制巷道变形，融

巷道断面设计为直墙半圆拱形，宽为 3 4 0净 0 mm,高 180 mm,道净高 35 0mm。预留空间墙 0巷 0设计为：板 10 mm,板 10 mm,帮累计 3 0顶 5底 5两 0 m掘进宽度 39 0mm, m, 0掘进高度 39 0 m 0 m。3 2一次支护 .

锚固、封孔、浆工艺为一体，分利用注浆加固与注充锚杆支护各自的优点，全力调动整个巷道围岩自身的承载能力，护效果显著。支

采用锚网喷支护。锚杆为 2 m× 0 m 0m 20 0 m 树脂钢筋锚杆，次支护锚杆间排距 8 0 mm×8 0一 0 0 m铺菱形金属网，次喷层厚度为 5 m。 m,一 0m3 3二次支护 .

( )用让压与锚注支护方式，支护效果优 2采其于传统软岩支护体系。其原因在于传统软岩支护是靠支撑结构，利用支护结构本身来承担松散围岩自

滞后掘进工作面一定距离进行二次支护。二次支护采用锚注支护，次支护时间在对巷道一次支二护并观测巷道位移后确定。在巷道围岩由急剧变形

重力和地质构造残余应力，为被动支护；而锚注支护为真正的主动支护，是充分利用被锚固和胶结的它松散围岩本身来支撑围岩自重力和地质构造残余应力。现场取样和相似模拟表明，锚固和胶结的围被

转化为缓慢稳定变形，围岩残余应力释放部分后巷道出现变形，围岩裂隙扩大或增生后，及时对围岩松动圈进行测定，照围岩松动圈深度进行锚注加固，按 进行二次支护，后复喷成形，部可进行复注。最局 3 4注浆支护参数的确定 . () 1注浆孔深度确定。根据围岩松动范围，注浆孔比围岩松动范围深

3 0~ 0 0 4 0mm。 () 2注浆锚杆及锚固方式。锚注用注浆锚杆是一

岩，弹性模量大大提高，而大幅度提高胶结围岩其从自身的支撑能力。

() 3在施工技术上，传统软岩巷道支护 U型与钢支护相比，注支护施工简单，道掘进速度明显锚巷提高；压与锚注支护二次支护、让掘进可实现平行作业，于实现机械化作业，易工人劳动强度小。() 4让压与锚注支护在支护设计上首先预留变形空间，在锚喷支护围岩充分让压后，行永久锚注进

种特制的中空锚杆，用该锚杆的外段进行锚固利

和封孔，而利用其内段射浆，而达到锚注合一的效从果。注浆锚杆用无缝钢管制作，长 18 0 mm,总 0注

前巷道断面能够满足设计要求，去了扩帮挑顶，省节省了材料及维修费用，注支护投入成本比传统锚锚喷网加 U型钢支架等联合支护方式的支护费用低 3 5且支护效果好，道返修率低。/,巷

浆段 5 0mm,上钻有若干个交叉的射浆孔，固 0其锚段 1 10 m尾部螺纹段 10 mm,浆锚杆外径 0 m, 0注 2 . 5 m内径 1 12 m, 5mm。注浆锚杆锚固段与钻孔岩壁间采用空心式快硬水泥药卷作为密封锚固材料。 () 3注浆锚杆间排距设计。根据围岩裂隙及其

5结语 ’

发育程度， 2m一排，每排 6根，顶 2根，基各 1拱拱根，两墙角处各 1。根 (注浆液。选用单液水泥浆，料：2硅 4)材 45普水泥和清水；水灰比 0 8:~ . 1 . 1 0 6:。局部采用 C S浆液( C代表水泥， S代表水玻璃 )。3 5支护时间确定 .一

让压与锚注支护在葛店煤矿一 0 轨道大巷 60m

试验成功后，通过研究、改进和优化，已在地质条现

件比较复杂的其他巷道中应用。新掘巷道 18 0 m 0 采用锚注支护加固，其变形得到有效控制，得了显取著的经济效益和社会效益。目前，压与锚注支护让

技术已在葛店煤矿推广应用。参考文献：[]朱维申，满潮 .复杂条件下围岩稳定性与岩体动态施工 1何[ .北京：学科学出版社，9 6 M]力 19 . [

王国际 .注浆技术理论与实践[ .徐州：国矿业大学出版 2] M]中社， 0 0 20 .

次支护应紧跟掘进尽早安设，对围岩不采若

取及时封闭补强和加固措施，可能导致围岩破坏则和冒落。二次支护在一次支护后，过对巷道位移通观测后确定。在巷道围岩由急剧变形转化为缓慢稳定变形时，及时对围岩松动圈进行测定，照围岩松按动圈深度进行锚注加固，行二次支护。经矿压观进

(任编辑：爱新 )责秦

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