管缝锚杆在软岩巷道支护中的应用

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1、中国工矿设备行业B2B平台领导者管缝锚杆在软岩巷道支护中的应用在巷道掘进过程中因不能及时采取有效的支护形式,多次产生顶部垮塌及底鼓现象。而采用管缝锚杆一次支护就可以确保巷道围岩强度,觖决这一难题。下面就该项技术在五凤煤矿的实践情况进行论述。1、软岩巷道支护应考虑的问题从理论分析和工程实践中得出,软岩支护应遵循/支护及时、以柔克刚、缓冲让压、0的基本原则,而支护及时则是其中的重点和首要条件。在具体的巷道施工与设计中,软岩巷道支护应考虑以下几方面的问题:¹选择合适的巷道断面形状;º选择合适的巷道位置;»控制爆破保护围岩;¼及时采取有效的一次支护;½适时补充加强一次支护;¾趋于稳定时采用二次支护。

2、在上述几方面的问题中,对于具体的施工来说,后面几方面是我们所关心的问题,尤其是及时采取有效的一次支护则是问题的关键。2、管缝锚杆支护机理管缝锚杆支护的及时性、有效性是有其结构特点决定的,它有前端制成锥体的开缝钢管体及托盘组成,/缝0是它区别于其他锚杆的显著特点。锚杆杆体是采用低合金高强度钢带经反复加工,径向压挤形成的,有一定长度、直径和宽度的纵向开缝管状体,其前部为锥体,起导向作用。管缝锚杆的结构决定其支护机理,它在轴向冲击力的作用下,强行压入直径比其稍小的钻空中,对围岩产生3种抗力;(1)轴向摩擦力:管缝锚杆被强行压入钻孔后,其弹性势能使眼孔孔壁与杆体表面全长长期摩擦接触,从而产生轴向摩擦

3、阻力,它可阻止围岩垂直位移变形。这种轴向摩擦力也就是轴向锚固作用力。(2)径向挤压力:管缝锚杆受岩壁挤压产生,加于围岩上的反作用力,它可阻止围岩水平位移。(3)托盘顶压力:托盘紧压孔口岩石,在各锚杆周围下段围岩区域内形成椭球状应力体并相互联系,使锚杆锚固范围内的围岩形成支撑平衡拱。3、围岩松动圈(1)松动圈的形成巷道开挖后,其周围一定范围内的岩体应力重新分布,对于层理节理较发育的岩体,当围岩应力超过岩体强度时,巷道周边附近就会发生位移,出现裂缝;对于塑性岩体或煤层,当围岩应力超过其屈服强度时,巷道周边附近就会出现大的塑性变形,加之掘进爆破动载荷的影响,使得巷道周边一定范围内的岩体应力降低,形

4、成应力降低区,即围岩松动圈,它包括破坏区和假塑性变形区,破坏区岩体破坏松散移动状态,在一定条件下可形成平衡拱,假塑性变形区岩体因弱面及裂缝引起相对滑动,岩体失去连续性,已接近破坏,其暂时稳定主要依靠摩擦力来维持。(2)控制松动圈扩展的途径要保证巷道的稳定性,就要控制围岩松动圈的进一步扩展,首先要减小爆破载荷,选用合适的炸药及减少循环进度等,必要时配合风镐和手镐对巷道进行扩刷;中国工矿设备行业B2B平台领导者其次就是要对围岩进行及时的一次支护,虽然锚杆对提高围岩的自身强度作用并不明显,但其抗剪作用和摩擦力对已开始破坏的围岩能起到联结挤压成平衡拱支护体的作用,可有效提高围岩残余强度,这时的锚杆主

5、要起到及时有效的超前支护作用,布置在破碎岩体中的管缝锚杆与被连接的岩块组成梁结构,随着超前管缝锚杆控制范围内的上覆岩层有开挖前的三向受力状态变为单向受力,超前管缝锚杆有直梁变成倒拱梁,掘进前,倒拱梁端部由没开挖的三向应力岩石支撑,掘进后与末排支护锚杆作用范围相叠加,与上一排锚杆组成/V0形剖面的锚固组合梁。在巷道横断面内,沿巷道周边布置的超前锚杆亦组成类似倒拱形式的边界补充条件,形成人为三维拱壳结构。第一排超前锚杆布置初期,由于上覆岩层仍处于向应力状态,未发生下沉离层或移动等显著变形,它的作用主要是联接破碎岩块。巷道向前掘进后,超前锚杆支护区开始有直梁向下弯曲变形,最终发展成倒拱梁。若工作面

6、的锚网支护及时,支护锚杆和朝前锚杆的应力区便会交叉重叠,超前锚杆倒拱发展便可得到有效控制,巷道顶板离层等蠕动变形便会停止。按照锚杆组合拱作用理论,在拱形巷道围岩破碎区安装预应力锚杆后,便在杆体两端形成圆锥形分布的压应力区。各个锚杆压应力圆锥体交错重叠,沿锚杆轴向的压力产生环向应力连续的承压拱支护体。4、在软岩中采用锚(喷)支护应注意以下几点(1)适当增加锚杆长度和密度,其长度要超过围岩松动圈的深度,有助于对围岩施加比较均匀的锚固力。锚杆应该沿垂直于失稳块体主滑动面的方向布置,在层壮岩体中应在垂直于层面的方向上布置。(2)尽可能使用钢筋网、钢带、钢梁等把单根锚杆组合成整体的支护体系,并使它们和

7、喷层合理匹配,充分发挥各自的效能,最大限度的利用围岩的自稳能力。(3)混凝土喷层应分两步进行,巷道掘进后,作为一次支护的喷层紧跟工作面,以封闭围岩,防止风化。然后再挂网并打上锚杆。作为二次支护的复喷混凝土,应按二次支护原则,滞后适当时间和距离施工。5、经济与社会效益管缝锚杆支护与传统的架棚支护相比,经济与社会效益明显:(1)支护成本低:常规的架棚支护,改为锚(管缝锚杆)网喷支护后,每米可节省材料费600~90