深井高應力區(qū)巖巷高抗剪錨桿耦合讓壓支護技術

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

2、200m、圍巖應力高、巖層傾角大、具有軟巖特性的特點，為解決巷道支護問題，華豐礦進行了深井大傾角高應力區(qū)巖巷高抗剪錨桿耦合讓壓支護技術研究應用，保證了巷道的支護效果。1高應力區(qū)巖巷高抗剪錨桿耦合讓壓支護系統(tǒng)設計11圍巖—應力變形關系及支護系統(tǒng)合理工況點的確定111圍巖應力與變形曲線根據(jù)華豐煤礦的采礦地質條件，用有限元數(shù)值模擬方法得到圍巖應力和變形特性曲線圖，圍巖應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，圍巖處于彈性

3、變形階段，圍巖保持完好、變形小。在此區(qū)域內增加支護強度不能明顯改善圍巖變形。為了經濟合理地支護巷道，支護體的工況點應設在低位(105tm)，錨桿支護系統(tǒng)最小讓壓距離為35mm。B區(qū)(圍巖彈塑性區(qū)):此區(qū)域內，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煤層實施多元化的綜合開采方案進行煤炭資源回收，經濟上合理，技術上可行。通過觀測站的建立，求得了切合實際的經驗參數(shù)，既最大限度地延長了礦井服務年限

4、，提高了煤炭回收率，又保護了地面各類建(構)筑物，豐富了“三下”開采技術，對今后類似地質賦存條件的“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現(xiàn)變形和載荷耦合協(xié)調，達到共同支護圍巖的目的。圖1為耦合讓壓錨索整體結構(a)和局部結構(b)。根據(jù)設計需要，錨索的耦合讓壓點、讓壓距離可以調整達到與錨桿耦合。圖1耦合讓壓錨索122錨桿支護系統(tǒng)與支護參數(shù)研究設計對于采深大、水平應力高、斷面大、服務

5、年限長的大變形巷道，錨桿支護參數(shù)的設計應滿足下列原則:(1)錨桿的安裝應力應能控制圍巖早期變形(2)支護強度與高地應力相適應，尤其是華豐煤礦試驗巷道的圍巖水平應力高，提高支護體的抗剪強度(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與錨桿支護系統(tǒng)形成一個整體，保障巷道支護的長期有效性和穩(wěn)定性，適應地質和采礦條件的變化。1221錨桿長度設計根據(jù)實測數(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被認為是不安全的，需要對巷道側幫進行支護控制。①破碎圈(SF＜1):在巷道周圍產生一個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