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山东科技大学专科毕业设计论文 专 题 题 目 霄云煤矿井底车场支护方案研究与应用 专业班级 采矿工程 学生姓名 陈 凡 刚 指 导 教 师 专题完成时间 ：2010 年 10月 21日 霄云煤矿井底车场支护方案研究与应用 2010级 专业采矿工程 指导教师 摘要：软岩巷道锚注支护是近年来发展起来的新型支护技术，己经成为深部软岩隧道、巷道及铜室支护的重要技术。锚注支护是一种将锚杆支护和注浆技术相结合的新型锚注联合支护体系，利用空心锚杆兼做注浆管，通过注浆将松散围岩胶结成整体，改善围岩的结构及其物理力学性质，即提高了围岩自身的承载能力，又为锚杆提供了可靠的着力基础，发挥锚杆的锚固作用，从而有效地控制了深部软岩巷道的大变形，尤其对松软破碎岩体的支护极为有效。 本文首先针对不同类型的锚杆结构，对锚杆杆体螺纹受力、左旋预应力锚杆、右旋全螺纹等强锚杆等进行了分析，然后对锚杆受力及其支护作用机理进行了论述，综合分析结果，对霄云煤矿软岩条件下井底车场的支护提出设计方案，对相似情况下的软岩巷道支护具有一定的理论意义。 关键词：软岩巷道；锚注支护；预应力锚杆、等强锚杆；巷道支护 1 矿井概况 霄云煤矿是由济宁矿业集团投资兴建的中型现代化矿井，井田位于山东省金乡县霄云镇境内。矿井由济南煤炭设计研究院设计，采用立井开拓，设主、副两个井筒，设计生产能力0.9Mt/a。主井深度840m，付井深度860m，表土段423m，冻结深度472m。现主副井井筒已经到底，主副井贯通巷、变电所泵房、水仓等巷道已经开始施工，井下峒室群将陆续施工。 从井底局部峒室揭露的岩层情况看，巷道围岩情况为： （1）轨道石门和轨道石门交叉点为细砂岩和粉砂岩为主，但是节理裂隙特别发育，支护难度较大。 （2）主井北牛鼻子底板为恢褐色泥岩，遇水泥化、膨胀，造成牛鼻子附近局部发生底鼓，支护难度大。 （3）主井北的贯通巷迎头揭露的岩石为灰褐色泥岩，遇水泥化、膨胀，支护难度大。 （4）水仓掘进迎头揭露的岩石为泥质粉砂岩，节理裂隙发育，有一定支护难度。 现有的支护形式为锚杆、锚索、焊接金属网加喷射混凝土，锚杆杆体为右旋等强螺纹钢，锚杆规格 Q335 Ф18－2100。锚索规格为：Ф17.8mm,长度5000～6000mm。从现有的支护显现看，巷道局部顶、帮有一定变形，个别地段混凝土喷层出现纵向开裂。 2 支护设计原则 目前我国80％以上的矿井都在使用锚网支护，随着支护技术和新材料的发展，锚网支护近10年来也有了很大提高和发展。 从支护机理上看，锚杆支护属于“主动”支护，可以充分利用围岩的自承能力，提高巷道围岩的稳定性，将载荷体变为承载体。在相同生产地质条件下，锚杆支护的巷道围岩变形量比棚式支护减少一半以上。 从技术经济上对比，锚杆支护可以节约大量钢材，减少材料运输工作量，减轻工人的劳动强度和改善作业环境； 从巷道空间上看，锚杆支护可使巷道有效使用断面大大提高，在满足同样使用要求的情况下，锚杆支护的巷道开挖量会大大减小。 锚杆支护巷道施工简单，机械化程度高，可大幅度降低巷道支护成本，提高掘进速度和生产效率。 锚网支护的主体是锚杆，混凝土喷层、金属网只是辅助支护，锚索也只能作为辅助设计。因此锚网支护中锚杆的设计选型至关重要。 ①安全更可靠：所提出的设计方案必需安全可靠。 ②巷道支护效果更佳：在保证巷道顶板控制安全的基础上必需保证巷道支护效果好，在不维修的前提下保证巷道的安全使用。 ③支护成本更低：所提出的支护方案，其支护费用必需低于现有的支护成本。 ④掘进效率更高：坚持采用尽可能简单的支护结构来支护顶板，最大限度的缩小锚杆锚索施打时间，提高掘进效率。 锚杆支护的理念是充分实现锚杆主动支护的目的，主动支护主要体现在： ①锚杆主动实现预应力施打，给巷道围岩施加一定的初撑力，以限制围岩的离层和松动圈的扩展。 ②锚杆在施打时间上尽可能主动，以最快的速度控制围岩。 3 支护方案 3.1 车场及水仓的支护方案图 1-1断面支护设计 （1）当围岩结构完整，岩性为细砂岩或中砂岩时，可以采用如下支护方式。 图3－1 正常条件下1-1断面支护断面图(单位:mm) 图3－2 正常条件下1-1断面支护平面投影图(单位:mm) 说明： ① 锚杆型号：Ф20×2400mm高强预应力锚杆，锚杆杆体选用不低于Q335锚杆螺纹钢，如果选用Q500锚杆螺纹钢，锚杆规格可为Ф18×2400mm。 ② 底角锚杆下倾角度可根据实际情况上下浮动5o。锚杆布置如图3－1、3－2所示。 ③ 锚索：锚索规格－Ф17.8×6000mm鸟巢锚索，锚索布置如图3－1、3－2所示。