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对跨采巷道支护技术的探讨 摘要：文章着重分析了受采动影响的工作面的压力分布特点。并指出东滩煤矿在生产中跨采巷道的围岩状态。提出了相应的应对对策。 下载 关键词：跨采巷道；混合支护；锚杆支护；动压 中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1674-1145(2010)14-0161-02 一、概述 东滩煤矿是一座设计年产量400万吨的特大型矿井，2009年产量已达到730万吨的水平，由于回采的动压影响，巷道支护和维护十分困难，因此解决跨采巷道的支护问题成为该矿势在必行的任务之一。 跨采巷道的基本特点在于巷道在掘井过程中，多数处于原始应力场中的静压状态。一旦受到周围的采动影响，在各种集中压力作用下，改变了原岩应力的再次或多次重新分布。巷道原有静压下稳定平衡被打破，围岩发生显著变形位移和压力增大，需要经过应力重新分布达到新的平衡，巷道围岩才能重新稳定下来。如果巷道的支护不能适应采动影响带来的应力变化的情况，或者没有及时采取相应的加固补救措施，则巷道会受到不同程度的破坏，或断面变形。或围岩松动失稳，影响巷道的正常安全使用。 因此，跨采巷道锚喷支护结构和主要参数不能像静压巷道那样，只考虑原岩应力场的作用，还必须充分估计巷道受各种采动影响的集中压力的程度及其相应的变形、位移、压力值，然后以此为依据全面考虑，选择适当的支护方式和正确的参数。为此。应当对工作面四周的应力分布，各种集中压力的分布规律和特点、影响范围和深度等基本规律有一个初步的认识。同时这也要考虑跨采巷道的布置是否合理，与矿山压力是否适应。一些跨采巷道锚喷支护发生问题，除支护结构本身主要参数选用不当外。更重要的是对采区工作面矿压分布规律缺乏认识，巷道布置不合理所造成的。 二、采区集中压力分布特点 随着煤炭回采工作面向前推进，由于煤炭大量采出，打破了采区原岩应力静态的平衡状态。在采区工作面上方形成垮落、断裂、弯曲下沉3个地带，采空区上覆岩体的重量转嫁于采区四周，形成了各种状态的集中压力带。 在回采工作面煤壁前后方形成随工作成推动而不断移动的超前集中应力，而在回采工作面两侧，则形成单侧或双侧采空后的煤柱后的煤柱应力集中，在回采工作面后方的采空区，则形成应力低于原岩应力的卸压带。同时在采工作面前方相邻未开采的原始煤体一侧，超前集中压力较小，形成单一动压区。而在回采工作面前方相邻已开采过的采区一侧，因受已采区边界单侧煤柱集中压力相叠加的影响，超前集中压力较大。形成叠加动压区。 三、跨采巷道围岩压力 根据本矿实际情况的矿压分布分析，可以确定各采区及其周围的煤层动压巷道变化状况。很明显，在原岩应力场中处于弹性应力状态的巷道，在动压升高应力区内可能转达化为塑性应力状态。原来处于塑性状态的围岩，在动压升高应力区内，其塑性半径增大，甚至出现松动破碎圈，产生松动压力同心协力致巷道失稳。为避免出现巷道失稳现象，需采取相应的加强支护措施，或者改变巷道位置，布置在强度高、岩性好的岩层中。 四、跨采巷道支护 由于跨采巷道要经历由动压的应力状态的多次变化，围岩的压力、变形、位移也随着动压的变化发生多次相应变化，从平衡到不平衡，最后又趋于平衡，而且变化剧烈，时间短暂，导致巷道围岩压力显现很大，巷道变形严重，维护十分困难。这样的条件下，要使围岩能经受住反复的压力变化而不发生松动破裂，就要求锚喷支护具有较高的支护抗力和较大的抗变形能力，即要求支护结构有较大的刚性和足够的柔性和可缩性。锚喷支护正是具有这些特性的一种支护结构。 在跨采巷道中，一般不宜采用单独的喷射混凝土或锚杆支护。其支护结构必须以锚杆(索)为主，喷射混凝土为辅。锚网为重，必要时，辅以可缩性金属支架构成混合支护结构。在围岩条件好动压影响很小条件下，也可像静压巷道一样采用锚网喷或锚网喷、锚索联合支护结构。 (一)锚网支护结构 跨采巷道采用锚网支护结构，锚杆密度应相应增大，用增大均匀压缩厚度的方法提高锚杆支护抗力。同时。锚杆密度增大，减少锚杆间围岩的跨度，使锚杆支护抗力分布更均匀，减少了锚杆间岩体的应力和变形，防止其开裂、剥落。其次挂设双层金属网，更有助于形成一个整体。这样，既促进围岩更加稳定，适应动压的变形位移作用，又防止锚空现象，发挥了锚杆的应有作用。 在集中压力大，围岩强度高的情况下，最好采用全长锚固式锚杆，如注浆金属锚杆，树脂锚杆等，使锚杆在较大位移下仍保持有足够的锚固力。 锚杆必须有适当的尺寸，一定的强度与锚固力相匹配的托板、附件，以便使锚杆锚固力更能均匀地分布在围岩中，更好地控制锚杆间岩体的稳定，托板的规格应稍大一些，尤其是在煤层中的跨采巷道，使托板能起到一定的护帮作用，防止煤壁发现锚杆支护抗力不足时，应及时采取补打锚杆(索)或其他措施，防止变形位移量过大导致松动失稳，另一方面，在设计、施工中应充分考虑支护结构在动压影响下的变形位移，应适当放大断面，留下足够的收缩余量，保证巷道安全正常使用。 (二)锚网、锚索支护结构 锚网、锚索支护是锚杆、金属网(或菱形网)、混凝土及锚索联合支护结构，主要用于服务年限较长的跨采动压巷道，适用于采煤工作面切眼断面大巷道，采煤工作面轨、运顺断层、裂隙、节理发育等稳定性较差的巷道；还适用于动压断面较大、应力集中较大、矿山压力大、变形位移量大，而且动压变化剧烈的岩巷、半煤岩和煤巷。 (三)混合支护结构 围岩变形位移特别严重，动压集中压力过大的情况下，单纯靠锚杆支护、锚网支护或锚索支护仍然满足不了围岩稳定、巷道安全使用的要求时，可以采用混合支护结构，进一步提高支护抗力。所谓混合支护结构是将几种支护结构结合在一起。充分发挥其单独的和共同的优势的支护结构，这里的混合支护结构指的是锚杆支护、锚网喷支护、锚索支护或(中空)注浆锚杆(锚索)支护与各种传统支护(主要是刚性支架和可缩性支架)相结合的支护结构。 五、结语 巷道锚喷支护在巷道处于静压状态时尚能正常安全使用，而在动压作用影响下，单独靠锚喷支护已难以维持巷道稳定时，则需及时补充传统支架，形成混合支护结构，弥补锚杆支护抗力不足的缺陷，达到巷道的正确维护要求，保证正常安全作用。 动压集中压力突出，围岩变形位移比静压状态增加幅度过大，变化剧烈，如果完全采用锚杆或锚网喷、锚索支护结构，虽也能收到预期支护效果，但为了适应动压，卸压状态的频繁变化，要求锚杆参数大，代价高，对于一些服务年限较短的采区巷道来说，是不经济的。在这种条件下，如果锚杆支护按保持围岩在静压状态下。或一般动压影响下能正常维修使用而进行设计施工；而在动压严重影响地区，则补以可缩性支架具有可缩性，而且可回收使用，只需一定数量的可缩性支架在集中压力影响段交替使用。这样，混合支护结构不