锚杆支护在深部高应力软岩巷道中的应用

黄前生

(淮北矿业集团杨庄矿，安徽淮北235025)

随要】探索研究深部巷道围岩变形和破坏机理强支护原则，重点分析影响锚杆支护体系效果的因素，以及深部软岩巷道施工中可能遇到

，p徽】深部坎岩巷道；锚杆支护体系；影响因素；问题及对策

杨庄矿是—个拥有40多年矿龄的老矿，随着矿井开采水平的不断

延深，巷道围岩应力逐渐增大，软岩特性显现日趋明显，巷道支护难度

的问题和对策。

杆支护要做到及时主动，巷道开挖后应及时挂网、铺钢带、打锚汗。

众说周知，锚索支护具有锚固深度大，承载能力高，可施加较大的预紧力等优势，因而可获得比较理想的支护效果，可以说锚索支护是也越来越大，往往要前掘后修，经过反复修复才能满足生产需要，对安全构成严重威胁，同时，也制约了矿井生产能力。针对这种情况，我矿积极寻求与科研院所合作，对我矿深部软岩巷道变形和破坏机理进行全

面系统的研究，着重探索适合深部高应力软岩巷道支护技术，取得了较

好效果。

1深部高应力软岩巷道围岩变形及破坏特征

近年来，随着我矿开采深度的不断加大，尤其在IV2、I¨53等高应力采区，巷道围岩呈现出的流变特征越来越突出，表现出明显的连续介

质性，软岩特性臼趋明显，巷道围岩变形以塑性变形为主，变形速度极快，变形量也显著增大且持续时间长，破坏形式主要以破碎状鼓出为

主。具体表现为：初期变形速度快，如不及时进行有效支护，极易发生冒顶、片帮，即使围岩趋于希基定后，在很长一段时间内仍将会以～定的

速度处于流变状态。其次，巷j誊来压剧烈，多表现为四周来压，巷道开

挖后不仅帮、顶易发生显著变形和破坏，底板也常常出现明显鼓胀变形

和破坏。另外，巷道围岩的变形极易受扰动影响，对应力变化异常敏

感，一旦巷道受到其它采动影响，围岩将会急剧变形、移动和破坏且围

岩遇水易崩解，强度会急剧降低。

2深部高应力软岩巷道支护原则

软岩巷道和硬岩巷道支护原理截然不同，硬岩巷道支护应设法杜绝周岩进入塑性状态，而软岩巷道支护要想达到理想的支护效果，必须允许围岩进^塑性状态，以便其内部巨大的变形能得以释放，从而使围岩能够达到最佳承载状态。根据上述深部巷道围岩的变形和破坏特征，

不难得出如下结论：即深部高应力软岩巷道支护应从控制围岩的破碎状

鼓出入手，选择合理的最佳的支护时间，积极采取有效措施提高巷道支

较护强度，有效限制围岩的破坏深度，防止巷道围岩在高应力作用下发生

大的变形和破坏。我矿i冰索和研究，目前多采用高强度锚杆支护

体系对巷道围岩进行及时有效支护。

3巷道支护效果影响因素分析及对策

在现场施工过程中，我矿常采用高强度左旋无纵筋螺纹钢锚杆配以高强度钢带、金属菱形网及时对巷道进行锚喷支护，多数睛况下需补打锚索进行加强支护，必要时还可采用架设复合棚等办法来提高支护系统强度。实践证明，锚杆支护体系可为巷道提供及时主动，且强有力的

支护。能够及早限制巷道围岩的变形和发展，防止围岩蠕变现象的发

生。影响锚杆支护体系支护效果的因素很多，在特定围岩条件下，锚杆自身的强度、刚度及锚固方式、锚崮深度、锚固力的大小以及托盘的规

格和强度等决定着锚杆支护的安全性能。

钢带的作用除可以防止锚杆问松动岩块的脱落外，还可以均衡锚杆受力，改善项板岩层的应力状态，与锚杆共同形成支护体系，增加巷

道围岩的稳定性。因此，在深部高应力软岩巷道支护中，选择合理的钢

带形式和钢带强度非常重要。锚杆预紧力的大小是反映锚评支护的一个最莺要指标，也是锚杆支护区别于其它被动支护的重要标志之一。实践证明，锚杆预紧力越大。支护体系的承载能力越强，巷道的变形也越小，围岩体内的应力分布越均匀，巷道围岩越不易受到破坏。因此巷道开挖后，应及时对巷道帮项锚杆施加较大的预紧力。

另外，大家还应注意到在深部高应力软岩巷道支护中，施工工序

安排和施工工艺组织是直接关系锚杆支护效果甚至支护的成败关键，锚

2009年11月(上)

目前最可靠、最有效的支护手段之一，其加固范围、加固强度以及可靠性都是锚枰支护无法比拟的，通常情况下，采用补打锚索进行加强支护对确保巷道支护安全性是非常必要的。

软岩巷道施工，多数情况下采用现有支护手段所能达到的支护强度远远不能抵挡巷道开挖初期围岩的变形，巷道支护体系往往在巷道围岩初期变形阶段就遭到严重破坏，甚至完全失去支护作用，因此，确定

合理的最佳支护时间尤为重要。针对这种|青况，通常采用控制让压支护

技术，即在巷道开挖后，及时采用喷浆、打锚杆、挂金属网或架钢拱架等措施在巷道表面建立起一个高强度的可收缩支护层，在保证其合理支

护强度前提下允许有一定程度的可缩性，先让其产生一定的变形来刚氐

巷道围岩应力集中，再通过现场监测确定合理的分次支护时机，进行二

次支护，如补打锚杆、喷浆、架棚等，避免巷道开挖初期剧烈来压造成巷道支护体系的永久睫破坏，最终实现对巷道长久有效支护。

施工实践中有时还会遇到这样的情况，当巷道围岩极其破碎时，纯粹采用普通锚杆支护体系不能取得满意的支护效果，此种|青况可考虑采用锚注的办法来提高锚杆支护的锚固力和可靠性，即采用注浆锚杆兼作注浆管对巷道围岩进行注浆，通过注浆一方面可改善围岩的物理力

学特性，提高围岩强度，减少围岩的应力集中，另一方面又可为锚杆

提供牢固可靠的生根基础。从而提高巷道围岩的整体性和自身承载能力，扩大支护系统的有效承载范围。近年来，锚；主技术日趋成熟，在淮北矿区得到了广泛的应用，并取得了较好的效果，被广泛用于井下不稳

定、极不稳定围岩巷道掘进和修护中，在我矿IV2、Em51采区巷修中

也取得了令人满意的效果。极具推广应用价值。受现有技术手段制约，

使得我们对顶板岩性的变化、顶板裂隙的发育程度、岩层厚度的变化等

很难做到及时精确探明，加之锚杆支护理论不完善性，锚杆支护本身在一定程度上就存在着可靠性的问题。因此，现场施工必须要制定科学、

合理、针对性强的技术措施及严格的锚杆支护质量检查制度。在施工过程中，要严格按措施施工，并运用先进的监测手段，对巷道围岩变形及

支护质量进行监测分析，发现问题及时整改，巷道支护不可一概而论，应根据具体条件具体分析，首先要从自身实际出发，通过深入细致的分

析研究，制定出适合自身条件的支护方案，只要方案可行、设计合理、

措施得力，一定能取得令人满意的效果。

4结语

深部高应力软岩巷道支护首先必须要设法提高支护系统强度，其次要合理选择支护时机，并且要保证巷道支护系统具有一定的可收缩性，确保巷道围岩处于高强度支护前提下能够实现一定的变形和收缩，

避免巷道开挖初期剧烈来压造成巷道支护体系永久性破坏，最终实现对巷道长久有效支护，另外，在围岩极其破碎时，应优先考虑采用锚注加固的办法来实现巷道的长久稳定。实践证明，根据不同巷道的围岩条件及其应力分布特点，选用合理的锚杆支护体系，充分发挥和提高围岩的自身承载能力，是完全能够满足深部高应力软岩巷道支护要求的，并具有适用范围广、施工简单、劳动强度低、掘进速度快、不受巷道断面限

制等优点，极具推广应用价包

作者简介：黄前生。1967年生，男，江苏睢宁人，工程师，1989

年毕业于淮南矿业学院，现在扬庄矿从事安全管JE．Y-作。