軟巖巷道錨桿錨索支護技術應用

王文山

（山西汾西正新賈郭煤礦，山西 沁園046599）

巷道支護能夠有效加固巷道圍巖，防止巷道發生變形或者頂板發生塌陷，在軟巖巷道中，巷道圍巖的相互擠壓形成的壓力與自身重量非常大，巷道的支護承載著整個軟巖的重量。因此，采取錨桿錨索聯合的巷道支護技術非常的重要。在一些頂層間距較小的軟巖巷道，支護的關鍵就是縮小頂板的隔離層變形，使軟巖形成一個承載的整體，從而使軟巖巷道達到支與護的協調統一。軟巖巷道的圍巖合一維持自身的穩定，錨索可以按照圍巖變形的特點進行滯后安裝，這樣使錨索的支護強度增大，同時，可以提高錨桿和錨索的聯合支護效果。

1 軟巖巷道簡介

軟巖是軟弱極易破碎的高應力巖體，軟巖一般分為工程軟巖和地質軟巖。工程軟巖是受工程力作用的影響下產生顯著塑性變形的工程巖體，是由重力、水平力、工程擾動力以及地質的膨脹力等相互作用，產生超過工程設計的允許變形值的塑性變形，影響了工程的順利進行。地質軟巖的巷道強度較低，空隙較大，富含大量的粘土及其礦物質，經常受構造面的切割以及風化影響，形成松散軟弱的隔層。工程軟巖地質軟巖可以相互轉化，當地質軟巖不發生塑性變形時，此時可以看做是工程軟巖，當地質軟巖在工程力的作用下才可能使地質軟巖轉變成工程軟巖。軟巖有兩個工程特性，分別是軟巖的臨界負荷承載量，另一個是軟巖的軟化臨界深度。在軟巖的臨界荷載大于當地施加的荷載量，軟巖會處于穩定的變形狀態。變形值隨時間的延伸不再發生變化，形成一個穩定的狀態。但當軟巖的臨界荷載量小于當地施加的荷載量，軟巖就會發生嚴重的塑性變形，并且隨著時間的延伸，逐漸出現軟巖變形的加速現象，這樣就會導致軟巖的垮塌事件。軟巖的臨界深度是一個客觀量，是由巷道對煤礦開采達到一定的深度時，軟巖的圍巖將會產生大的塑性變形，軟巖的承載力大于支護力，出現軟巖頂板出現破碎現象。當巷道的深度小于軟巖的臨界深度時，軟巖就會處于穩定的狀態。

2 煤礦軟巖巷道支護存在的問題

2.1 軟巖巷道塑性變形破壞的特點

軟巖巷道在變形初期，巷道的承載壓力來得非常迅速，變形量非常大，同時使巷道的自穩能力顯得非常差，在這個時間段，如果不采取相應的措施進行支護，那么將會導致軟巖巷道發生巖塊脫落，甚至整個巷道出現坍塌。因此，這個時段，要采用錨桿和錨索進行支護，才可以有效防止巷道的圍巖出現大的變形，避免巷道出現壓壞或者坍塌事故的發生。軟巖巷道所受的壓力一般都是環向壓力，壓力承載不均勻，所以，容易導致巷道在開挖過程中出現局部頂板因變形而垮落，同時，底板也會出現嚴重的破壞。軟巖巷道會隨著礦井深度的增加而變形，不同地域的軟巖都有一個軟巖臨界深度，如果礦井深度超過了這個臨界深度，就會導致巷道的嚴重變形。軟巖的變形也可能是由于巷道內水分過多或者失水所導致的，因為過量失水和積水都會使軟巖巷道發生膨脹，使軟巖圍巖的泥沙破壞導致巷道變形。

2.2 軟巖巷道支護存在的問題

軟巖巷道的支護問題阻礙了煤礦工業發展，軟巖的支護，要從軟巖支護理論著手探究，首先要了解軟巖圍巖的破壞原因，針對原因進行分析，這樣深入的研究圍巖的變形，得到軟巖的最佳支護時間和支護方法，以科學的手段來確定合適的支護參數。軟巖支護存在的問題主要有以下幾個方面，首先是軟巖的圍巖自身承載圈的厚度較小，難以承載較大的圍巖壓力。其次是圍巖的初期支護產生的變形剛度較大，無法適應開挖初期變形速度快、變形量大的特點，從而產生支護的不合理，造成大量支護器材的浪費。再次是軟巖的圍巖約束力差，承載力不均勻，使得圍巖承載力大的地方出現變形，形成破碎區，破碎區在不及時支護的情況下導致圍巖的自承圈的破壞。這些軟巖支護問題很常見，要在不斷地支護實踐中認真分析總結，得出一套完整的支護對策，才能有效地解決軟巖支護中存在的問題。

3 錨桿錨索在軟巖支護中的應用

3.1 錨桿錨索聯合支護設計原則和思路

在錨桿錨索支護的設計原則中，首先要與實際的施工技術結合在一起，嚴格按照設計規程去進行設計，綜合考慮錨桿錨索支護參數，根據其作用原理配合軟巖巷道的臨界深度進行合理的支護設計，同時還必須考慮錨索懸吊能力和錨固深度，以及計算錨索延伸量與軟巖的圍巖變形是否能夠合理匹配。在錨桿錨索的設計思路中，要充分考慮設計帶來的支護效果。在設計中還要依據圍巖的破碎程度來合理確定錨桿和錨索的長度、錨桿錨索安裝的排間距離。在理論結合實踐的前提下，達到錨桿錨索聯合支護的理想效果。

3.2 錨桿錨索聯合支護的設計

在頂板為半圓拱形的軟巖支護設計中，錨桿采用規格為22mm×2.5m的配鋼帶支護，間距均為1m，巷道的兩邊采用22mm×2.0m的配鋼帶支護，間距為1m（見圖1）。

圖1 巷道斷面支護設計示意

錨索通常選用鋼絞線，其具有高強度低松弛的特點，錨索深度一般控制在6m以上，外露0.3m，垂直釘入頂板，橫間距為2m，豎間距為1m，一般采取0.3m長的小槽鋼作為錨索的托盤。如果錨桿錨索在第一次支護中達不到支護效果，就要及時進行再次支護，以達到支護的目的。

3.3 錨桿錨索支護的應用效果

在軟巖巷道中應用錨桿錨索支護技術，能夠有效地防止巷道的圍巖發生變形（見圖2），提高軟巖巷道圍巖的穩固性，使巷道處于穩定的狀態，為煤礦開采工程提供安全的工作環境。

圖2 巷道變形曲線示意

4 結語

隨著社會發展，人類對煤炭的需求也就越來越大，煤炭的開采事業也得到人類的極度重視，軟巖巷道對煤炭的開采也越來越廣泛。軟巖巷道的開挖過程中，改變了軟巖巷道圍巖承載力，軟巖的承載力與巷道的自身構造和巷道的斷面形狀以及大小都有著密切的聯系。因此，軟巖的開挖工作具有一定的困難。所以，在軟巖巷道的開挖工程中，要充分考慮軟巖巷道的特點，應用錨桿錨索聯合支護技術進行巷道圍巖的加固，在錨桿錨索聯合支護技術的設計中，要按照設計的原則和設計思路進行設計，認真進行各種因素的分析，采用科學的計算方法，在施工加固中，要按照圖紙嚴格規范操作，遇到問題要及時分析原因，及時采取相應的措施進行解決，從而有效保證軟巖巷道圍巖的穩定性。

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