B080402 大埋深高应力巷道让压支护技术应用

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1、大埋深高应力巷道让压支护技术应用黄庆显[平顶山煤业集团四矿，河南平顶山467000]摘要针对四矿矿井大埋深、高地应力巷道支护现状及围岩特点，总结了深井高地应力巷道支护原则，提出了采用高强可变形让压锚杆+鸟巢锚索+W钢带支护技术控制深井巷道围岩的方法，并在工程实际中进行了支护实践。关键词大埋深高地应力高强可变形让压锚杆-----------------------------------------------------------------------前言四矿己三采区的己15-23140机巷埋深在860～990m之间。由于巷道埋藏深，支护条件复杂，巷道支护难度显著增

2、加。在掘进过程中，顶板离层、片帮、底臌都较为严重，锚杆、锚索破断现象时有发生，巷道变形导致不能正常施工作业，成本增加，严重威胁生产安全。因此，大采深、高应力、地质条件复杂条件下的巷道，支护效果、支护效率和支护成本问题突显，已经成为制约煤矿开采和企业发展的一个瓶颈。为此，在己15-23140机巷采用高强可变形让压锚杆+鸟巢锚索+W钢带支护技术进行了试验，试验结果表明，采用该项技术后，支护强度提高、巷道变形大幅度减小、加快了掘进速度，安全得到提高、并具有很好的经济效益。1原设计存在的问题煤矿锚杆支护技术虽然得到了广泛的应用，但目前的锚杆、锚索种类相对单一，难以适应不同地质条

3、件下的变化。随着煤矿开采深度的不断加大，巷道支护问题更加突出。很多矿井沿用浅部支护的方法和管理经验，造成了支护的失效，大量出现冒顶、片帮、底臌等问题，巷道反复维修仍然不起效，耗费了大量的人力物力仍不能保证正常的安全生产。四矿己三采区的己15-23140机巷原设计顶板为锚杆、钢筋梯+锚索联合支护，顶板采用直径20mm、长2400mm左旋螺纹钢高强锚杆，间排距为700×700（mm）；两帮和底板为锚杆、钢筋梯支护，采用直径20mm、长2300mm全螺纹等强锚杆，上帮（3根锚杆）间排距为800×700（mm），下帮（4根锚杆）间排距为750×700（mm）。锚索长6500mm

4、，排距1400mm，三花布置，每根锚索距巷道中心为700mm。施工两个月后，顶板下沉量为365mm，两帮位移量427mm，底臌量615mm。究其原因如下：①安装载荷不足引起顶板和两帮的早期变形。尽管锚杆支护密度很大，仍然存在严重的巷道变形。②由于顶板高强锚杆、锚索不能让压，巷道大变形时，出现锚杆、锚索断裂现象。③帮锚杆是全螺纹锚杆，其螺距大，阻力大，难以施加较大的安装载荷，且容易滑丝。④由于安装锚索时很难对中，加上三径匹配不合理，因此锚索搅拌锚固剂效果不理想，锚索与锚固剂粘结力降低。⑤钢筋梯与顶板围岩是线接触，采用钢筋梯表面支护效果差。为此，曾经尝试采用超高强锚杆对己1

5、5-23140机巷进行锚杆支护，但仍然出现锚杆断裂问题，采用套棚复修，巷道支护效果仍不理想。2大埋深高应力巷道的支护原则2.1采取预应力锚杆,提高支护结构共同承载载荷预应力锚杆支护是一种高效、经济、安全的巷道支护手段。在支护与围岩的相互关系上，这种支护有三个突出特点：①符合围岩与支护结构共同承载的基本支护思想；②及时主动支护，即在岩体开挖早期就进行锚杆安装，安装后即对围岩提供显著的轴向和横向的支护阻力，避免岩体松动和塑性松动圈的增大；③属于柔性支护，选择合理的支护刚度，支护完成后，仍能与岩体一起产生少量的位移，释放部分能量。既保持岩体受力平衡，又保持支护结构不失稳。新型

6、预应力锚杆是在此基础上，采用了一种合理有效的让压方法，并在锚杆接近过载时起到让压作用，保护锚杆杆体的预应力锚杆。采用高强预应力锚杆可以加大锚杆的间排距，减少锚杆的用量，提高掘进速度，降低掘进成本。2.2深部高地压大变形巷道支护理念四矿的己15—23140顺槽属于高应力大变形巷道。对于这种类型的巷道，锚杆支护系统设计必须满足下列要素：（1）锚杆的安装应力锚杆的安装应力是控制围岩早期变形的重要参数。安装应力过小，会使围岩发生过大的早期变形，松散破碎圈增大，引起顶板破碎，锚杆受力增加。（2）支护强度在大采深，高地应力，厚煤层，大断面，沿空掘巷的条件下，支护强度必须提高。这就要

7、求单根锚杆支护强度加大，支护效率提高。（3）锚杆变形让压性能为了防止锚杆承受超过极限载荷而破断，锚杆必须有一定的变形让压性能，同时要求这种变形让压必须是有“控制”的让压。让压性能对顶板支护效果影响很大。合理的让压性能应该做到锚杆在一定吨位上稳定让压以保证巷道支护效果和防止锚杆杆体发生突然破断。因此，对于高应力、大变形巷道基本支护理念应该是：在一定的合理支护强度的条件下，支护系统在安装时必须对顶板施加足够的安装应力；同时锚杆本身必须有变形让压性能，通过让压，起到即保证巷道支护效果又保证锚杆不被破坏的效果。3工程实践按照上述原则，四矿对己15