復合頂板下巷道的錨桿支護設計

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1、復合頂板下巷道的錨桿支護設計復合頂板下巷道的錨桿支護設計　　煤巷沿頂板掘進時常遇到復合頂板，所謂復合頂板是指在煤層頂板由多層巖層和煤線間隔復合而成，層間粘結(jié)力弱，暴露易發(fā)生離層，支護不良時還可能發(fā)生大面積垮落事故。過去我礦在復合頂板下掘巷時，支護方式常采用的是工字鋼架棚支護，由于架棚支護是一種被動支護，易造成巷道兩幫及頂?shù)装嬉平看螅Ъ軗p壞嚴重，造成前掘后修的現(xiàn)象，嚴重影響安全生產(chǎn)。　　為解決這一施工難題，在現(xiàn)階段的技術(shù)條件下，復合頂板支護方式很多，錨桿支護以其良好的優(yōu)越性排在所有支護方案的前列。但大量的實

2、踐又證明，選用單一的、一成不變的支護設計方案，是不符合復合頂?shù)膹碗s性和多變性支護要求的，只有因地制宜，根據(jù)現(xiàn)場的復合頂板的狀況，采用不同參數(shù)的錨桿支護設計方案，我礦在Ⅱ463外段機巷、Ⅱ467機巷采用錨桿支護參數(shù)動態(tài)變化試驗研究，并取得了成功?！　?、支護原理：錨桿設計采用組合拱理論，錨索設計采用懸吊補強理論?！　?）錨桿的作用　　錨桿形成承載基礎(chǔ)，既然錨桿支護無法阻止深層巖體的松動，那么也無需特別提高頂板支護體強度，只需把錨桿的延展性、高抗拉強度、抗剪強度的優(yōu)越性發(fā)揮出來。錨桿錨固厚度小，錨固體擴容變形量相

3、對較小，擴容應力也較小，利用全長錨固等強螺紋鋼錨桿支護，可滿足復合頂板底層錨固體的擴容變形和擴容應力，形成初期支護階段的頂板擠壓加固拱平衡狀態(tài)?！　?）錨索的作用　　錨索形成穩(wěn)定承載體，利用鋼絞線錨索預應力對巖體擠壓加固作用，使錨索與錨桿支護相互促進、相互補強。錨索有很好的延展性和抗拉強度，使錨索形成的錨固巖體在巷道頂板中部形成一條強度大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的承載體。錨索錨固點處在松動圈之外，增加了頂板承載體的穩(wěn)定性。錨索布置在兩排錨桿之間，增加了支護的密度，錨索的高延展性、高強度，進一步提高了承載體的強度、塑性和抗彎

4、曲破壞能力，提高了承載體的自穩(wěn)能力?！　?）金屬網(wǎng)的作用　　金屬網(wǎng)能夠托住擠入巷道的巖石，將錨桿之間非錨固巖層載荷傳遞給錨桿，有效地控制錨桿之間非錨固巖層的變形；金屬網(wǎng)托住已碎裂的巖石，防止碎裂巖體的垮落，雖然巷道圍巖已破裂，由于碎石的碎脹作用和傳遞力的媒體作用，使巷道深部巖石仍保持三向應力狀態(tài)，大大提高了巖體的殘余強度?！　∠锏莱跏荚O計采用工程類比法與理論計算相結(jié)合的方法，在組織施工過程中，靈活運用支護參數(shù)動態(tài)設計法，對初始設計予以修正　　1、設計方法：　　1）工程類比法：根據(jù)要設計巷道的地質(zhì)條件，通過類比

5、相似地質(zhì)條件的巷道支護設計，得出支護方案?！　?）頂板懸吊理論驗算：根據(jù)頂板復合層的厚度來確定頂板冒落拱的高度，采用理論公式進行驗算?！　?）支護參數(shù)動態(tài)設計法：核心是頂板巖層結(jié)構(gòu)探測與支護后頂板變形監(jiān)測和穩(wěn)定性預測技術(shù)，采用打錨索孔或地質(zhì)探測孔的方法探測頂板的巖層結(jié)構(gòu)，根據(jù)探測結(jié)果，優(yōu)化、調(diào)整支護參數(shù)。隨著掘進面的推進，動態(tài)監(jiān)測頂板的巖層變化趨勢，根據(jù)探測的結(jié)果及時發(fā)現(xiàn)隱患．并修改和調(diào)整待掘進區(qū)域設計。消除對圍巖條件變化反應滯后的現(xiàn)象，對每個區(qū)域都能根據(jù)最新的實時反饋信息，得到符合實際的錨桿支護參數(shù)。確保支

6、護安全可靠，經(jīng)濟合理，技術(shù)可行，取得了良好支護效果?！　?、設計內(nèi)容：①錨桿、錨索間排距及長度；②支護材料選擇?！　?、設計流程：①錨桿支護參數(shù)初始設計；②現(xiàn)場施工組織；③頂板巖層結(jié)構(gòu)的動態(tài)探測；④支護效果監(jiān)測；⑤參數(shù)修改，完善錨桿支護設計?！　?、礦壓觀測及優(yōu)化支護參數(shù)　　1）觀測內(nèi)容包括：頂板離層儀內(nèi)外離層、巷道表面位移、頂板鉆孔窺探儀觀測　　2）支護參數(shù)優(yōu)化：根據(jù)礦壓信息，不斷修正設計，循環(huán)往復最后達到參數(shù)的最優(yōu)化。同時對支護后的巷道頂板進行變形監(jiān)測，預測頂板危險區(qū)域，采取控制措施，消除安全隱患?！　?

7、、煤壁管理：針對三四煤松軟特性，采取以下一系列改進措施　　現(xiàn)象：在巷道施工過程中，斷面的頂板傾角大，上幫高達，容易片幫，導致幫部在沒有來得及支護之前，煤就已經(jīng)塌幫?！　?）鋼筋網(wǎng)全封閉支護針對巷道施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)掉渣空肩現(xiàn)象，為有效地對圍巖起到保護和支撐作用，能更好地把頂網(wǎng)和幫網(wǎng)連接成一個整體，增強了鋼筋網(wǎng)的支撐和傳遞力的作用，采用全封閉支護；　　2）縮小間排距由原來常規(guī)間排距800mm×800mm改為600mm×600mm?！　?）塘材笆片護幫由于煤比較松軟，普通的鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格較大，煤容易外漏，在鋼筋網(wǎng)內(nèi)充

8、填塘材笆片，能更好地防止煤壁片幫?！　?）加用木墊板在錨桿托盤下加一層木墊板，能起到讓壓作用，增加彈性，不以致于幫部一來壓，減少托盤螺冒崩掉現(xiàn)象?！　?、試驗巷道地質(zhì)情況　　劉橋一礦Ⅱ463外段機巷，以Ⅱ362鉆采集中機巷Jk點向前137m為中，按方位N233°跟三煤頂板施工平距157m后，跟四煤頂板施工，與Ⅱ463外段機巷直線貫通。巷道全長630m，其中跟三煤頂板施工157m，跟四煤頂板施工473