原创《锚喷支护在破碎岩巷》：这是一篇与锚论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
摘 要：文章以曲斗煤矿二号井上姚采区+395运输大巷为例,揭示了其变形破坏机理,提出破碎岩巷二次锚喷支护技术,工程实践表明该支护方式能够抑制围岩大变形,取得了良好支护效果.
关键词：破碎岩巷;破坏机理;二次锚喷;应力均匀化
中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）36-0034-01
随着煤炭开采强度的不断增加,巷道掘进和维护工程量日益增多.尤其当巷道所处围岩地质条件复杂时,巷道掘进后围岩多处于松散破碎状态;高围压状态下围岩积聚了大量变形能,使得巷道围岩表现出初期变形速率快、整体收敛、四周来压以及强烈变形等特点,破碎围岩巷道支护已成为深部煤炭开采亟待解决问题.
1 工程概况
曲斗煤矿二号井上姚采区+395运输大巷的地层为侏罗系上统长林组（J3c）岩性复杂,从沉积岩—火山碎屑岩—熔岩都有.它们有沉积砂砾岩,细—中—粗粒砂岩、粉砂岩、凝灰质砾岩、火山角砾岩、凝灰质页岩、凝灰岩、流纹岩等.岩石质量劣,岩石完整性差.岩层顶板发育,水平层理,伴生褶皱及分支断裂发育,将其划分为“三层结构型”,其主体构造为一复杂的复式向斜、在剖面上主要发育了三条缓断裂,均呈“舟状”（厚度> 300 m.呈断层接触.岩石质量劣,岩石完整性差,巷道原支护为一次锚网喷支护成巷方式,围岩变形收敛情况十分严重,影响矿井正常的生产开采活动.
2 巷道变形破坏机理
对该巷道地质情况进行分析发现,巷道变形破坏因素是多方面的,各因素所引起的影响程度各不相同.综合分析可知,巷道变形破坏因素主要为以下几个方面.
2.1 地应力大
对巷道围岩进行应力测试得出,巷道围岩所处地质条件较为复杂,断层、动压等影响使得围岩所受地应力极大,围岩碎涨蠕变情况较为严重.
2.2 围岩性质
该运输大巷巷道所处围岩性质主要为粉砂岩,并且围岩中含有遇水膨胀的高岭石和伊利石,围岩整体较为破碎,属于Ⅳ～Ⅴ类围岩.巷道围岩存在严重的开石蚀变和风化现象,局部地段围岩在高地应力作用下具有明显的工程软岩特性.随着巷道服务年限的增长,围岩碎裂现象日益严重,围岩中积聚了巨大碎涨变形能,增加了巷道支护的难度.
并且,由于碎涨变形能在围岩中的不均衡分布,其施加在支护结构的力亦不均匀,使得支护结构局部受力过大而出现严重破坏.
2.3 巷道掘进
该巷道掘进方式为爆破,爆破会加速围岩破碎松动,使得浅部围岩松散破碎程度加剧.
2.4 原支护方案不合理
该巷道原有支护方式为一次锚网喷支护成巷方式,巷道支护初期就表现出明显的破坏变形,表现为部分锚杆断裂、顶部掉渣剥落,后期甚至出现严重的巷道变形现象.分析其原因主要有两个方面：其一,巷道支护阻力不够,高地应力作用下锚网喷支护阻力不能够承载外部巨大的弹性能;其二,支护方案不合理,由于巷道围岩较为松散,锚杆支护在其中并不能发挥良好的控制效果.
3 破碎岩巷围岩稳定性控制
分析巷道变形破坏特征及机理可知,传统的单一支护方式很难达到破碎围岩稳定性控制的目的.同时,由于巷道围岩中积聚了大量的碎涨变形能,一味增加支护刚度不符合深部围岩控制原则.结合相关工程施工技术和围岩控制理论,设计对轨道大巷采用二次锚喷支护方式.
3.1 二次锚喷支护机理
深部巷道围岩稳定性控制的关键在于充分发挥围岩自身承载能力,将支护体和围岩视为统一的支护结构.相较于支护强度较大的U型棚支护而言,一次锚喷支护具有一定的主动性和支护柔性,能够释放部分围岩变形能,支护效果要更好.但两种支护方式都存在柔性差、可缩性小的问题,支护以抗压方式为主,难以调动围岩自承载能力,在深部破碎岩巷支护中差强人意.因此,深部破碎岩巷支护体亦需要兼顾“主动和被动”、“让压和抗压”,二次锚喷支护就是基于此提出的支护方式.
二次锚喷支护机理为：①初次锚喷施以一定强度支护结构,允许围岩在不影响巷道安全使用的前提下释放部分膨胀变形能,转移应力峰值至深部围岩,降低作用在支护结构上的载荷大小.②二次锚喷支护结构强度要大于第一次锚喷,选用高强度的锚杆或者锚索作为支护材料,支护体需具备较大的预紧力和延伸量;二次锚喷的作用在于强化初次锚喷支护体结构,改善深部破碎围岩受力状态,抑制塑性区和松动区围岩的扩展,补强两帮、底角等支护薄弱环节,提升支护体整体承载能力,其支护结构如图1所示.通过二次锚喷结构的动态耦合支护,改善支护圈内所有锚杆受力载荷,使得围岩应力场更加均匀,协调发挥围岩和支护体共同承载能力,维持二者强度、变形、结构的稳定性.
3.2 支护参数
新支护方案施工工艺为：扩修至设计断面→初喷混凝土→锚网一次支护→复喷混凝土→二次锚杆（锚索）支护.支护关键参数设计如下：①岩石巷道掘出后,首先喷射30 mm混凝土将围岩表面封闭,并安装初次锚杆,间排距控制在1 000 mm×1 000 mm,五花布置.②二次喷射混凝土,混凝土厚度控制在80 mm,混凝土喷层的骨料选用煤矸石陶粒.二次锚杆选用强螺纹钢锚杆,尺寸Φ20×2 200 mm,间排距1 000 mm×1 000 mm;二次支护锚杆穿插布置在一次锚杆布置间隔之中,锚杆端部锚杆将铺设网压住,并用铁丝捆绑加以固定,上覆30 mm左右喷浆防锈.二次锚喷总支护厚度约在150 mm,和初次锚喷支护时间间隔视围岩变形速度确定,一般在30 d左右,具体可根据围岩变形情况进行调整.如岩巷松动圈范围较大,或者遇到特殊地质岩层,可将二次锚喷支护改为注浆、挂网或锚索加固,亦可将几种加固方式进行有效叠加.如图1所示.
锚论文参考资料：
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