软岩巷道围岩强化支护技术简介

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1、软岩巷道围岩强化支护技术简介2007-01-1717:24:05中国矿业大学教授张农1.引言淮北矿区长期致力于软岩巷道地压治理工作，特别是1999年以来煤巷的系统攻关根本改变了煤巷依赖于棚式支护的状况，解决了大量典型条件下煤巷锚杆支护技术问题，开展了分类研究，形成了较为合理的支护方案和参数，并在2003年初步形成了煤巷高强预应力树脂锚杆成套支护技术体系。2004年以来在南部5个矿复杂煤巷综合治理研究中又总结出大倾角高帮控制技术、钢绞线预拉力桁架系统在复合顶板及松散煤帮的应用技术、围岩泥化过程中锚杆支护的适应性及控制技术、新型化学注浆加固围岩的应用等一批新技术，

2、进一步丰富和推动了矿区煤巷锚杆支护技术。2006年高强锚杆支护系统及新型锚架组合支护在朱仙庄矿二水平上山软破岩体段的应用性试验取得阶段性成功，推动了南部矿井软岩巷道的治理工作。在这一不断推进的矿区支护工程实践中，科学的支护理念在潜移默化地变革，传统的静态的设计思想、局限在掘进头的支护理念逐渐被抛弃，单一支护在软岩巷道治理中的局限性一再地被证实，大断面、高能效组合支护、“个性化”针对性设计等科学的动态的过程控制的新设计理念正在影响着支护工作涉及到的安全、技术、管理等各个方面，复杂条件巷道的动态稳定理论初步形成，深井高应力软岩及煤巷强化支护技术和分步加固的施工过程

3、控制技术开始实施。但从另一方面看，矿区支护技术水平处在一个技术的平台期、稳定期，剩下的问题解决难度大，新提出的问题技术上有很大挑战，特别是部分南部矿井软岩巷道维护期短，修复工作量大，制约安全生产，需要采区新的措施，注入新的激情，才能取得新的突破。在这个大背景下，结合行业支护技术的发展变化趋势谈些体会，作为生产部领导发言的补充。2.强化支护技术体系2.1强化支护的概念强化支护通常是指支护材料规格的加大、材质的改性、力学性能的提高等。这里进一步拓展到三个方面：1)锚杆等支护手段的强化，包括技术手段的升级和创新。高性能预拉力锚杆向超强锚杆方向发展。2)围岩强度的强化

4、：锚杆支护可以提高锚固体破坏前和破坏后的力学参数，改善被锚固体的力学性能，实现对不同性态及破裂程度的岩体强度的直接提高，或通过提高径向应力及应力在径向的增加速度，促使围岩由2向应力状态向3向应力状态转化，从而达到提高围岩强度的目的。3)承载结构强化：针对层状赋存特点、岩体不均衡性产生的弱化区补强，促成围岩承载结构的形成或强化，包括含弱面或软弱夹层的顶板离层控制，帮角岩体破坏区、软弱煤体、开放的底板等采取加固措施。强化支护是在高阻让压的支护原则下分步实施，在分步实施过程中让压变形。强化支护思想是随着支护材料、机具和工艺的进步而逐渐形成的，二十世纪八十年代以来，高

5、强预应力树脂锚杆支护技术在国内外获得广泛的应用，就是以锚杆杆体材料和树脂锚杆技术、施工机具的进步为基础，实践证明在不断探索软岩支护机理的同时，通过支护手段的创新、升级常常可以解决很多实际问题。2.2基于强化支护的巷道围岩稳定控制技术体系包括三个方面：支护手段的强化、围岩强度的强化和围岩承载结构的强化。2.2.1锚杆及配套支护手段的强化这里特别强调锚杆预拉力（初锚力）的大小对巷道围岩稳定性具有决定性的作用，在水平应力条件下巷道表面的剪切破坏是不可避免的，而预拉力锚杆可以有效提高围岩整体的抗剪强度，阻止其破坏向纵深发展，并形成预应力结构。采用高性能预应力技术可以有

6、效改善深部岩巷围岩变形，改善巷道周边围岩应力分布，提高其稳定性，同时发挥锚杆的主动支护作用和其本身的强度和刚度来维护巷道围岩的稳定。锚杆强化技术应注意以下问题：1）锚杆支护系统整体强度要高，在选择锚杆杆体强度高的同时要求其附件也同样要具有高的强度和稳定性，同时在锚杆结构设计上要考虑到能够充分发挥高强度锚杆的支护作用。超强杆体、超大托盘、超强大扭矩阻尼螺母是实现大扭矩安装、提高锚杆承载性能的关键因素，配合气扳机可以实现50~100kN的预紧力，并保持高荷载的工作状态。采用等强度加工技术保证锚杆杆体强度不会因加工而损失其强度。2)钢带、网等支护材料的刚度倍受关注，

7、高强塑网、钢塑复合带、冷拔电弧网等高强度高刚度护表材料可以解决软破岩体的网兜现象，提高支护的整体结构稳定性，防治锚杆松弛、锚固失效。3）锚固方式必须牢固可靠，提高锚杆锚固力的可靠性，使锚杆的锚固力大于锚杆杆体的破断荷载，保证锚杆支护强度不因锚固方式而受影响。4）与之配套的f18~22大直径锚索的应用。不仅提高了锚索的破断力，为施加高预紧力创造条件，而且解决了“三径”匹配问题，保证了安装的可靠。5)与之组合的U型钢可缩支架承载性能必须相应提高。滑动段的精细加工、高强高阻限位卡兰及壁后充填技术是实现U型钢支架高阻让压可缩的关键。提高支护产品技术性能的主要途径是研究

8、新产品、新结构，使其适应煤巷破碎围岩条