巷道防冲支护.doc

三高”锚网索钢带支护方式高刚度高预应力高强度高强让压锚杆预应力锚杆高强度锚杆支护形成有效的次生承载结构，通过锚索与深部围岩相连，提高了次生承载结构的稳定性，同时调动了深部围岩的承载能力，使更大范围岩体共同承载，提高了承载能力; 再辅以大预紧力锚索支护补强，增强围岩抗压、抗剪强度，大幅度提高了围岩整体强度，有效降低了煤层巷道服务期间返修率，保证了采煤生产所需的有效断面，简化了回采动压影响期间的超前加强支护，取得了良好的安全效益与经济效益锚杆为Q500强预应力防冲让压锚杆,顶锚杆的规格为直径20mm、长2400mm,帮部锚杆规格为直径20mm、长2400mm锚杆预紧力不小于40kN强预应力防冲让压锚杆组装如图3所示º螺母为国标六角外形,受力均匀,安装工具容易配套,同样扭矩下产生的预应力大,六角螺母承受冲击载荷的能力要远高于四方螺母,并且六角螺母还拟补了在四角螺母中的薄弱点图3 强预应力防冲让压锚杆组装图»锚索采用直径1718mm、长6300mm的鸟巢锚索,端部鸟巢个数为3个锚索预紧力6~80kN¼锚杆排距为900mm;锚杆间距、安装角度如图1所示½帮、顶均采用W钢带顶板钢带长度3900mm,端孔距离W钢带端部250mm,孔距为850mm;帮部钢带长度2800mm,端孔距离W钢带端部200mm,孔距为800mm。

W钢带厚度为310mm,成型宽度为248mm¾金属网采用直径不低于5mm的冷拔钢丝焊接网¿锚索托盘规格为100@100@10(mm)锚索用槽钢梁选用14#槽钢,托盘套入槽钢内4 施工注意事项¹锚索长度要根据现场揭露煤层厚度及时调整,锚索深入基岩内的长度不小于1500mm锚索滞后支护距离不超过15mº确保锚杆、锚索安装要求给出的预应力,并且要加强锚杆安装质量检测»巷道施工过程中设立锚杆、锚索受力观测点,对巷道的顶底板和两帮变形量进行观测,观测断面和锚杆受力观测点处在同一观测排上根据观测结果对初始设计进行调整锚固约束层原理按照这一原理锚杆支护系统最主要功能是保持锚固体的整体性和承载能力1)冲击地压条件下煤巷锚杆支护技术是通过锚杆自身的约束与抗剪作用提高锚固范围内煤体的残余强度和整体性,增强对深部煤体的约束作用,控制冲击地压发生强度2)理论分析与现场实践相证明:全长锚固锚带网组合支护系统充分发挥了锚固约束层的作用,是冲击地压煤巷条件下的一种合理支护形式3)实践表明,试验巷道锚带网支护与原有锚网支护相比,巷道收缩率为原有的1/3~1/4,能抵制里氏118级冲击地压的考验,保证了巷道的正常使用吸能材料起到了缓冲作用,有效地降低了冲击载荷作用,采用多孔金属刚柔吸能结构是为有效防治冲击地压发生和大幅度降低冲击动力灾害的一种新方法。

1) 岩块冲击多孔金属材料–钢支护结构时多孔金属材料对冲击波压力衰减以及材料厚度、密度对冲击波压力衰减的影响可分别表示为(2) 理论计算结果说明钢板冲击 R-F-R 支护结构时作用在钢支架表面的冲击波压力为钢板直接冲击钢支架时的 30.7%左右，钢板冲击 R-F-R 支护结构时可吸收能量值约为总能量的 94.8%3) 实验结果表明作用在钢支架表面的冲击波压力为钢板直接冲击钢支架时的 50%左右，钢板冲击 R-F-R 支护结构时吸收能量值为总能量的 70%以上4) 冲击波在 R-F-R 支护结构中传播和衰减的理论计算和实验结果表明，R-F-R 支护结构具有良好的缓冲和吸能作用，且该研究结果可为巷道冲击破坏防治提供一种支护新方法近些年来,随着煤矿开采深度的不断加大,深部采场应力出现更复杂的分布特征,加之采动应力的影响,冲击地压发生的频次逐年增加,其冲击能破坏程度也越来越严重,对巷道支护结构强度和稳定性方面的要求也越来也高国外在支护结构方面开展了较多研究,主要集中在以下方面:20 世纪 20 年代以来,美国、澳大利亚等国家在煤矿开采早期使用砌碹、锚喷和金属支架的方式来处理巷道围岩的支护问题[42]。

近几十年以来,主要以金属支架方式处理巷道支护问题对于稳定性较好的围岩巷道使用普通锚杆支护形式,对于不稳定的围岩巷道采用锚网、组合锚杆(网)和高强锚杆(网)的支护方式,对于极不稳定或稳定性很差的围岩主要使用金属材料的组合锚杆桁架、锚索支护等方式20 世纪 80 年代以来,英国、法国和德国等西欧国家仍以金属支架为主,对于不同的围岩性质采用不同的金属支架组合直到 80 年代以后,针对不同的围岩性质,对于稳定性较差的部位采用不同锚杆、组合锚杆、锚杆桁架[43]等强度和稳定性较好的结构,其中金属支架占支护总量的 90%左右至今,俄罗斯、波兰等国家一直主要采用金属材料支架作为支护结构的主要方式其中,金属支架的用量占支架总量的 70%左右我国在煤巷支护方面开展了大量的研究工作,随着煤矿开采的不同深度和阶段,对支护的研究也呈现出不同的阶段:在国家“六五”计划期间,针对煤矿巷道支护问题[44],主要采用锚网喷、锚网架喷,结合二次支护的方式解决煤矿巷道中极不稳定的区间在国家“七五”攻关期间,针对煤矿支护体系中的不足问题,主要利用可伸缩锚杆、预应力高强度大弧板和 U29 型全封闭可缩性金属支架等方式解决巷道围岩中极不稳定围岩的支护问题。

在国家“八五”重大科技攻关期间,主要的研究成果是形成了两大支护体系一种支护体系是由中国矿业大学提出的,利用可伸缩锚杆、U 型钢金属支架,配以高速快凝材料注浆方法解决巷道围岩极不稳定的问题;另一种支护体系是由山东科技大学提出的,采用提高围岩体强度的方法,在锚喷支护基础上,通过锚注方式增强围岩体结构强度,以提高围岩支护能力、提高围岩巷道的稳定性鞠文君等[45]介绍了高强度锚杆支护技术,并对锚杆支护效果进行了矿压监测和技术分析,对支护参数进行了修正康红普、王金华等[46]介绍了锚杆支护成套技术,包括地质力学测试、锚杆支护设计、支护材料、施工机具与工艺、特殊地质条件支护技术等,通过巷道支护实例分析,介绍了锚杆支护效果,说明了锚杆支护在一定条件下的有效性国内外围岩支护主要采用锚杆、组合锚杆、桁架锚杆、锚索和 U 型钢等支护方法,且支护材料主要为金属,以上支护方法通过增强围岩体强度和提高支护能力来解决围岩的不稳定和极不稳定问题,弱冲击载荷作用时起到了一定的支护作用但是,随着采掘工作的逐渐加深,对支护的要求也越来越高,大量围岩支护破坏情况表明,现有支护在处理越来越复杂的极不稳定问题过程中还存在着一些诸如抵抗冲击能力差、吸能效果不明显等问题,高速冲击载荷作用下表现为整体失稳破坏,亟待在抗爆防冲支护新材料和方法方面做出重大突破,以解决围岩支护难题,保障人民的生命和生产安全。

目前国内外采用的冲击地压控制方法主要包括:合理的开采布局!保护层开采!煤层松动爆破!煤层预注水等;对于己具有冲击危险的煤岩层,采用的解危方法有煤层卸载爆破!钻孔卸压!煤层切槽!底板定向切槽!顶板定向断裂等"对于冲击地压巷道的支护技术,很多学者己经认识到其对于冲击地压防治的重要性,但这方面的研究工作非常有限"南非学者DaveOrtlePP提出了冲击地压巷道的支护思想:支护系统不仅要有静态巷道要求的支护抗力,还要有一定的让压特性,这为冲击地压巷道支护技术的发展指明了方向"KaiSer针对冲击地压条件下采用锚杆支护时,锚杆承受冲击载荷的能力进行了实验研究,证实了锚杆支护对冲击地压区域支护的良好效果"高明仕博士在其博士论文中提出了冲击地压巷道围岩/强一弱一强0结构控制模型,并提出了/减小外界震源载荷!合理设置弱结构,提高支护程度0的防冲击地压对策"国内一些矿区,如抚顺老虎台!新汉华丰等矿区都进行了冲击地压巷道的锚杆支护实验〔抓g0,,取得了一定的支护效果"总体说来,有关冲击地压巷道支护技术的研究还处于起步阶段,已经认识到巷道支护对于防治冲击地压的重要性,认识到冲击地压巷道对支护体特性的要求"认识到锚杆支护用于冲击地压巷道的潜力,但对锚杆支护的抗冲原理!设计方法!支护参数等都缺乏系统论证"。