锚杆支护系统在煤矿巷道应用与改进.pdfVIP

贵州省岩石力学与工程学会2010年度学术交流论文集 锚杆支护系统在煤矿巷道中的应用与改进 陈波1，岳宗洪2 (1．贵阳建筑勘察设计有限公司，贵阳5500812．贵州大学矿业学院，贵阳55003) 摘要：介绍了我国锚杆支护的发展状况，分析了影响锚杆支护效果的存在的问题，分析得出锚杆与锚 索联合支护的可行性及优越性，并举例在某煤矿中的应用，并得出锚杆与锚索联合支护不但为煤矿矿井的高 效掘进与回采提供了安全保障，而且为煤矿企业来了经济效益。 关健词：锚杆支护；锚索；联合支护；安全保障 1前言 煤矿巷道的锚杆支护技术在我国应用起始于1950年，至今已经有近60年的发展历史，由于其具有“快 速、主动、有效”的特点，得到广大煤炭企业和工程技术人员的普遍认可。经过多年的研究、改进和工程实 践，已成为我国煤矿巷道的主要支护形式之一。随着煤炭开采深度的不断增加，巷道断面不断扩大，巷道压 力的不断加大，冒顶事故时有发生，凸现了锚杆支护的一些问题与不足。本文针对锚杆支护中存在的一些问 题提出了锚杆与锚索联合支护在煤矿巷道中研究与应用。 2锚杆支护系统分析 2．1 锚杆支护理论及适用条件 目前锚杆支护理论有悬吊理论、组合梁理论和加固拱理论等。悬吊理论是最早的锚杆支护理论，具有直 观、易懂及使用方便等特点。特别是在顶板上部有稳定岩层，而其下部存在松散、破碎岩层的条件下，这种支 护理论应用比较广泛。其主要缺陷是仅考虑了锚杆的抗拉作用，没有涉及其抗剪能力及对破碎岩层整体强 度的提高。组合梁理论充分考虑了锚杆对岩层离层与滑动的约束作用，适用于层状岩层。该理论认为，锚杆 提供的轴向力将对岩层离层产生约束，并且增大了各岩层间的摩擦力，与锚杆杆体提供的抗剪力一同阻止岩 层间产生相对滑动。加固拱理论认为，即使在软弱、松散、破碎的岩层中安装锚杆，也可以形成一个承载结 构。只要锚杆间距足够小，就能在岩体中产生一个均匀压缩带，它可以承受破坏区上部破碎岩石的载荷。该 理论充分考虑了锚杆支护的整体作用，在软岩巷道中得到较为广泛的应用和得到良好的经济效益。 2．2锚杆支护的适用条件 普通单体锚杆只适用于加固稳定的岩石巷道或围岩岩体较完整的巷道，但在围岩较软或破碎带规模较 大的岩巷、煤巷及动压巷道中往往取不到应有的效果，导致质量事故。 2．3锚杆支护系统的缺点分析 2．3．1 锚杆支护设计方法不科学 虽然已制定煤巷锚杆支护规范，但设计时绝大多数采用工程类比法，支护形式和参数确定不尽合理，有 可能支护强度太高，支护成本大，浪费了材料；在松软、软弱等特殊地质条件下支护强度也可能不足，出现片 帮、冒顶等安全事故。 2．3．2锚杆的支护材料质量不能完全达到要求 如钢材质量、加工的螺纹质量、树脂药卷质量等均直接影响支护质量。 2．3．3锚杆支护监测仪器与技术不能满足现场施工需要 常用仪器的精确度、实用性不尽完善，不能完全反应锚杆支护效果。 ．-—-—266．．．．． 贵州省岩石力学与工程学会2010年度学术交流论文集 2．3．4现有技术条件下。施工因素是直接影响锚杆支护可靠性的关键环节 施工人员对锚杆支护理论的系统认识不够，对锚杆的安装操作质量管理不到位，施工达不到设计要求。 如有时只重视对顶板的支护而忽视了对巷帮和底板的控制，或有些工人技术不过关、责任心不够，造成锚杆 和锚索支护强度降低。施工中常见的巷道凹凸不平，锚杆、锚索托板不紧贴岩面，造成锚杆、锚索没有预应力 而失效。 2．3．5锚杆支护中预应力普遍偏低 支架与普通的锚杆支护此阶段即遭到破坏。只有通过提高支护的预应力，从而消除或大大减缓岩层软弱面 的离层现象，同时减缓两帮围岩的应力集中程度和岩体破坏现象，初期围岩变形才能得到有效控制，进而实 现快速增阻，达到锚固工作阻力的效果。在高阻条件下实现减压，才可能将巷道掘进期间的围岩变形量控制 在300—400m／n以内，即高预应力才能实现巷道的长期维护。在安装锚杆时如果没有预应力或预应力过低， 随着巷道两帮位移量的增加，锚杆的工作载荷不会有较大的提高，此时锚杆支护的作用并不明显；而当安装 锚杆给予较高的预应力时，那么锚杆的工作载荷随着巷道两帮位移量的增加明显增大，能够有力的抑制巷道 围岩的进一步变形。虽然目前我国锚杆支护得到了相对比较广泛的应用，但在锚杆支护设计和现场施工中， 往往都忽视了锚杆的高预应力这