复杂顶板条件下锚杆锚索联合支护技术

技术与经济　　　　　　　　　《内蒙古煤炭经济》　　　　　　　　　　2004年增刊

复杂顶板条件下锚杆锚索联合支护技术

赵天明

(大同煤矿集团公司四台矿,摘　要:四台矿在复杂条件顶板煤巷以及顶板破碎,成功使用锚杆、锚索加强支护,取得很好的支护效果,,对技术经济效益进行了分析。

关键词:复杂顶板;锚杆;;:TD353.9　文献标志码:C　文章编号:1008-0155(2004)07-0082-02

　　一、工程及地质概况

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11层410盘区位于四台矿井田南部,五九公路西部,大西沟东部,黑豆沟北部;井下北部为二台村保护煤柱及四台矿主、副斜井工业广场保护煤柱;煤层平均厚度为2.15m,可采储量625.6万t,面积4.3km2。

三条主要盘区巷道(410-1、410、410-2)为半煤岩巷及煤巷,支护为锚杆索网喷的形式;工作面顺槽为半煤巷及煤巷,支护为锚杆、锚索的支护形式;在掘进过程中,共揭露七条大小不等的断层(其中最大落差10m)及直径约460m的特大陷落柱。

11#层410盘区轨道巷向井田南部直至工作面顺槽停掘位置,所穿煤层均为北高南低的单斜构造,结构比较简单。该区域煤层顶板岩层中夹泥岩较多,质地较软,给掘进巷道顶板支护带来很大困难。

从盘区准备巷道(410-1、410、410-2)及81011工作面顺槽的掘进过程揭露的煤系地层地质情况来看,所揭露煤层,厚度平均为1.64m,最薄煤层为1.20m,最厚煤层为2.30m,直接顶平均厚度为6105m,最薄段为1.10m,最厚段为11.0m,呈灰色细砂岩及中粗白砂岩互层,夹很多黑色泥岩,老顶呈灰白色粗砂岩,以石英、长石为主,泥质多,平均厚度为6.37m;伪顶呈灰黑色砂质泥岩,砂粒上多下少,底部炭质多,平均厚度为0.33m,在掘进过程中,岩石松软、破碎、易垮落,尤其是在断层破碎带处,在工程力的作用下会产生显著的塑性变形和流变,顶板管理实的困难。

二、锚杆支护的“关键承载圈”理论

该理论认为:回采巷道围岩的变形和破坏和状态在掘进、稳定、回采等不同阶段是不同的,具有显著差别。因此主张根据围岩的状态特点按“关键承　　收稿日期:2004-08-18

作者简介:赵天明,现在大同煤矿集团公司四台矿工作。

载圈”理论分析设计锚杆支护。

关键承载圈是指在巷道围岩一定的深度范围内,存在一个能承受较大切应力的“岩石圈”,该岩石圈处于应力平衡状态,具有结构上的稳定性,可以用来悬吊承载圈以内的岩层。关键承载理论认为,承载圈以内的岩石重量是支护的对象,即承载高度。承载圈厚度越大,在对围岩未采取人工支护等控制措施时,承载圈离巷道周边越近,荷载高度越低,巷道越易维护。关键承载圈理论认为,当承载高度不太大,通常锚杆长度能够伸入到关键承载圈中时,用关键承载圈观点阐述锚杆支护机理。其主要观点是:

11关键承载圈以内的岩石重量是支护的对象,荷载高度是关键关键承载圈以下的不稳定岩层的高度。

21锚杆的支护作用主要是:将破坏区岩层与关键承载圈相连,阻止破碎岩层垮落;对围岩提供径向、切向约束力,阻止破坏区岩层的扩容、离层、滑动,提高破碎区的承载能力。

三、锚杆支护“扩容———稳定理论”

巷道经受采动影响之后,围岩的破坏范围会逐渐扩大,当通常锚杆的长度不能插入到关键承载圈时,依据“扩容———稳定理论”阐述锚杆支护的作用,其主要观点有:

11锚杆要控制围岩的扩容变形,阻止深部破碎岩层的进一步扩容和离层。

21在破坏区内形成“次生关键承载层”,使围岩深部关键承载圈内的应力分布趋于均匀和内移,提高关键承载圈的承载能力。

31锚杆对煤帮的控制效果尤为明显,由于煤层强度较低且受到采动影响程度较为严重,所以回采巷道两帮支护显得尤为重要,安装锚杆后,对煤

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