王海軍

(華能云南滇東能源有限責(zé)任公司白龍山煤礦一井,云南滇東 655508)

煤巷錨桿支護(hù)的控制機(jī)理及應(yīng)用研究

王海軍

(華能云南滇東能源有限責(zé)任公司白龍山煤礦一井,云南滇東 655508)

煤巷錨桿支護(hù)越來越多成為主要支護(hù)形式,分析其控制機(jī)理對巷道圍巖支護(hù)設(shè)計提供可靠的依據(jù),針對具體條件下不同直徑錨桿支護(hù)下巷道圍巖變形進(jìn)行了對比分析,結(jié)果表明Ф25錨桿支護(hù)對巷道加強(qiáng)支護(hù)能起到較好的效果。

錨桿支護(hù) 煤巷 控制機(jī)理 錨桿直徑

1 煤巷錨桿支護(hù)的理論分析

(1)懸吊理論。懸吊理論認(rèn)為:錨桿支護(hù)的作用就是將巷道頂板較軟弱巖層吊在上部穩(wěn)定巖層上,以增強(qiáng)較軟弱巖層的穩(wěn)定性。

(2)組合梁理論。機(jī)理:將錨固區(qū)內(nèi)巖層組合成一整體,提高其抗彎剛度,大大減小組合梁的撓度,其適用條件為層狀復(fù)合頂板。

(3)組合拱理論。在破裂范圍內(nèi),通過預(yù)應(yīng)力錨桿兩端形成的圓錐形分布壓力,其交錯形成一個壓縮帶,即承壓拱,該承壓拱承受徑向載荷。在承壓拱內(nèi)的巖石徑向及切向均受壓,處于三向應(yīng)力狀態(tài),其圍巖強(qiáng)度得到提高,支撐能力也相應(yīng)加大。對擾動圍巖進(jìn)行強(qiáng)度再強(qiáng)化,控制松動圈的擴(kuò)展。

(4)圍巖松動圈理論。研究發(fā)現(xiàn)圍巖松動圈Lp是圍巖應(yīng)力P與圍巖強(qiáng)度R的復(fù)雜函數(shù),即Lp=f(P,R)。Lp是一個綜合性指標(biāo),它的大小反應(yīng)了支護(hù)的難易程度。而且大量的相似模擬試驗(yàn)及現(xiàn)場實(shí)測表明,它與煤礦巷道的跨度(一般3～5m范圍)及有無支護(hù)等關(guān)系不大,巷道支護(hù)主要的對象是圍巖松動圈產(chǎn)生、發(fā)展過程中的碎脹變形力。當(dāng)采用錨桿支護(hù)時,錨桿受拉是圍巖松動圈的產(chǎn)生和發(fā)展而引起的。（如圖1、圖2）

圖1 組合拱理論示意圖

圖2 圍巖松動圈理論示意圖

2 不同錨桿直徑支護(hù)的煤巷圍巖穩(wěn)定性分析

中央采區(qū)回風(fēng)上山原使用Ф22錨桿支護(hù),由于頂板壓力較大,造成頂板開裂嚴(yán)重,頂板下沉量較大。為對頂板加強(qiáng)支護(hù),特在該巷道距撥門處360m～400m使用Ф25錨桿進(jìn)行支護(hù)升級實(shí)驗(yàn)(正頂打7排Ф25錨桿,幫部使用Ф22錨桿),觀測其支護(hù)效果。該段巷道頂板為泥巖,5、6#測點(diǎn)為Ф22錨桿支護(hù),7#為Ф25錨桿支護(hù)。5#、7#測點(diǎn)的觀測數(shù)據(jù)見表1、表2。

表1 5#測點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)(Ф22)

表2 7#測點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)(Ф25)

3 結(jié)語

從3個測點(diǎn)的觀測數(shù)據(jù)看,使用Ф22錨桿支護(hù)的5#、6#測點(diǎn)的兩幫日均位移近分別為23.3mm、41mm,頂板日均下沉量為18.7mm、26.8mm;使用Ф25錨桿支護(hù)7#測點(diǎn)兩幫日均移近量為41mm,頂板日均下沉量為15.6mm。使用Ф25錨桿支護(hù)的巷道比使用Ф22錨桿支護(hù)的巷道頂板日均下沉量要小,所以壓力大的地段,使用Ф25錨桿支護(hù)對巷道加強(qiáng)支護(hù)能起到較好的效果。（如圖3）

圖3 Φ25錨桿與Φ22錨桿支護(hù)時巷道頂板下沉量對比圖

[1]康紅普.煤巷錨桿支護(hù)成套技術(shù)研究與實(shí)踐[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2005,21:161-166.

[2]侯朝炯,郭宏亮.我國煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向[J].煤炭學(xué)報,1996,02:113-118.

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