淺談錨桿支護(hù)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究與應(yīng)用

王雷++孫通

摘要：煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)，通過(guò)在同煤同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司的實(shí)踐應(yīng)用，提出錨桿支護(hù)適應(yīng)的條件及支護(hù)方式的設(shè)計(jì)提出了合理建議，以便指導(dǎo)安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：錨桿;支護(hù)方式;圍巖分析

錨桿支護(hù)只有在一定的生產(chǎn)和地質(zhì)條件下才能取得理想的支護(hù)效果。即將圍巖暴露后沒(méi)有產(chǎn)生大面積的松動(dòng)破壞和片幫冒頂現(xiàn)象，在某種程度上仍保持為一個(gè)整體。在此前提條件下進(jìn)行安裝錨桿，使圍巖體得以加固。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，盲目使用錨桿支護(hù)導(dǎo)致圍巖破壞，造成損失，影響生產(chǎn)。

一、錨桿支護(hù)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

錨桿支護(hù)巷道圍巖礦壓顯現(xiàn)規(guī)律也有差異;通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的數(shù)據(jù)表明，典型的礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)有三種情況;巷道水平變形大（兩幫相對(duì)移近量達(dá)）;巷道底鼓變形大;巷道垂直變形大。

雖然是同一煤層，采取同一種支護(hù)方式，但地質(zhì)條件有所不同，支護(hù)效果卻不同。一般情況下，直接頂為深灰色細(xì)砂巖，厚4～5 米，成分石英及暗色巖屑，呈條帶狀;沖涮帶內(nèi)為砂礫巖;偽頂為深灰色砂質(zhì)泥巖，厚度為0～1.5米，硅質(zhì)成分，含植物根化石，底板為深灰色砂質(zhì)泥巖，厚度為1～1.5米，硅質(zhì)成分，含植物葉化石，成巷期間巷道圍巖很穩(wěn)定。

二、沿頂板掘進(jìn)錨桿支護(hù)巷道礦壓顯現(xiàn)分析

通過(guò)五煤層中沿頂板掘進(jìn)錨桿支護(hù)巷道礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)可知，巷道的圍巖變形較嚴(yán)重，特別是底鼓變形。因?yàn)槠茐膮^(qū)是環(huán)繞巷道四周的，故圍巖暴露后，頂板和兩幫都向巷道內(nèi)移動(dòng)，支護(hù)本身就是抵抗圍巖失去平衡的支護(hù)結(jié)構(gòu)體，在此條件下，以弱的煤體作為底版，還沒(méi)有任何支護(hù)對(duì)底版起作用，所以巷道四周的集中應(yīng)力通過(guò)互相擠壓及傳遞，從弱的底版（煤底）釋放出來(lái)，使之維護(hù)起來(lái)較困難，常常帶有巷幫底角鼓起，清臥斷面時(shí)，造成最底排幫錨桿煤壁松散，錨桿裸出失效，隨著時(shí)間的推移，兩幫煤壁繼續(xù)向上散落，造成上兩排錨桿接著失效。要想保證巷道圍巖穩(wěn)定，應(yīng)該使底板有足夠的承載能力，如果用帶底拱的錨桿支護(hù)，或在端錨條件下改變底排幫錨桿的角度，縮短該排幫錨桿與巷道底距離及在距巷幫300毫米處巷道底板（煤底）處增打一排底錨桿，使底鼓控制在巷道中間，以達(dá)到清煤時(shí)不影響巷幫。

三、巷道礦壓顯現(xiàn)的特點(diǎn)

（一）暴露圍巖的自穩(wěn)時(shí)間短

松軟破碎圍巖在掘進(jìn)過(guò)程中，工作面前方就開(kāi)始形成破壞區(qū)，圍巖暴露出來(lái)后，未能及時(shí)支護(hù)，從而造成破壞區(qū)巖體的殘余強(qiáng)度逐漸喪失，直至產(chǎn)生冒落。片幫等現(xiàn)象。五煤層水平變形大，就是反映了兩幫錨桿支護(hù)滯后，忽視了護(hù)頂先護(hù)幫的原理;八、九合區(qū)煤層以底鼓變形大，同樣反映了由于弱面的存在，支護(hù)也未能跟上。因此，自穩(wěn)時(shí)間的長(zhǎng)短是決定掘進(jìn)巷道錨桿支護(hù)的主要因素。

（二）圍巖從四周向巷道內(nèi)移動(dòng)

巷道一旦被挖掘后，就會(huì)失去原巖應(yīng)力狀態(tài)，支護(hù)就是抵抗圍巖失去平衡的支護(hù)結(jié)構(gòu)體，因?yàn)槠茐膮^(qū)是環(huán)繞巷道四周的，故圍巖暴露后，頂、底板和兩幫向巷道內(nèi)移動(dòng)。有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)說(shuō)明，支護(hù)后，錨桿與圍巖的接觸條件和支護(hù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定著圍巖與錨桿支護(hù)的變形和破壞特征。對(duì)圍巖來(lái)說(shuō)，哪一部分圍巖強(qiáng)度較弱，該部分的移動(dòng)變形量就越大，成巷后的圍巖變形首先要在弱的一面發(fā)生。另外，哪一部分沒(méi)有支護(hù)或支護(hù)較弱，該部分的移動(dòng)量就較大，甚至發(fā)生破壞。所以對(duì)軟巖巷道來(lái)說(shuō)，那種認(rèn)為哪一方向變形破壞嚴(yán)重，哪一方面圍巖壓力較大的看法是不全面的。

（三）圍巖流變形顯著，趨于穩(wěn)定的時(shí)間長(zhǎng)，圍巖的移動(dòng)量范圍較大

由統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，錨桿支護(hù)引起巷道周圍的應(yīng)力重新分布，拱型支護(hù)巷道一般影響范圍為80米，穩(wěn)定時(shí)間為11天左右;從支護(hù)與圍巖作用分析來(lái)看，拱型支護(hù)只是等勁，帶破壞區(qū)向巷道四周移動(dòng)過(guò)程中逐漸作用在支架上，然后支架才起作用，是一種被動(dòng)支護(hù);在巷道周邊處環(huán)向集中應(yīng)力最大，向著圍巖深處逐漸降低，而圍巖強(qiáng)度高低情況則相反，實(shí)際上，任何一點(diǎn)的應(yīng)力一旦達(dá)到或超過(guò)巖體強(qiáng)度，巖體就會(huì)發(fā)生破壞，同時(shí)最大集中就移向巖體深處，趨于穩(wěn)定的時(shí)間越長(zhǎng);錨桿支護(hù)巷道影響范圍小，一般40米穩(wěn)定時(shí)間在3天左右，由此可知，錨桿支護(hù)可以將巖體加固成一個(gè)完整的巖體，這是筑成增加抵抗能力的主動(dòng)支護(hù)，所以使用圍巖內(nèi)的應(yīng)力處處都不超過(guò)巖體的登時(shí)強(qiáng)度，致使圍巖達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。

四、五點(diǎn)建議

（一）對(duì)煤巷錨桿支護(hù)巷道根據(jù)圍巖的工程性質(zhì)和礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)圍巖變形的監(jiān)測(cè)，按具體情況采取各種支護(hù)措施控制和提高包括破壞區(qū)以內(nèi)的巷道圍巖強(qiáng)度和穩(wěn)定性，使巷道在服務(wù)區(qū)內(nèi)不需要進(jìn)行維修。

（二）提高圍巖的自穩(wěn)能力，如對(duì)松軟的頂板或煤體采用拱頂形式支護(hù)。

（三）及時(shí)支護(hù)，防止破化區(qū)域面積增大。如兩幫錨桿支護(hù)應(yīng)與頂錨桿支護(hù)同步進(jìn)行，才能保證圍巖的穩(wěn)定，滯后必須有專人緊固螺絲。

（四）采用閉和式錨桿支護(hù)關(guān)鍵是控制底鼓，并使錨桿有足夠的承載能力。如采用帶低拱的錨桿支護(hù)，或改變錨桿設(shè)計(jì)，控制底板變形或變形范圍，以達(dá)到有利于幫、頂錨桿支護(hù)的穩(wěn)定。

（五）錨桿支護(hù)必須保證圍巖均勻受力。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪成兵.軟弱破碎隧道圍巖漸進(jìn)性破壞機(jī)理研究[D].同濟(jì)大學(xué)，2007.

[2]李向陽(yáng).采空?qǐng)錾细矌r體變形特性研究[D].武漢大學(xué)，2004.