深井高應(yīng)力區(qū)巖巷高抗剪錨桿耦合讓壓支護(hù)技術(shù)

1、深井高應(yīng)力區(qū)巖巷高抗剪錨桿耦合讓壓支護(hù)技術(shù)安伯義(新汶礦業(yè)集團(tuán)公司華豐煤礦，山東泰安271413)摘要針對華豐煤礦特殊的地質(zhì)采礦條件，確定巷道支護(hù)系統(tǒng)的各種參數(shù)及支護(hù)系統(tǒng)的合理工況點(diǎn)，研發(fā)了高抗剪錨桿、錨索耦合讓壓支護(hù)系統(tǒng)，經(jīng)在六水平矸石井車場通道應(yīng)用，控制了巷道變形，取得了理想的支護(hù)效果。關(guān)鍵詞高抗剪讓壓錨桿高預(yù)應(yīng)力耦合讓壓鳥窩錨索支護(hù)體系高抗剪體材料中圖分類號TD3536文獻(xiàn)標(biāo)識碼B華豐煤礦－1100m水平地質(zhì)條件具有埋藏深度大于1

2、200m、圍巖應(yīng)力高、巖層傾角大、具有軟巖特性的特點(diǎn)，為解決巷道支護(hù)問題，華豐礦進(jìn)行了深井大傾角高應(yīng)力區(qū)巖巷高抗剪錨桿耦合讓壓支護(hù)技術(shù)研究應(yīng)用，保證了巷道的支護(hù)效果。1高應(yīng)力區(qū)巖巷高抗剪錨桿耦合讓壓支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計11圍巖—應(yīng)力變形關(guān)系及支護(hù)系統(tǒng)合理工況點(diǎn)的確定111圍巖應(yīng)力與變形曲線根據(jù)華豐煤礦的采礦地質(zhì)條件，用有限元數(shù)值模擬方法得到圍巖應(yīng)力和變形特性曲線圖，圍巖應(yīng)力和變形特性曲線分為三個區(qū):A區(qū)(圍巖彈性變形區(qū)):此區(qū)域內(nèi)，圍巖處于彈性

3、變形階段，圍巖保持完好、變形小。在此區(qū)域內(nèi)增加支護(hù)強(qiáng)度不能明顯改善圍巖變形。為了經(jīng)濟(jì)合理地支護(hù)巷道，支護(hù)體的工況點(diǎn)應(yīng)設(shè)在低位(105tm)，錨桿支護(hù)系統(tǒng)最小讓壓距離為35mm。B區(qū)(圍巖彈塑性區(qū)):此區(qū)域內(nèi)，圍巖基本處于彈塑性變形階段，圍巖基本保持穩(wěn)定，彈針對鄂莊煤礦上述三個采區(qū)2、4、7、15煤層實(shí)施多元化的綜合開采方案進(jìn)行煤炭資源回收，經(jīng)濟(jì)上合理，技術(shù)上可行。通過觀測站的建立，求得了切合實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，既最大限度地延長了礦井服務(wù)年限

4、，提高了煤炭回收率，又保護(hù)了地面各類建(構(gòu))筑物，豐富了“三下”開采技術(shù)，對今后類似地質(zhì)賦存條件的“三下”開采具有借鑒意義和推廣價值。兩者的延伸率差別很大，因此，必須采取耦合措施使錨桿和錨索實(shí)現(xiàn)變形和載荷耦合協(xié)調(diào)，達(dá)到共同支護(hù)圍巖的目的。圖1為耦合讓壓錨索整體結(jié)構(gòu)(a)和局部結(jié)構(gòu)(b)。根據(jù)設(shè)計需要，錨索的耦合讓壓點(diǎn)、讓壓距離可以調(diào)整達(dá)到與錨桿耦合。圖1耦合讓壓錨索122錨桿支護(hù)系統(tǒng)與支護(hù)參數(shù)研究設(shè)計對于采深大、水平應(yīng)力高、斷面大、服務(wù)

5、年限長的大變形巷道，錨桿支護(hù)參數(shù)的設(shè)計應(yīng)滿足下列原則:(1)錨桿的安裝應(yīng)力應(yīng)能控制圍巖早期變形(2)支護(hù)強(qiáng)度與高地應(yīng)力相適應(yīng)，尤其是華豐煤礦試驗(yàn)巷道的圍巖水平應(yīng)力高，提高支護(hù)體的抗剪強(qiáng)度(3)錨桿具有控制讓壓耦合變形性能，保證每根錨桿受力均勻和防止錨桿因過度載荷破斷(4)合理有效的輔助支護(hù)與錨桿支護(hù)系統(tǒng)形成一個整體，保障巷道支護(hù)的長期有效性和穩(wěn)定性，適應(yīng)地質(zhì)和采礦條件的變化。1221錨桿長度設(shè)計根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，巷道頂板的莫爾庫侖安全系數(shù)S

6、F大于12的范圍被認(rèn)為是安全的，SF小于10的范圍是不穩(wěn)定范圍，SF在10～12之間，巖層穩(wěn)定但不安全。對于不穩(wěn)定范圍(SF小于10)需要對其支護(hù)控制，而錨桿要錨固到安全穩(wěn)定的巖層中。對兩幫來說，通常認(rèn)為安全系數(shù)(SF)大于10的區(qū)域是安全的，如果SF小于10被認(rèn)為是不安全的，需要對巷道側(cè)幫進(jìn)行支護(hù)控制。①破碎圈(SF＜1):在巷道周圍產(chǎn)生一個SF小于1的破碎圈。破碎圈的最大深度在16m左右。②穩(wěn)定圈(1＜SF＜12):此區(qū)域安全系數(shù)在