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1、軟巖巷道圍巖強化支護技術(shù)簡介2007-01-1717:24:05中國礦業(yè)大學(xué)教授張農(nóng)1.引言淮北礦區(qū)長期致力于軟巖巷道地壓治理工作，特別是1999年以來煤巷的系統(tǒng)攻關(guān)根本改變了煤巷依賴于棚式支護的狀況，解決了大量典型條件下煤巷錨桿支護技術(shù)問題，開展了分類研究，形成了較為合理的支護方案和參數(shù)，并在2003年初步形成了煤巷高強預(yù)應(yīng)力樹脂錨桿成套支護技術(shù)體系。2004年以來在南部5個礦復(fù)雜煤巷綜合治理研究中又總結(jié)出大傾角高幫控制技術(shù)、鋼絞線預(yù)拉力桁架系統(tǒng)在復(fù)合頂板及松散煤幫的應(yīng)用技術(shù)、圍巖泥化過程中錨桿支護的適應(yīng)性及控制技術(shù)、新型化學(xué)注漿加固圍巖的應(yīng)用等一批新技術(shù)，
2、進一步豐富和推動了礦區(qū)煤巷錨桿支護技術(shù)。2006年高強錨桿支護系統(tǒng)及新型錨架組合支護在朱仙莊礦二水平上山軟破巖體段的應(yīng)用性試驗取得階段性成功，推動了南部礦井軟巖巷道的治理工作。在這一不斷推進的礦區(qū)支護工程實踐中，科學(xué)的支護理念在潛移默化地變革，傳統(tǒng)的靜態(tài)的設(shè)計思想、局限在掘進頭的支護理念逐漸被拋棄，單一支護在軟巖巷道治理中的局限性一再地被證實，大斷面、高能效組合支護、“個性化”針對性設(shè)計等科學(xué)的動態(tài)的過程控制的新設(shè)計理念正在影響著支護工作涉及到的安全、技術(shù)、管理等各個方面，復(fù)雜條件巷道的動態(tài)穩(wěn)定理論初步形成，深井高應(yīng)力軟巖及煤巷強化支護技術(shù)和分步加固的施工過程
3、控制技術(shù)開始實施。但從另一方面看，礦區(qū)支護技術(shù)水平處在一個技術(shù)的平臺期、穩(wěn)定期，剩下的問題解決難度大，新提出的問題技術(shù)上有很大挑戰(zhàn)，特別是部分南部礦井軟巖巷道維護期短，修復(fù)工作量大，制約安全生產(chǎn)，需要采區(qū)新的措施，注入新的激情，才能取得新的突破。在這個大背景下，結(jié)合行業(yè)支護技術(shù)的發(fā)展變化趨勢談些體會，作為生產(chǎn)部領(lǐng)導(dǎo)發(fā)言的補充。2.強化支護技術(shù)體系2.1強化支護的概念強化支護通常是指支護材料規(guī)格的加大、材質(zhì)的改性、力學(xué)性能的提高等。這里進一步拓展到三個方面：1)錨桿等支護手段的強化，包括技術(shù)手段的升級和創(chuàng)新。高性能預(yù)拉力錨桿向超強錨桿方向發(fā)展。2)圍巖強度的強化
4、：錨桿支護可以提高錨固體破壞前和破壞后的力學(xué)參數(shù)，改善被錨固體的力學(xué)性能，實現(xiàn)對不同性態(tài)及破裂程度的巖體強度的直接提高，或通過提高徑向應(yīng)力及應(yīng)力在徑向的增加速度，促使圍巖由2向應(yīng)力狀態(tài)向3向應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化，從而達到提高圍巖強度的目的。3)承載結(jié)構(gòu)強化：針對層狀賦存特點、巖體不均衡性產(chǎn)生的弱化區(qū)補強，促成圍巖承載結(jié)構(gòu)的形成或強化，包括含弱面或軟弱夾層的頂板離層控制，幫角巖體破壞區(qū)、軟弱煤體、開放的底板等采取加固措施。強化支護是在高阻讓壓的支護原則下分步實施，在分步實施過程中讓壓變形。強化支護思想是隨著支護材料、機具和工藝的進步而逐漸形成的，二十世紀八十年代以來，高
5、強預(yù)應(yīng)力樹脂錨桿支護技術(shù)在國內(nèi)外獲得廣泛的應(yīng)用，就是以錨桿桿體材料和樹脂錨桿技術(shù)、施工機具的進步為基礎(chǔ)，實踐證明在不斷探索軟巖支護機理的同時，通過支護手段的創(chuàng)新、升級常?？梢越鉀Q很多實際問題。2.2基于強化支護的巷道圍巖穩(wěn)定控制技術(shù)體系包括三個方面：支護手段的強化、圍巖強度的強化和圍巖承載結(jié)構(gòu)的強化。2.2.1錨桿及配套支護手段的強化這里特別強調(diào)錨桿預(yù)拉力（初錨力）的大小對巷道圍巖穩(wěn)定性具有決定性的作用，在水平應(yīng)力條件下巷道表面的剪切破壞是不可避免的，而預(yù)拉力錨桿可以有效提高圍巖整體的抗剪強度，阻止其破壞向縱深發(fā)展，并形成預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。采用高性能預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以有
6、效改善深部巖巷圍巖變形，改善巷道周邊圍巖應(yīng)力分布，提高其穩(wěn)定性，同時發(fā)揮錨桿的主動支護作用和其本身的強度和剛度來維護巷道圍巖的穩(wěn)定。錨桿強化技術(shù)應(yīng)注意以下問題：1）錨桿支護系統(tǒng)整體強度要高，在選擇錨桿桿體強度高的同時要求其附件也同樣要具有高的強度和穩(wěn)定性，同時在錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計上要考慮到能夠充分發(fā)揮高強度錨桿的支護作用。超強桿體、超大托盤、超強大扭矩阻尼螺母是實現(xiàn)大扭矩安裝、提高錨桿承載性能的關(guān)鍵因素，配合氣扳機可以實現(xiàn)50~100kN的預(yù)緊力，并保持高荷載的工作狀態(tài)。采用等強度加工技術(shù)保證錨桿桿體強度不會因加工而損失其強度。2)鋼帶、網(wǎng)等支護材料的剛度倍受關(guān)注，
7、高強塑網(wǎng)、鋼塑復(fù)合帶、冷拔電弧網(wǎng)等高強度高剛度護表材料可以解決軟破巖體的網(wǎng)兜現(xiàn)象，提高支護的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，防治錨桿松弛、錨固失效。3）錨固方式必須牢固可靠，提高錨桿錨固力的可靠性，使錨桿的錨固力大于錨桿桿體的破斷荷載，保證錨桿支護強度不因錨固方式而受影響。4）與之配套的f18~22大直徑錨索的應(yīng)用。不僅提高了錨索的破斷力，為施加高預(yù)緊力創(chuàng)造條件，而且解決了“三徑”匹配問題，保證了安裝的可靠。5)與之組合的U型鋼可縮支架承載性能必須相應(yīng)提高。滑動段的精細加工、高強高阻限位卡蘭及壁后充填技術(shù)是實現(xiàn)U型鋼支架高阻讓壓可縮的關(guān)鍵。提高支護產(chǎn)品技術(shù)性能的主要途徑是研究
8、新產(chǎn)品、新結(jié)構(gòu)，使其適應(yīng)煤巷破碎圍巖條
