2011 年第 4 期
do
i:10.3969/j.issn.1672- 9943.2011.04.008
能
源 技 术 与 管 理
孔庄矿深部开拓巷道围岩变形原因分析及防治
张永进
(
上海大屯能源股份有限公司 孔庄煤矿,江苏 徐州 221600)
[
摘 要] 揭示了深部巷道锚杆支护的发展方向,采用预拉力钢绞线作为锚杆加大了对围岩
的主动约束力,有效约束了围岩的剪胀变形,避免其强度的迅速衰减,提高了锚杆
围岩支护体系的整体承载力,达到控制围岩产生有害变形的目的;预拉力钢绞线锚
杆不易松动,受爆破震动影响小;预拉力钢绞线锚杆材料强度大,同等支护强度条
件下能够实现支护材料的节约,降低支护成本。
[关键词]
深
部开拓巷道;钢绞线锚杆;主动约束力;预拉力
[
中图分类号] TD322 [文献标识码] B [文章编号] 1672!9943(2011)04"00021#03
1 课题的提出
锚杆支护作为一种主动支护形
式,能够及时
加固围岩,减少围岩变形,防止顶板早期离层和片
帮。1999 年孔庄煤矿在 - 620 ! 水平全面推广锚
杆支护,当年锚杆支护率达 80"以上,至 2001 年
底锚杆支护率已达到 90#以上,从而将作为被动
支护方式的架棚支护彻底淘汰。但随着开采深度
的不断增加,- 785 $ 水平开拓巷道遇到了空前的
支护技术难题,- 785 m 水平埋深已达 900 m 以
上,采用原有 - 620 m 水平支护经验,在深度软岩
条件下,已不能满足巷道稳定的要求,特别是在
- 785 m 开拓大巷采用二次支护措施后,支护效果
仍不理想,顶板开裂现象十分普遍,因此需及时总
结 - 620 % 水平锚杆支护的成功经验及 - 785&
水平锚杆支护困难的教训,以便采取针对措施,满
足巷道支护的要求。
通过分析认为 - 620 m 水平支护的成功经验
是锚杆对围岩提供了主动约束力,通过人工施加
300 N·m 的预紧力(相当于锚杆轴向力 12 kN 左
右)约束破裂围岩。此主动约束力限制了围岩的变
形,自从使用全螺纹钢锚杆后,- 620 m 及 - 785 m
水平很少出现锚杆拉断现象,说明锚杆强度已足
够大,关键在于合理的锚杆支护结构,若进一步提
高锚杆支护对围岩主动约束力,- 620 m 水平将能
够扩大锚杆间排距,减小锚杆使用规格,调整锚杆
预应力大小是目前改善锚杆支护效果最直接有效
的一种方法。经分析认为深部围岩巷道支护困难
的原因是支护对围岩提供的主动约束力太小,不
能控制围岩产生有害变形,因此深部围岩巷道需
加大支护主动约束力,才能达到应有支护效果。
2 预拉力钢绞线锚杆支护技术研究
理论
依据
预拉力钢绞线锚杆支护技术理
论依据就是锚
岩支护体理论。锚杆的锚固作用主要是改善围岩
受力状态,将其由二向应力状态转化为三向应力
状态,约束剪胀变形,提高其自身强度,从而起到
加固围岩提高其自承能力,实现围岩自稳、控制变
形的支护目的,所以严格地讲锚杆支护是一种围
岩加固手段。钢材和岩石在力学性能上相差悬殊,
钢材的延伸率要远远大于岩石的延伸率,如果支
护不及时或没有预拉力,则在锚杆尚未达到屈服
强度时岩石已开裂破坏,锚杆则在变形达到一定
程度后才起到一定的控制作用,而此时围岩的自
承能力已急剧下降,造成围岩与锚杆不能同步承
载,从而被“各个击破”。因此只有在围岩裸露后就
及时安装锚杆并施加足够大的预拉力,才能有效
约束围岩的剪胀变形,避免其强度的迅速衰减,提
高锚杆围岩支护体系的整体承载能力。
随着锚喷支护技术的推广与普及,人们对支
护理论的认识越来越从“支撑概念”转变为“加固
概念”。支撑概念就是把地下结构作为承担巷道围
岩压力结构物的概念,其根本问题就是等待巷道
围岩破坏形成的矿山压力,用支护结构承担矿山
压力。加固概念就是在井巷硐室应力与围岩强度
这一矛盾中,在其转化为矿山压力之前利用支护
结构及时对围岩进行加固,防止应力集中和便于
能量释放,限制围岩变形的发展,较快地向稳定状
态转化,充分发挥其自承能力。其实质是充分发挥
21
评论0
最新资源