花園煤礦0.9Mta新井設(shè)計(jì)含5張CAD圖.zip,花園,煤礦,0.9,Mta,設(shè)計(jì),CAD 淺析深井巷道支護(hù)技術(shù) 摘要：隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,礦井開(kāi)采正經(jīng)歷著一個(gè)由淺到深、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過(guò)程,深部礦井逐漸增多。影響巷道穩(wěn)定性的因素也隨著增加,深部巷道支護(hù)問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視。 本文通過(guò)對(duì)深部巷道礦壓特點(diǎn)、變形規(guī)律、巷道破壞機(jī)理、圍巖影響因素以及巷道支護(hù)技術(shù)的理論研究,提出了深井巷道礦壓的控制應(yīng)該著重考慮巷道的優(yōu)化布置和改善巷道的支護(hù)形式, 實(shí)現(xiàn)支護(hù)材料與圍巖間剛度匹配、強(qiáng)度匹配、變形匹配、結(jié)構(gòu)匹配才能有效地維護(hù)圍巖的穩(wěn)定。充分發(fā)揮以錨桿為主體的新型支護(hù)以及錨噴、錨索、錨網(wǎng)等聯(lián)合支護(hù)形式。 關(guān)鍵詞：深部開(kāi)采；礦壓顯現(xiàn)特征； 支護(hù)技術(shù) 0引言 隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,礦井開(kāi)采正經(jīng)歷著一個(gè)由淺到深、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過(guò)程,深部礦井逐漸增多。影響巷道穩(wěn)定性的因素也隨著增加,深部巷道支護(hù)問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視,煤礦深部開(kāi)采中的巷道支護(hù)成為重要部分。 1緒論 1.1國(guó)內(nèi)外煤礦深井開(kāi)采的現(xiàn)狀 煤炭資源從淺部開(kāi)始開(kāi)采，隨著煤炭采出，開(kāi)采煤層的埋藏深度必然要增加，開(kāi)采規(guī)模擴(kuò)大和機(jī)械化水平提高加速了生產(chǎn)礦井向深部發(fā)展。煤礦深井開(kāi)采是世界上大多數(shù)主要采煤國(guó)家目前和將來(lái)要面臨的問(wèn)題，隨著能源需求量大，礦井延深速度加快，一些國(guó)有煤礦已開(kāi)始轉(zhuǎn)向或即將進(jìn)入深部開(kāi)采。由于不同的產(chǎn)煤國(guó)家在煤層賦存的自然條件、技術(shù)裝備水平和開(kāi)采技術(shù)上的差異、以及在深部開(kāi)采中出現(xiàn)問(wèn)題的程度不同。因此國(guó)際上尚無(wú)統(tǒng)一和公認(rèn)的根據(jù)采深劃分深井的定量標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)本國(guó)國(guó)情，一些采煤國(guó)家的學(xué)者對(duì)深井的界定提出的一些見(jiàn)解和論述。前蘇聯(lián)的一部分學(xué)者將采深超過(guò)600m的礦井歸于深井，而另一部分學(xué)者把采深800m作為深井的標(biāo)準(zhǔn)。原西德學(xué)者把采深800~1200m定為深部開(kāi)采，把1200m以下稱為超深開(kāi)采。英國(guó)與波蘭把煤礦深部開(kāi)采的起點(diǎn)定為750m，日本定為600m。我國(guó)的中國(guó)煤礦開(kāi)拓系統(tǒng)一書提出按開(kāi)采深度將礦井劃分為4類，各類的深度范圍見(jiàn)表1-1。 表1-1 中國(guó)煤礦開(kāi)拓系統(tǒng)按開(kāi)采深度對(duì)礦井分類 礦井類別 淺礦井 中深礦井 深礦井 特深礦井 采深H/m <400 400~800 800~1200 ≥1200 在世界主要采煤國(guó)家中，德國(guó)、英國(guó)、波蘭、俄羅斯、日本等都有深部開(kāi)采礦井。英國(guó)煤礦的平均采深為700m，最深的達(dá)1000m。德國(guó)煤礦礦井的平均采深為947m，最深的達(dá)1713m。波蘭煤礦的平均采深為690m，最深的達(dá)1300m。俄羅斯已經(jīng)有許多礦井采深達(dá)到1200~1400m。我國(guó)國(guó)有煤礦生產(chǎn)礦井中，采深大于700m 的有50處,占總數(shù)的8.35%，采深已超過(guò)800m 的礦井有25處，分布在開(kāi)灤、北京、雞西、沈陽(yáng)、撫順、新汶和徐州等開(kāi)采歷史較長(zhǎng)的老礦區(qū)，特別是東部礦區(qū)。在采深超過(guò)1000m 的礦井中，有沈陽(yáng)彩屯礦(1199m)、開(kāi)灤趙各莊礦(1160m)、新汶孫村礦(1055m)、北票冠山礦(1059m)和北京門頭溝礦(1008m)。開(kāi)灤唐山礦、馬家溝礦和林西礦、北票臺(tái)吉礦、新汶華豐礦和阜新王家營(yíng)礦等礦井的開(kāi)采深度接近1000m。預(yù)計(jì)10~20年后，開(kāi)采深度大于700m 的礦井將不斷增加。由此可見(jiàn)，深部礦井的開(kāi)采技術(shù)既是當(dāng)前一些礦井面臨的問(wèn)題，也是我國(guó)煤炭工業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需要十分重視和研究解決的問(wèn)題。 1.2 煤礦深井開(kāi)采存在的問(wèn)題 1.2.1礦壓顯現(xiàn)對(duì)巷道維護(hù)的影響 隨著礦井采深的不斷增加,礦井逐漸出現(xiàn)礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，巷道維護(hù)困難，地溫升高和勘探困難，開(kāi)采條件惡化，生產(chǎn)技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益下降等問(wèn)題。一方面,巷道斷面必需加大；另一方面,地壓增大,在深部高應(yīng)力作用下，圍巖移動(dòng)更為劇烈,巷道產(chǎn)生變形破壞更為嚴(yán)重。深井巷道維護(hù)問(wèn)題已成為整個(gè)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)中的最薄弱環(huán)節(jié)。 1.2.2沖擊地壓對(duì)巷道維護(hù)的影響 我國(guó)發(fā)生沖擊地壓的深度在200~1000m,由于開(kāi)采深度的增加,煤巖體應(yīng)力升高,有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤層數(shù)量增加,有沖擊地壓的礦井逐漸增多。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),沖擊地壓發(fā)生的次數(shù)、強(qiáng)度和危害程度隨深度的增加日趨嚴(yán)重。 1.2.3煤與瓦斯突出對(duì)巷道維護(hù)的影響 我國(guó)是世界上煤與瓦斯突出最嚴(yán)重的國(guó)家之一,截止1986年,已發(fā)生突出的礦井200多個(gè),突出次數(shù)約為 12000次,約占世界發(fā)生總突出次數(shù)的 1/3。而且煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)越來(lái)越頻繁。光從2008年就可以看出,全國(guó)煤與瓦斯突出的礦井計(jì)754處,比2007年增加了55處。從國(guó)內(nèi)外開(kāi)采實(shí)踐上看，礦井深部開(kāi)采時(shí)瓦斯涌出量一般比較大,煤與瓦斯突出的問(wèn)題已成為深部開(kāi)采中不容忽視的重要問(wèn)題。 1.2.4 礦井生產(chǎn)費(fèi)用升高，經(jīng)濟(jì)效益下降 隨著采深的增加，勘探強(qiáng)度加大，地壓、地溫升高，沖擊地壓及煤與瓦斯突出危險(xiǎn)增大，相應(yīng)的要采取一系列措施，如增加設(shè)備，加強(qiáng)支護(hù)等。同時(shí)，井下需要維修的巷道長(zhǎng)度增加，到工作地點(diǎn)的距離和時(shí)間增加，提升高度大、時(shí)間長(zhǎng)，主副井提升系統(tǒng)、排水系統(tǒng)環(huán)節(jié)增多，通風(fēng)系統(tǒng)趨于復(fù)雜。這些都導(dǎo)致煤炭生產(chǎn)成本增加，噸煤成本生產(chǎn)費(fèi)用提高，經(jīng)濟(jì)效益迅速下降。 1.3 主要研究?jī)?nèi)容和預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)及研究意義 在已有研究成果的基礎(chǔ)之上，本文主要研究以下幾個(gè)問(wèn)題： （1）深井巷道圍巖變形影響因素及其變形規(guī)律； （2）深井巷道圍巖變形機(jī)理； （3）深井巷道圍巖變形控制的支護(hù)對(duì)策及錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)。 采取的研究方法：在廣泛閱讀收集資料的基礎(chǔ)上，采用力學(xué)理論分析綜合對(duì)比等方法，以期得出深部巷道圍巖變形的機(jī)理及其制約因素，進(jìn)而得出巷道支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)。隨著我國(guó)煤礦開(kāi)采規(guī)模的擴(kuò)大,開(kāi)采深度的逐漸增加,深部開(kāi)采已經(jīng)成為煤礦生產(chǎn)的必然過(guò)程。深部開(kāi)采中遇到的礦壓、地?zé)?、瓦斯等主要技術(shù)問(wèn)題日益增多,對(duì)當(dāng)前的煤礦生產(chǎn)和今后礦井建設(shè)的影響日趨嚴(yán)重。因此,如何面對(duì)深部開(kāi)采的復(fù)雜地質(zhì)條件,及時(shí)解決深部開(kāi)采所涉及的技術(shù)性問(wèn)題，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，它將對(duì)安全、經(jīng)濟(jì)、合理地開(kāi)發(fā)深部煤炭資源有重要的戰(zhàn)略意義。 2 深井巷道壓力特點(diǎn)及變形規(guī)律 2.1 深井巷道礦壓顯現(xiàn)的基本特點(diǎn) 隨開(kāi)采深度的增加產(chǎn)生巖石溫度增加，地壓增大，巖石破壞過(guò)程強(qiáng)化，巷道圍巖變形劇烈，沖擊地壓強(qiáng)度增大和頻度增加等自然現(xiàn)象。它將嚴(yán)重影響著煤礦的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。深部煤層開(kāi)采復(fù)雜化的主要影響因素是礦山壓力，在高應(yīng)力作用下，圍巖移動(dòng)更為劇烈，巷道產(chǎn)生變形和破壞也更為嚴(yán)重，巷道圍巖變形速度快、變形量大，巷道周邊變形范圍大；巷道對(duì)支架的工作特性要求高，初撐力、工作阻力和可縮量均大，即使開(kāi)掘在底板巖石中的巷道，用拱形金屬支架和各種結(jié)構(gòu)封閉式支護(hù)的巷道有時(shí)也有巨大變形。巷道從使用期間維護(hù)困難已發(fā)展到掘進(jìn)期間維護(hù)困難，掘出后廢棄的巷道增多，巷道掘好后不久將失穩(wěn)，圍巖收縮變形較大，其巷道穩(wěn)定性隨深度增加而逐漸惡化，使深部巷道的維護(hù)費(fèi)用劇增。 2.2 深井巷道圍巖變形規(guī)律 在重力、工程偏應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造、巖性、動(dòng)壓等諸多因素的影響下，深井巖石巷道圍巖具有如下的變形規(guī)律: （1）深井巷道圍巖具有軟巖流變特性。 （2）深井巷道圍巖變形具有明顯的時(shí)間效應(yīng)。 （3）深井動(dòng)壓巷道圍巖自穩(wěn)時(shí)間短，收斂變形量大。 2.3 深井巷道變形特點(diǎn) 2.3.1 巷道變形量大 深井巷道礦壓顯現(xiàn)的顯著特點(diǎn)之一是巷道開(kāi)挖就產(chǎn)生大的收斂變形量。這一特點(diǎn)是由深井巷道圍巖處于破裂狀態(tài)和深井巷道圍巖有較大的破裂范圍決定的。 圖2-1 頂?shù)装逡平颗c開(kāi)采深度的關(guān)系 圖2-2 巷道變形量隨采深變化的理論 前蘇聯(lián)的研究表明，隨開(kāi)采深度加大，巷道變形量呈近似線性關(guān)系增大，從600m開(kāi)始，開(kāi)采深度每增加100m，巷道頂?shù)装逑鄬?duì)移近量平均增加 10%~11%，如圖 2-1所示。理論分析表明，深部開(kāi)采的巷道變形量隨開(kāi)采深度增大呈近似直線關(guān)系增大，如圖 2-2 所示，開(kāi)采深度每增加 100m 的巷道變形增量與巖體強(qiáng)度有關(guān)。 2.3.2 掘巷初期變形速度大 深井巷道礦壓顯現(xiàn)的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是，巷道剛掘出時(shí)的變形速度很大。巷道掘出后，變形速度隨時(shí)間的延續(xù)呈負(fù)指數(shù)曲線急劇衰減，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后趨于穩(wěn)定，如圖2-3所示。巷道收斂變形主要是由于處于殘余強(qiáng)度狀態(tài)的破裂區(qū)圍巖破裂膨脹變形的結(jié)果。因此，深井巷道變形速度的上述規(guī)律表明：（1）巷道圍巖破裂區(qū)的形成經(jīng)歷了一個(gè)時(shí)間過(guò)程(此時(shí)間過(guò)程的長(zhǎng)短與圍巖破裂范圍即破裂區(qū)厚度有關(guān))；（2）深井巷道圍巖破裂的發(fā)展速度在巷道剛開(kāi)掘時(shí)較快，以后逐漸衰減，直至破裂區(qū)完全形成。 圖2-3 深井巷道變形速度特點(diǎn) 2.3.3 變形趨于穩(wěn)定的時(shí)間長(zhǎng)和長(zhǎng)期蠕變 變形趨于穩(wěn)定要經(jīng)歷一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間過(guò)程是深井巷道礦壓顯現(xiàn)的又一大特點(diǎn)。從圖2-3可見(jiàn)，巷道的變形穩(wěn)定期(變形趨于穩(wěn)定經(jīng)歷的時(shí)間)約兩個(gè)月。巷道變形穩(wěn)定期與圍巖破裂范圍大小有——破裂區(qū)厚度越大，巷道變形穩(wěn)定期越長(zhǎng)。雖然深井巷道開(kāi)掘后要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間變形才能趨于穩(wěn)定，但巷道的收斂變形大部分發(fā)生在開(kāi)掘后較短的一段時(shí)間內(nèi)。掘巷引起的巷道圍巖變形趨于穩(wěn)定后，變形速度維持在一個(gè)較低水平。此后，巷道圍巖保持這一速度不斷變形，長(zhǎng)時(shí)期處于蠕變狀態(tài)，直至受采動(dòng)影響。 2.3.4 巷道底臌量大 底臌量大是深井巷道礦壓顯現(xiàn)的又一個(gè)顯著特點(diǎn)。而且，從國(guó)內(nèi)外的有關(guān)報(bào)道看，深部開(kāi)采的巷道底臌現(xiàn)象具有普遍性。據(jù)前蘇聯(lián)對(duì)部分深井資料的統(tǒng)計(jì)分析：（1）隨開(kāi)采深度增大，易于產(chǎn)生底臌的巷道比重越來(lái)越大；（2）底臌量及其在頂?shù)装逑鄬?duì)移近量中所占的比重隨開(kāi)采深度增大而增大。 2.3.5沖擊地壓發(fā)生的頻率和強(qiáng)度增大 理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐都表明，礦山?jīng)_擊地壓的發(fā)生、發(fā)生的頻率和沖擊強(qiáng)度與開(kāi)采深度有密切的關(guān)系。隨開(kāi)采深度增加，煤、巖體因變形而積聚的能量呈二次方關(guān)系增加。因此，在深部開(kāi)采條件下，煤、巖體中積聚了巨大的能量，當(dāng)采礦活動(dòng)引起的能量釋放速度大于煤、巖體破壞消耗的能量速度時(shí)，導(dǎo)致沖擊地壓的發(fā)生。總之，深部開(kāi)采發(fā)生沖擊地壓的頻率大大增加，沖擊的強(qiáng)度顯著增大。深部開(kāi)采的沖擊地壓?jiǎn)栴}在巖體強(qiáng)度較大的礦山更為突出。 2.4深井動(dòng)壓巷道破壞機(jī)理 隨著開(kāi)采深度的增加，巷道圍巖處于高地應(yīng)力的作用之下，還要受到采動(dòng)的影響，在淺部表現(xiàn)為硬巖的巖石會(huì)逐漸過(guò)渡到軟巖范疇，會(huì)呈現(xiàn)大地壓、難維護(hù)局面。此種意義上的圍巖變形主要指在重力作用下巷道圍巖的變形破壞。這種破壞具有與深度有關(guān)而與方向無(wú)關(guān)（構(gòu)造應(yīng)力作用時(shí)除外）的特點(diǎn)。剛性支護(hù)不能適應(yīng)圍巖的無(wú)休止的流變變形。另一方面，巷道在開(kāi)挖后，圍巖應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生了較大的改變，切向應(yīng)力在巷道壁附近出現(xiàn)局部集中，距巷道壁愈遠(yuǎn)則愈接近原巖應(yīng)力狀態(tài)。這時(shí)巷道圍巖中任一點(diǎn)其應(yīng)力狀態(tài)可用二階應(yīng)力張量表示。而此二階應(yīng)力張量可分解為兩部分，即球應(yīng)力張量和偏應(yīng)力張量。球應(yīng)力張量不引起形變，它是一種三向均壓狀態(tài)。偏應(yīng)力張量引起巷道圍巖的變形破壞，因此工程開(kāi)挖引起的偏應(yīng)力局部集中是深井巷道圍巖變形破壞的另一主要原因。巷道在掘進(jìn)工程中，不可避免的要遇到地質(zhì)構(gòu)造，如斷層破碎帶、背斜、向斜軸、褶皺帶等，由于煤層群的開(kāi)采，巷道圍巖還要受到重復(fù)采動(dòng)的動(dòng)壓影響，雖然有煤柱保護(hù)，但實(shí)踐證明，由于開(kāi)采方法的不合理，巷道多數(shù)遭到破壞。研究表明，深井動(dòng)壓巷道，特別是圍巖強(qiáng)度相對(duì)較弱的巷道，圍巖的主要破壞形式和變形機(jī)理為擠壓流動(dòng)變形，其特點(diǎn)是巷道的圍巖為己經(jīng)遭受過(guò)變形破壞的軟弱破碎巖體，在受采動(dòng)影響或隨時(shí)間流變時(shí)，這些軟弱破碎圍巖的再變形破壞過(guò)程中的體積碎脹導(dǎo)致巷道發(fā)生大的變形。 2.5深井巷道圍巖破壞范圍的影響因素 圍巖普遍處于破裂狀態(tài)是深井巷道礦壓的主要持點(diǎn)之一。巷道圍巖破裂范圍——破裂區(qū)厚度是圍巖應(yīng)力與圍巖強(qiáng)度共同作用的結(jié)果，可以作為評(píng)價(jià)深并巷道穩(wěn)定性和支護(hù)難易程度的指標(biāo)。并且，圍巖破裂是深井巷道變形量大的根本原因，破裂區(qū)厚度是巷道變形量的主要決定因素。顯然，巷道圍巖破裂范圍——破裂區(qū)厚度是深井巷道礦壓控制的一個(gè)重要的基礎(chǔ)參數(shù)。 （1）開(kāi)采深度的影響 ①隨開(kāi)采深度增大，圍巖破裂區(qū)厚度開(kāi)始時(shí)呈非線性增大，速度較快。以后逐漸變緩，呈近似線性關(guān)系增大； ②開(kāi)采深度對(duì)圍巖破裂區(qū)厚度的影響程度與巖石力學(xué)性質(zhì)關(guān)系密切：巖體強(qiáng)度越大，影響越小，反之，則影響越大。在一定的應(yīng)力條件下，圍巖處于彈性狀態(tài)還是塑性狀態(tài)，決定于其極限強(qiáng)度大?。欢鴩鷰r處于塑性狀態(tài)還是破裂狀態(tài)，則不僅取決于它的極限強(qiáng)度，而且取決于它的殘余強(qiáng)度和應(yīng)變軟化程度，特別是殘余強(qiáng)度。分析表明，與巖體極限強(qiáng)度相比，殘余強(qiáng)度對(duì)巷道圍巖破裂區(qū)厚度的影響更為突出。 （２）極限強(qiáng)度的影響 在開(kāi)采深度、巖體殘余強(qiáng)度和應(yīng)變軟化程度等條件一定時(shí)，巷道圍巖破裂區(qū)厚度隨巖體單向抗壓極限強(qiáng)度增大而減小。 （３）殘余強(qiáng)度的影響 圖2-4 破裂區(qū)厚度隨開(kāi)采深度變化的規(guī)律 當(dāng)巖體單向抗壓殘余強(qiáng)度 小于其極限強(qiáng)度σc 的5%~10%即 /σc<0.05~0.10時(shí)，巷道圍巖破裂區(qū)厚度隨殘余強(qiáng)度的減小急劇增大；而當(dāng)殘余強(qiáng)度大于極限強(qiáng)度σc的 20%，即/σc>0.20時(shí)，圍巖破裂區(qū)厚度的減小不明顯。巖石力學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)表明，巖石(體)的殘余強(qiáng)度一般遠(yuǎn)小于其極限強(qiáng)度，因此，加固圍巖，提高其殘余強(qiáng)度應(yīng)作為深井巷道礦壓控制的一個(gè)重要內(nèi)容。 （４）應(yīng)變軟化程度的影響 應(yīng)變軟化系數(shù)是描述巖石破裂后強(qiáng)度隨應(yīng)變?cè)龃笏p幅度大小的參數(shù)。應(yīng)變軟化系數(shù)k越大說(shuō)明巖石的應(yīng)變軟化程度越大。當(dāng)其它條件一定時(shí)，巖石的應(yīng)變軟化程度越大即k越大。巷道圍巖破裂區(qū)厚度越大，反之，則越小。 （5）支護(hù)的影響 支護(hù)在巷道圍巖破裂中的作用是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題，這里主要從理論上討論支護(hù)阻力)Pi對(duì)深井巷道破裂范圍的影響。從理論上講．提高支護(hù)阻力可以減小巷道圍巖破裂范圍。圖2-5是繪制的Lb與Pi的理論曲線。從圖2-5可見(jiàn)：支護(hù)阻力Pi對(duì)破裂區(qū)厚度的影響很大，這種影響在支護(hù)阻力較小時(shí)尤為突出。 圖2-5 支護(hù)阻力對(duì)破裂區(qū)厚度的影響 得出支架不可能改變圍巖的狀態(tài)的結(jié)論，即支架不可能控制圍巖破裂的發(fā)生。因?yàn)椋? ①現(xiàn)有的支護(hù)(架)還沒(méi)有控制深并巷道圍巖使之不破裂的能力； ②支護(hù)不及時(shí)，不可能在圍巖破裂前實(shí)施支護(hù)措施； ③支架架設(shè)時(shí)與圍巖不能密切接觸．只有在圍巖產(chǎn)生較大變形并作用于支架時(shí)支護(hù)才能反作用于巷道圍巖，而此時(shí)圍巖已經(jīng)破裂。 （6）開(kāi)采的影響 開(kāi)采對(duì)巷道圍巖破裂范圍的影響是顯著的。當(dāng)其它條件一定對(duì)，開(kāi)采相當(dāng)于使巷道的埋深成倍增加，因而使圍巖破裂范圍明顯增大。 2.6 深井巷道的礦壓控制 2.6.1 優(yōu)化巷道布置 采準(zhǔn)巷道的布置應(yīng)避開(kāi)煤柱集中應(yīng)力、構(gòu)造集中應(yīng)力、采動(dòng)應(yīng)力的影響,選擇在巖性較為穩(wěn)定的巖石中。深部采區(qū)主要準(zhǔn)備巷道應(yīng)以巖巷為主或至少布置一條巖巷。隨著深度的增加，回采工作面推進(jìn)后煤體塑性區(qū)增加，致使區(qū)段煤柱留設(shè)寬度隨之增加，為保證采區(qū)回收率，減少巷道維護(hù)，工作面回采巷道宜采用無(wú)煤柱護(hù)巷的形式。巷道施工在遇到以壓應(yīng)力為主的褶曲、逆斷層時(shí)，巷道方向盡量與褶曲軸或斷層走向垂直或斜交；在遇到以拉應(yīng)力為主的正斷層時(shí)，巷道方向則與斷層走向一致或斜交，從而達(dá)到減小礦壓顯現(xiàn)的目的。回采巷道布置的方位應(yīng)使工作面離開(kāi)斷層推進(jìn)，使采區(qū)一翼內(nèi)工作面同向推進(jìn)。避免巷道相向掘進(jìn)和巷道近距離平行布置，減少相交巷道(或避開(kāi)銳角),從而減小應(yīng)力集中，減少發(fā)生沖擊地壓的危險(xiǎn)性。 2.6.2 改革巷道支護(hù)形式 對(duì)國(guó)內(nèi)外大量深井開(kāi)采礦井的研究表明，布置在中硬以下巖層中的巷道變形破壞嚴(yán)重，當(dāng)采深在800~1000m以上時(shí)，在中硬及中硬以上巖層內(nèi)布置的巷道，若采用傳統(tǒng)的支護(hù)方式，巷道維護(hù)仍很困難。因此，深井中，除要求合理布置巷道位置外，還應(yīng)根據(jù)深井礦壓特點(diǎn)，巷道支護(hù)必須滿足既能加固圍巖又能提供較大的支護(hù)力、具有較大的可縮性和一定的初撐力等要求，根據(jù)圍巖狀況和巷道條件，采用不同的支護(hù)形式。目前，深井巷道應(yīng)采用的主要支護(hù)及控制措施有以下幾方面： （1）在采準(zhǔn)巷道中發(fā)展多種形式的U鋼可縮性支架，是解決圍巖高應(yīng)力、大變形的有效支護(hù)形式。提高支架架設(shè)質(zhì)量，加強(qiáng)壁后充填，改善支架受力狀況。 （２）發(fā)展以錨桿為主體的新型支護(hù)，即錨噴支護(hù)、錨梁網(wǎng)組合支護(hù)、錨桿與可縮性支架聯(lián)合支護(hù)以及可縮性錨桿等。合理選擇支護(hù)形式和參數(shù)，加強(qiáng)質(zhì)量管理，完善檢測(cè)手段等是錨桿支護(hù)應(yīng)用的重要問(wèn)題。 （３）針對(duì)采準(zhǔn)巷道不同時(shí)期，采動(dòng)影響引起的不同圍巖移動(dòng)特征，采用改變巷道支護(hù)方式、調(diào)節(jié)巷道支護(hù)強(qiáng)度的非等強(qiáng)多次支護(hù)工藝，對(duì)改善深井巷道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益有重要意義。 （４）錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)在服務(wù)年限長(zhǎng)，圍巖較穩(wěn)定的深井巷道中廣泛應(yīng)用，這一支護(hù)形式能充分發(fā)揮圍巖自承能力，防止水及空氣對(duì)圍巖的風(fēng)化作用。 2.7 深井回采工作面的礦壓控制措施 （1）對(duì)工作面前方已產(chǎn)生裂隙的煤、巖體，超前工作面注漿，注入樹(shù)脂類粘結(jié)劑，使其固化，提高煤巖體自身強(qiáng)度，保證其穩(wěn)定性；也可采用深孔樹(shù)脂錨桿加固頂板和煤壁。 （２）盡量縮小端面空頂距,減小無(wú)支護(hù)面積。若液壓支架前探梁有伸縮功能,更有利于新暴露頂板的及時(shí)維護(hù),特別有利于片幫后裸露頂板的管理。 （３）提高前梁支撐力,及早地使支撐力與頂板壓力取得平衡,減小新暴露頂板的離層、撓曲機(jī)率。加強(qiáng)移架工序的管理,盡力減少破碎頂板的活動(dòng)程度。 （４）對(duì)單體支柱工作面,頂梁上盡量鋪笆或金屬網(wǎng),若有漏頂,應(yīng)及時(shí)構(gòu)頂填實(shí),以防頂板失控,導(dǎo)致支架的失穩(wěn)。 （５）要有合理的開(kāi)采順序和回采方向,避免應(yīng)力疊加造成煤壁壓酥,頂板破壞。 （６）工作面上、下出口及上、下順槽超前支承壓力的應(yīng)力疊加帶,應(yīng)優(yōu)先選用穩(wěn)定性較好的十字鉸接頂梁支護(hù)系統(tǒng)。 （７）要踏實(shí)地做好測(cè)壓工作,掌握初次垮落、初次來(lái)壓、周期來(lái)壓步距、超前支承壓力的有害影響范圍、支柱載荷及巷道圍巖變形規(guī)律,以便針對(duì)性地做好量化管理。 3 深部巷道支護(hù)技術(shù)研究 3.1 深部開(kāi)采支護(hù)技術(shù) 圍巖狀態(tài)是巷道礦壓控制的基礎(chǔ)。由于開(kāi)采深度大，深井巷道圍巖普遍處于破裂狀態(tài)，這與中淺部開(kāi)采有所不同。并且，現(xiàn)有支護(hù)不可能改變深井巷道圍巖的破裂狀態(tài)．因此，深部開(kāi)采巷道礦壓控制原則的確定和控制措施的采用都應(yīng)建立在圍巖破裂狀態(tài)的基礎(chǔ)上。支護(hù)不能改變深并巷道圍巖破裂狀態(tài)的含義是支護(hù)不能控制圍巖破裂的發(fā)生，這有理論和實(shí)踐兩方面的原因。開(kāi)采深度越大，巖體強(qiáng)度越小，欲控制圍巖不破裂從理論上應(yīng)提供的支護(hù)阻力就越大，如圖3-1所示。從圖3-1可見(jiàn)，即使支架能提供1MPa的支護(hù)阻力，支架從理論上控制圍巖不破裂的可能性對(duì)于泥巖在開(kāi)采深度超過(guò)260m時(shí)已不存在，砂頁(yè)巖只在開(kāi)采深度小于490m、砂巖只在開(kāi)采深度小于約900m時(shí)存在這種可能性。支護(hù)阻力越小、巷道圍巖強(qiáng)度越低．支架從理論上能控制圍巖不破裂的開(kāi)采深度就越小。 圖3-1 Pmin與開(kāi)采深度和巖性的關(guān)系 泥巖： σ c =3.8MPa；=0.2MPa；φ =25°；k =1 沙頁(yè)巖： σ c =9.8MPa；=0.49MP；φ =30°；k =1； 砂巖： σ c =19.6MPa；=0.98MPa；φ =35°；k =1 3.1.1 深井巷道控制的原則 巷道圍巖破裂范圍是深井巷道圍巖穩(wěn)定性、變形量大小和支護(hù)難易程度的決定因素。雖然深井巷道圍巖的破裂狀態(tài)不能改變，但采取包括支護(hù)在內(nèi)的一切礦壓控制措施，控制圍巖破裂的發(fā)展、減小圍巖破裂范圍是可能的。 礦山壓力的任何控制措施都是建立在礦山壓力的影響因素基礎(chǔ)上的；影響圍巖破裂范圍的主要因素也就是影響深井巷道礦壓的主要因素。這些因素包括： （1）巷道所處應(yīng)力場(chǎng)，包括開(kāi)采深度和采動(dòng)影響等； （2）巷道圍巖的力學(xué)性質(zhì)，主要有巖體的極限強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度和應(yīng)變軟化程度，此外，巖體彈性模量對(duì)巷道變形有較大的影響； （3）巷道支護(hù)與維護(hù)方式等。 通常，開(kāi)采深度是不可選擇的，只要人類繼續(xù)有對(duì)礦產(chǎn)資源的需求，開(kāi)采就必然向深部發(fā)展，或遲或早。而其它因素的影響都可以通過(guò)采取適當(dāng)?shù)拇胧┙档偷揭欢ǔ潭龋械膭t完全可以消除它們的影響。例如，采用前進(jìn)式采煤法可以避免超前支承壓力的影響．而掘前預(yù)采則可以完全消除采動(dòng)的影響。 （1）深井巷道礦壓控制的總體原則 深井巷道礦壓控制總的原則是：采取一切可能的措施，減小巷道圍巖的破裂范圍。這是由深井巷道圍巖狀態(tài)的特點(diǎn)決定的。減小巷道圍巖破裂范圍可以采取多方面的技術(shù)措施，如圖3-2所示。這些技術(shù)措施歸根結(jié)底是通過(guò)降低應(yīng)力和保證巷道圍巖有較高的強(qiáng)度或提高巖體強(qiáng)度，從而達(dá)到減小巷道圍巖破裂范圍、提高巷道穩(wěn)定性的目的。 圖3-2 巷道保護(hù)方式 1—無(wú)煤柱，2—小煤柱，3—大煤柱；Ⅰ—破裂區(qū)， Ⅱ—塑性區(qū)，Ⅲ—彈性(應(yīng)力升高)區(qū)，Ⅳ—原巖應(yīng)力區(qū) 選擇適當(dāng)?shù)南锏牢恢煤拖锏辣Ｗo(hù)方法是深井巷道礦壓控制的基本要求和原則，合理的巷道支護(hù)是深井巷道礦壓控制的根本保證。通常，巖層卸壓和單純的巖層加固作為深并巷道礦壓控制的輔助措施。然而，在圍巖條件相當(dāng)差的情況下，巖層加固是必須的；在巖層壓力很大的情況下，巖層卸壓是必需的；有時(shí)，巖層卸壓和巖層加固都是必要的。 深井巷道礦壓控制的難點(diǎn)依然是采準(zhǔn)巷道，特別是不得不布置在煤層中的回采巷道，在深部開(kāi)采條件下當(dāng)受到數(shù)倍于原巖應(yīng)力的支承壓力作用時(shí)將變得很難維護(hù)。改善煤層平巷的維護(hù)條件應(yīng)采取多方面的措施，最根本的措施是改變開(kāi)采體系，即改后退式回采為前進(jìn)式回采。 后退式采煤法，由于區(qū)段平巷在工作面回采前一次掘出，在深部開(kāi)采條件下掘巷時(shí)就會(huì)產(chǎn)生較大變形，受采煤工作面超前支承壓力的影響，巷道維護(hù)狀況將進(jìn)一步惡化，產(chǎn)生嚴(yán)重變形甚至破壞，結(jié)果不得不翻修。采用前進(jìn)式采煤體系時(shí)，區(qū)段平巷隨采隨掘，不僅維護(hù)時(shí)間短，而且不受工作面前方移動(dòng)支承壓力的影響，對(duì)深部開(kāi)采的煤層平巷維護(hù)比較有利。開(kāi)采深度越大，前進(jìn)式采煤體系的優(yōu)點(diǎn)越突出。 然而，需要指出的是，由于前進(jìn)式采煤法必然要與沿空留巷相結(jié)合，而在厚煤層中沿空留巷通常比較困難，特別是在深部開(kāi)采的條件下，因此前進(jìn)式采煤法應(yīng)首先在薄煤層和厚度較小的中厚煤層中推廣應(yīng)用。 （2）深井巷道布置原則 同中淺部開(kāi)采一樣，深部開(kāi)采的巷道也應(yīng)布置在： ①開(kāi)采形成的應(yīng)力降低區(qū)； ②強(qiáng)度高、整體性好的穩(wěn)定巖層中。 就巷道位置而言，不外乎巷道的埋藏深度、巷道與采場(chǎng)或其它巷道的相對(duì)位置以及巷道所處的巖層層位。開(kāi)采深度是不可選擇的，因而從這種意義上說(shuō)，巷道埋藏深度也不可選擇。然而，巷道與采空區(qū)的相對(duì)位置和巷道的巖層層位通常有較大的選擇余地。 巖石力學(xué)性質(zhì)是影響深井巷道礦山壓力的一個(gè)主要方面。好的圍巖條件能在一定程度上甚至大大削弱開(kāi)采深度和采動(dòng)對(duì)深井巷道圍巖穩(wěn)定性的影響，因?yàn)橄锏绹鷰r穩(wěn)定性取決于圍巖應(yīng)力與圍巖強(qiáng)度相互作用的結(jié)果，即圍巖狀態(tài)或圍巖破裂范圍。 煤礦開(kāi)采的實(shí)踐也表明，若巷道圍巖為厚層砂巖或整體性好的石灰?guī)r，即使開(kāi)采深度超過(guò)1000m，巷道變形量也很小，用一般支護(hù)方法也能成功地維護(hù)。相反，若巷道圍巖為節(jié)理裂隙發(fā)育、強(qiáng)度低的松散軟弱巖層，即使開(kāi)采深度僅300~400 m，巷道變形量也很大，常規(guī)支護(hù)方法已很難維護(hù)。因此，可以認(rèn)為，在深部開(kāi)采條件下，巖性對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性的影響比中、淺部開(kāi)采突出。 巷道布置在開(kāi)采形成的應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)，不僅可以免受采動(dòng)的影響，而且，由于應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)的應(yīng)力低于原巖應(yīng)力，因此還可以在一定程度上減小開(kāi)采深度的影響。 眾所周知，開(kāi)采將在采場(chǎng)四周形成支承壓力，并向底板巖層中傳播．在煤層底板巖層中形成應(yīng)力升高區(qū)。通常，開(kāi)采形成的支承壓力是原巖應(yīng)力的數(shù)倍，甚至十倍以上，與采動(dòng)狀況、距離煤壁邊緣的距離和與采空區(qū)的相對(duì)位置等因素有關(guān)。顯然，開(kāi)采的影響等價(jià)于開(kāi)采深度的成倍增加，從而使巷道所處的應(yīng)力成倍增大。在很大程度上可以說(shuō)，采動(dòng)對(duì)深井巷道維護(hù)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)開(kāi)采深度的影響。不過(guò)，開(kāi)采深度不能選擇，而通過(guò)適當(dāng)?shù)卮_定巷道位置，可以避免或減小開(kāi)采形成的支承壓力的影響。這就是將巷道布置在開(kāi)采形成的應(yīng)力降低區(qū)。 （3）無(wú)煤柱護(hù)巷原則 留煤柱和不留煤柱是巷道保護(hù)的兩種基本方式。在深部開(kāi)采條件下，由于支承壓力峰值處距煤壁邊緣的距離x0和支承壓力的影響范圍 L 增大，因此，為了避免支承壓力的影響，留煤柱護(hù)巷勢(shì)必大大增大護(hù)巷煤柱寬度 (圖3-2 中第3種巷道布置方案)。然而理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐都表明，要完全避免支承壓力的影響，在深井條件下煤柱寬度將達(dá)100~150m以上，如圖3-3和圖3-4所示。開(kāi)采深度越大，煤體強(qiáng)度越低，不受支承壓力影響需要留的護(hù)巷煤柱寬度越大。毫無(wú)疑問(wèn)，通過(guò)加大煤柱尺寸來(lái)改善深井巷道的維護(hù)條件效果并不理想，并且會(huì)造成煤炭資源的極大損失。 留煤柱護(hù)巷在實(shí)踐中較普遍的是留寬度較小的煤柱，這對(duì)深井巷道的維護(hù)極為不利。在深部開(kāi)采條件下，若護(hù)巷煤柱的寬度為 10~20m，巷道將位于支承壓力峰值附近，甚至恰恰位于支承壓力峰值處(圖3-2中巷道位置2)。由于煤柱上作用的支承壓力向底板巖層中傳播，在煤柱下方的底板巖層中形成應(yīng)力升高區(qū)，應(yīng)力成倍增大，因此，留煤柱對(duì)底板巖巷或下部煤層巷道的維護(hù)極為不利。無(wú)煤柱護(hù)巷的實(shí)質(zhì)是將巷道布置在應(yīng)力降低區(qū)或使巷道處于低應(yīng)力區(qū)，避免開(kāi)采形成的數(shù)倍于原巖應(yīng)力的支承壓力的影響，這對(duì)深井巷道維護(hù)較為有利。因此，無(wú)煤柱護(hù)巷應(yīng)作為深井巷道礦壓控制的一條基本原則。 圖3-3 壓力與煤柱寬度的關(guān)系 圖3-4 巷道變形與煤柱寬度的關(guān)系 H=300m；H＝600m； 1—圍巖穩(wěn)定性好；2—圍巖穩(wěn)定性差 （4）巷道圍巖破裂區(qū)原則 它的內(nèi)涵是，在深部開(kāi)采條件下，支護(hù)不可能改變巷道圍巖的破裂狀態(tài)，因此應(yīng)允許圍巖出現(xiàn)破裂區(qū)，即應(yīng)允許支架工作在巷道圍巖特性曲線的破裂點(diǎn)之后。在深部開(kāi)采條件下： ①有支護(hù)不可能提供足以阻止巷道圍巖破裂的支護(hù)阻力； ②支護(hù)無(wú)法在巷道圍巖破裂前施加影響，因?yàn)榫蛳?炮掘爆破)時(shí)圍巖已開(kāi)始破裂。 因此，與中、淺部開(kāi)采不同，對(duì)于煤系地層，深部開(kāi)采的巷道圍巖破裂是必然的，應(yīng)該并且只能允許圍巖破裂。 按照現(xiàn)有的巷道支護(hù)理論(如圖3-5所示)，巷道支架的工作點(diǎn)應(yīng)在圍巖破裂點(diǎn)之前。并且，當(dāng)支架工作點(diǎn)位于圍巖破裂點(diǎn)之后時(shí)，支架將有可能承受較大的壓力。 圖 3-5 圍巖與支架相互作用關(guān)系 1—圍巖特性曲線；2—支架特性曲線；c—圍巖破裂點(diǎn) 綜上所述，應(yīng)允許深井巷退圍巖破裂，但必須將破裂控制在一定范圍內(nèi)。允許圍巖破裂有利于充分利用圍巖的自承能力，減小支架載荷。 （5）先柔后剛、二次支護(hù)原則 這一原則是由深井巷道的變形特點(diǎn)決定的。深井巷道剛掘進(jìn)時(shí)，圍巖破裂發(fā)展很快，巷道變形速度大，壓力大，來(lái)壓快；以后變形速度逐漸減小并趨于穩(wěn)定，保持較低的變形速度而處于長(zhǎng)期蠕變狀態(tài)，直至受到采動(dòng)影響。為了適應(yīng)深井巷道的上述變形特點(diǎn)，應(yīng)采用先柔后剛的二次支護(hù)方式。 一次支護(hù)應(yīng)允許巷道圍巖變形，具有一定“柔性”，以釋放大的變形壓力，充分利用圍巖的自承能力。理想的一次支護(hù)方式應(yīng)既能適應(yīng)掘巷初期巷道變形速度大的特點(diǎn)，又能加固巷道圍巖，盡早控制圍巖破裂的擴(kuò)展。從這種意義上說(shuō)、以加固圍巖為主的錨噴(網(wǎng))支護(hù)是比以被動(dòng)支護(hù)為特征的支架更理想的一次支護(hù)方式。 二次支護(hù)應(yīng)能適應(yīng)圍巖破裂區(qū)形成后巷道長(zhǎng)期緩慢變形的特點(diǎn)，具有較大的剛性、以保證破裂區(qū)圍巖的穩(wěn)定性。此外，還要求支架(護(hù))必須具有足夠大的可縮量。 3.1.2 巷道支護(hù)的主要形式 可縮性金屬支架； 錨桿支護(hù)； 錨索支護(hù)； 錨桿噴射混凝土支護(hù)（簡(jiǎn)稱錨噴支護(hù)）； 錨桿、金屬網(wǎng)支護(hù)（簡(jiǎn)稱錨網(wǎng)支護(hù)）； 錨桿、金屬網(wǎng)、噴射混凝土支護(hù)（簡(jiǎn)稱錨噴網(wǎng)支護(hù)）； 錨桿、金屬網(wǎng)、鋼架、噴射混凝土支護(hù)（簡(jiǎn)稱錨網(wǎng)噴架支護(hù)）； 錨桿、噴射混凝土和錨索聯(lián)合支護(hù)（簡(jiǎn)稱錨噴索支護(hù)）； 錨桿、金屬網(wǎng)和錨索聯(lián)合支護(hù)（簡(jiǎn)稱錨網(wǎng)索支護(hù)）； 錨桿、梁、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)（簡(jiǎn)稱錨梁網(wǎng)支護(hù)）； 錨桿、金屬網(wǎng)和可錨性金屬支架聯(lián)合支護(hù)（簡(jiǎn)稱錨網(wǎng)架支護(hù)）； 錨桿、金屬網(wǎng)和桁架支護(hù)（簡(jiǎn)稱錨網(wǎng)桁支護(hù)）； 錨、梁、網(wǎng)、噴、注漿聯(lián)合支護(hù)； 錨、網(wǎng)、噴、碹聯(lián)合支護(hù)等。 3.1.3 開(kāi)拓巷道支護(hù) 礦井的斜井、大巷、硐室、石門等工程，多屬永久性工程，服務(wù)年限長(zhǎng)，又稱為開(kāi)拓巷道，因此對(duì)此巷道的支護(hù)要首先考慮以下3個(gè)主要因素：①巷道布置層位；②開(kāi)采時(shí)動(dòng)壓作用影響；③支護(hù)形式。 （1）對(duì)于巷道的開(kāi)拓布置，避開(kāi)人為的巷道破壞是非常重要的。巷道的布置選在穩(wěn)定和較穩(wěn)定的巖層中。 （2）在開(kāi)采過(guò)程中，為巷道免受圍巖二次變形的破壞，最好在巷道掘進(jìn)之前或掘進(jìn)后就應(yīng)該先采出位于巷道之上的一個(gè)煤層或一個(gè)亞階段，使巷道在卸壓區(qū)域中開(kāi)掘和使用，其后開(kāi)采其它區(qū)段對(duì)它不再有較大的影響，周圍的巖層也相應(yīng)的保持了穩(wěn)定。 （3）巷道支護(hù)形式，在穩(wěn)定或較穩(wěn)定的圍巖中，以錨、網(wǎng)、噴結(jié)構(gòu)形式支護(hù)最為理想。 （4）在不穩(wěn)定和極不穩(wěn)定的巖層中，單靠一種支護(hù)形式難以取得滿意效果，因此可因地制宜的采取不同形式進(jìn)行加固或聯(lián)合支護(hù)。 3.1.4 采區(qū)巷道支護(hù) 采區(qū)上山(下山)巷道多數(shù)采用煤、半煤巖掘進(jìn)，一部分也可布置在煤層的底板，但其影響支護(hù)的關(guān)鍵是無(wú)煤柱開(kāi)采，多回收煤柱而帶來(lái)的動(dòng)壓破壞變形，這種情況在近距離煤層開(kāi)采中尤為突出。因此，作為上山(下山)在巷道斷面與支護(hù)上，考慮首先要采用拱形斷面為宜,并留有一定的可縮系數(shù),以保證巷道的使用斷面，支護(hù)上采用錨、網(wǎng)、噴支護(hù),在上部回采工作跨采之前對(duì)上山(下山)巷道采用錨梁、Ｕ型棚可縮支架、錨索等強(qiáng)全螺紋全錨錨桿進(jìn)行加固。當(dāng)矩形斷面跨度超過(guò)3m時(shí),在錨、背、網(wǎng)的基礎(chǔ)上,則必須再加外部支架進(jìn)行支護(hù),特別是上山(下山)片口更應(yīng)如此,防止巖梁受拉斷裂冒頂。通過(guò)上述支護(hù)措施,便可達(dá)到巷道維護(hù),不丟失煤柱資源和安全使用的目的。 3.1.5 采區(qū)工作面支護(hù) 采區(qū)工作面受回采工作面采動(dòng)壓力作用破壞變形最為嚴(yán)重,它的支護(hù)好壞直接影響著生產(chǎn)和安全。解決這一問(wèn)題,煤柱護(hù)巷已不能從根本上解決深部開(kāi)采條件下的支護(hù)問(wèn)題，軌運(yùn)合一，采后留巷，也很難對(duì)采空區(qū)邊緣的巷道支護(hù)好。因此,以沿空擦邊送巷,取消保護(hù)煤柱,將對(duì)巷道支護(hù)起到巨大作用。在支護(hù)上采用組合式錨桿支護(hù),即巷道以金屬網(wǎng)、W鋼帶背實(shí),沿巷道兩肩窩和底角配備加長(zhǎng)錨桿和異形托盤進(jìn)行錨固,頂板再每隔一排錨桿間距打二排錨索加固。對(duì)于厚煤層開(kāi)采的中下分層支護(hù),因頂板處于假頂狀態(tài),故兩幫除錨、背、網(wǎng)外，還需要另增設(shè)框式可縮性支架。 3.1.6 回采工作面切眼支護(hù) 回采工作面除綜采切眼外，斷面較小,而且停放時(shí)間短,比較容易控制,一般的支護(hù)采用錨、背、網(wǎng)與增設(shè)單體支柱掛頂梁聯(lián)合支護(hù)即可。但在綜采工作面切眼支護(hù)上難度較大,它受斷面大,且支護(hù)的支架受安裝綜采支架的影響,以及原支護(hù)支架的回收因素。因此,如沒(méi)有相應(yīng)對(duì)策,將難以保證安全。所以,對(duì)綜采切眼的支護(hù)應(yīng)按照下列方法進(jìn)行支護(hù)： （1）采用“錨、帶、網(wǎng)、支聯(lián)合支護(hù),一次成巷,避免分次支護(hù),刷大時(shí)造成冒頂事故,特別是對(duì)復(fù)合頂板,給二次擴(kuò)幫支設(shè)支架帶來(lái)不安全因素。 （2）使用錨桿、金屬網(wǎng)、W鋼帶要緊跟掘進(jìn)工作面,避免復(fù)合頂板離層現(xiàn)象,尤其是安裝綜采設(shè)備回收框式支架后,錨、帶、網(wǎng)將給安裝工作帶來(lái)安全保證。 （3）框式支架的兩根立柱,必須具備可縮性和初撐力,安裝時(shí)先支后回來(lái)調(diào)整兩立柱之間的距離,便于綜采支架安裝。 總之，降低應(yīng)力，加固圍巖和在此基礎(chǔ)上采用符合圍巖變形規(guī)律的支護(hù)形式是深井巷道維護(hù)的基本方法。 3.2 可縮性金屬支架 3.2.1 U 型鋼拱形可縮性支架 U型鋼拱形可縮性支架結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，承載能力大，可縮性較好，是U型鋼可縮性支架中使用最廣泛的一種，如圖 3-6所示。分為： （1）半圓拱可縮性支架； （2）三心拱直腿可縮性支架； （3）三心拱曲腿可縮性支架。 拱形U型鋼可縮性支架的優(yōu)點(diǎn)是：(1)支架受力均勻，特別是對(duì)非均勻載荷，不穩(wěn)定圍巖和動(dòng)壓巷道有良好的適應(yīng)性。(2)由于支架鉸接處彎矩較小，從而使支架承載能力提高了2~3倍。(3)支架的可縮性較好，支護(hù)效果好。 拱形U型鋼可縮性支架的缺點(diǎn)是：(1)在煤層開(kāi)采厚度較小的情況下掘進(jìn)巷道時(shí)，不利于保持巷道頂板的完整性和穩(wěn)定性，在工作面與巷道連接處比較難以安裝；(2)在非機(jī)械化掘進(jìn)的條件下，拱形巷道斷面施工也比較困難。 3.2.2 U 型鋼環(huán)形可縮性支架 環(huán)形可縮性支架又稱封閉形可縮性支架，支架各節(jié)連接形成一個(gè)環(huán)形。封閉形支架與拱形、梯形支架的不同之處在于其底部是封閉的，其優(yōu)點(diǎn)是：由于支架本身是一個(gè)閉合體，其承載能力較拱形、梯形支架有較大的提高，支架變形損壞小；由于支架底部封閉，對(duì)巷道底臌有良好的控制作用，對(duì)巷道兩幫也有較強(qiáng)的控制能力。環(huán)形可縮性支架缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、鋼材消耗多、成本高。通常只在圍巖松軟、采深大、壓力大、底臌嚴(yán)重、兩幫移近量很大的巷道才使用這種支架。環(huán)形可縮性支架的主要類型有馬蹄形、圓形、方環(huán)形、長(zhǎng)環(huán)形等。 圖3-6 四節(jié)三心拱曲腿U型鋼可縮性支架 3.2.3 梯形可縮性金屬支架 梯形可縮性金屬支架一般采用礦用工字鋼制作的，它是一梁二柱結(jié)構(gòu)。頂梁用礦用工字鋼制造，與剛性梯形支架的頂梁一樣不能收縮讓壓。柱腿由帶可縮性柱頭的兩節(jié)U型鋼組成。該支架只對(duì)頂壓有可縮性，梁柱接口長(zhǎng)度150mm，柱腿扎角為80°（或自行調(diào)整）。 圖3-7 六節(jié)馬蹄形U型鋼可縮性支架 梯形可縮性支架在我國(guó)巷道金屬支架系列中采用兩種礦用工字鋼（11號(hào)、12號(hào)）和兩種U型鋼（25U、29U）。礦用工字鋼可縮性支架的力學(xué)性能是它垂直可縮，其承載能力小。它適用于圍巖較穩(wěn)定，頂壓較大，側(cè)壓較小，多用于巷道斷面小于18m2的炮采工作面的兩巷及綜采工作面回風(fēng)平巷。 梯形可縮性金屬支架的特點(diǎn)：掘進(jìn)施工簡(jiǎn)便，斷面利用率高，有利于保持頂板完整性，巷道與工作面連接處支護(hù)作業(yè)簡(jiǎn)單，但支架承載能力較小。因此梯形支架通常適用于開(kāi)采深度不大、斷面較小、壓力不太大的巷道，也可用在圍巖變形較大的巷中。 3.2.4 可縮性金屬支架的選擇 拱形支架在我國(guó)使用廣泛，特別是在巷道圍巖變形量和壓力較大的情況下，使用拱形支架更有其優(yōu)越性。環(huán)形可縮性金屬支架的承載能力大，能有效地控制巷道底臌和兩幫移近，適宜在圍巖壓力大，特別是兩幫壓力大、底臌嚴(yán)重的巷道中使用。當(dāng)側(cè)壓和底臌不甚嚴(yán)重、巷道壓力和圍巖變形亦不太大，并且巷道斷面積小于10 m2時(shí)，可使用梯形可縮性金屬支架。U型鋼可縮性金屬支架，我國(guó)煤礦已有許多架型，但在理論上比較成熟，現(xiàn)場(chǎng)使用效果較好的主要有8種，它們是：梯形可縮性支架、半圓拱可縮性支架、三心拱直腿可縮性支架、三心拱曲腿可縮性支架、多鉸摩擦可縮性支架、馬蹄形可縮性支架、圓形可縮性支架、方(長(zhǎng))環(huán)形可縮性支架，現(xiàn)將它們的力學(xué)特性及其適用條件見(jiàn)表3-1中。 表3-1 U型鋼可縮性金屬支架力學(xué)特性及其適用條件 支架架型 主要力學(xué)特性 適用條件 梯形可 縮性支架 垂直、側(cè)向均可縮，承載能力較小 圍巖較穩(wěn)定，頂壓較大，側(cè)壓較小，變形量中等（k=10%~25%），凈斷面小于 10m2的巷道(k巷道移近量) 半圓拱可 縮性支架 承載能力較大，特別是在均壓時(shí) 適用于回采巷道和集中皮帶機(jī)道連通的石門，圍巖壓力較大，較均勻或由一定的側(cè)壓，k=10%~35%的巷道 三心拱直腿 可縮性支架 承載能力較大，特別是在頂壓大時(shí) 適用于回采巷道和集中皮帶機(jī)道連通的石門，圍巖壓力較大，特別是頂壓較大，k=10%~35%的巷道 三心拱曲腿 可縮性支架 承載能力較大，具有一定抗側(cè)壓能力 適用于回采巷道和集中皮帶機(jī)道連通的石門，圍巖壓力較大，壓力較均勻，頂壓、側(cè)壓均較大，k=10%~35%的巷道 多鉸摩擦 可縮性支架 承載能力大， 能適應(yīng)各方向來(lái)壓 圍巖壓力大，且不均勻或?yàn)閯?dòng)壓，k=10%~35%的巷道 馬蹄形可 縮性支架 承載能力大，有一定的抗底臌和兩幫移近的能力 圍巖松軟，移近量較大，特別是在底臌和兩幫移近較嚴(yán)重，k≤30%~35%的巷道 圓形可 縮性支架 承載能力大，抗底臌和兩幫移近的能力大，特別是在均壓時(shí) 圍巖松軟，移近量較大， 底臌和兩幫移近較嚴(yán)重，壓力較均勻，k≥30%~35%的巷道 方(長(zhǎng))環(huán)形 可縮性支架 承載能力大，抗底臌和兩幫移近的能力大，特別是在肩壓大，壓力不勻時(shí) 圍巖松軟，移近量較大，底臌和兩幫移近較嚴(yán)重，壓力不太均勻，k≥30%~35%的巷道 3.3 錨桿支護(hù)原理及設(shè)計(jì)方法 3.3.1 錨桿支護(hù)原理 錨桿支護(hù)對(duì)于防止巷道受沖擊地壓破壞具有如下明顯的優(yōu)越性: 錨桿支護(hù)屬于柔性支護(hù), 它隨圍巖的整體位移而移動(dòng); 錨桿的支護(hù)作用受沖擊動(dòng)力影響較小, 沖擊過(guò)后仍可保持其支護(hù)作用。與之相比, 棚式支架支護(hù)的巷道破壞嚴(yán)重。由見(jiàn), 錨桿支護(hù)是沖擊地壓巷道的最佳支護(hù)方法之一。 錨桿對(duì)圍巖的基本作用是起到約束與抗剪作用, 提高圍巖的強(qiáng)度和承載能力。雖然錨桿可使其錨固范圍內(nèi)煤巖體的力學(xué)特性有一定程度的改變, 但由于錨桿的長(zhǎng)度有限,一般的錨固作用范圍在巷道周邊2m 深度左右, 而具有沖擊危險(xiǎn)的極限平衡區(qū)一般位于2m 以外的范圍, 即錨桿對(duì)極限平衡區(qū)煤巖體力學(xué)性質(zhì)的影響較小, 因此, 錨桿的支護(hù)作用不能起到避免沖擊地壓發(fā)生的預(yù)防作用, 而只能是在發(fā)生沖擊地壓時(shí)起到減輕對(duì)巷道圍巖破壞的作用。 錨桿支護(hù)對(duì)提高圍巖固有的極限強(qiáng)度沒(méi)有明顯的效果, 但對(duì)提高圍巖破壞后的殘余強(qiáng)度有顯著的作用。對(duì)于錨固范圍內(nèi)的煤體（ 錨固體) , 錨桿的作用對(duì)其力學(xué)特性的影響可用煤體的應(yīng)力過(guò)程曲線表示, 如圖1 所示。從圖中可見(jiàn), 被錨固的煤體在破壞之前, 其能量?jī)?chǔ)存與非錨固煤體的基本相同, 但當(dāng)破壞時(shí), 由于具有沖擊傾向的未錨固煤體在瞬間強(qiáng)度變?yōu)榱悴⑨尫懦鏊袘?yīng)變能量。而被錨固的煤體, 由于殘余強(qiáng)度提高, 煤體破壞時(shí)能量損失較少, 能量釋放過(guò)程減慢。據(jù)此,采用錨桿支護(hù)的煤體, 不但不會(huì)在煤體中造成高應(yīng)力集中而提高煤體的沖擊傾向性, 反而可以降低煤體沖擊傾向性。因此, 在煤巷中不會(huì)因采用錨桿支護(hù)而在錨固范圍內(nèi)( 2m內(nèi)) 增加發(fā)生沖擊地壓的可能性。 圖1（應(yīng)力) 應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線 具有沖擊傾向的煤體破壞時(shí), 主要是沿破壞面及節(jié)理面錯(cuò)動(dòng), 使其強(qiáng)度迅速降低。當(dāng)采用錨桿加固后, 被錨固的煤體在錨桿的約束和抗剪作用下, 可以有效地阻止震動(dòng)破壞時(shí)產(chǎn)生的塊體沿破壞面或結(jié)構(gòu)面錯(cuò)動(dòng)、滑移, 阻止了錨固體的松散, 保持錨固體的整體性, 從而提高了煤體破壞后的殘余強(qiáng)度,也就提高了煤體的承載能力。 當(dāng)煤體發(fā)生沖擊時(shí), 強(qiáng)烈的沖擊震動(dòng)對(duì)煤體的破壞有極大影響。理論研究和試驗(yàn)研究均表明, 沖擊震動(dòng)對(duì)完整介質(zhì)的強(qiáng)度影響較小, 而對(duì)介質(zhì)中節(jié)理構(gòu)造面強(qiáng)度的損失影響嚴(yán)重。如上所述, 由于錨桿最主要的作用就是阻止煤巖體沿破壞面及結(jié)構(gòu)面破壞, 因此, 錨桿在沖擊地壓發(fā)生前、后均有保持錨固體的整體性和提高承載能力的作用。錨桿錨固范圍內(nèi)煤體的整體性和承載能力的提高, 實(shí)際上增大了錨固體對(duì)深部極限平衡區(qū)的約束作用, 包括錨固體徑向應(yīng)力的加大和煤體與頂?shù)装褰唤缑嫔夏Σ磷枇Φ奶岣?。根?jù)煤巷內(nèi)沖擊地壓造成破壞機(jī)理, 錨固體約束作用的增大對(duì)深部極限平衡區(qū)具有兩方面影響。 圖2 干砂巖在不同側(cè)壓的三向應(yīng)力狀態(tài)下變形曲線 從煤巖試件的三軸應(yīng)力- 應(yīng)變曲線( 如圖2 所示) 可知, 約束應(yīng)力( 圍壓) 越大,試件軸向抗壓強(qiáng)度越高, 而且試件破壞由無(wú)約束的脆性破壞變?yōu)閼?yīng)變軟化的塑性破壞。同樣道理, 巷道周邊錨桿錨固體約束作用的增大, 不僅提高了其外部極限平衡區(qū)的承載能力, 同時(shí)還可使該區(qū)煤體的沖擊傾向性降低, 具有減輕煤巷沖擊的作用。 煤巷沖擊破壞的主要形式是煤體沖擊破壞引起的碎脹性, 它是造成巷道嚴(yán)重變形或堵塞的主要原因。錨桿的作用不僅使錨固范圍內(nèi)煤體保持較好的整體性, 降低自身的碎脹程度, 而且因其較大的約束作用, 可有效地抑制外圍極限平衡區(qū)煤體沖擊時(shí)引起煤塊拋射、碎脹等嚴(yán)重變形。因此, 錨固體的約束作用可阻止煤體沖擊造成破碎松散, 有效控制煤體碎脹引起的巷道變形和破壞。綜上所述, 具有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤巷錨桿支護(hù), 是通過(guò)錨桿的約束、抗剪作用來(lái)提高被錨固體的承載能力和整體性, 進(jìn)而提高錨固體對(duì)外圍極限平衡區(qū)煤體的約束作用,這種約束作用可以減輕沖擊地壓發(fā)生時(shí)的沖擊破壞程度, 降低煤體的碎脹松散性, 使巷道周邊破壞變形得到有效控制。 3.3.2 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法 （1）支護(hù)參數(shù)確定的依據(jù) ①深部具有沖擊地壓煤巷現(xiàn)有支護(hù)狀況和礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù); ②巷道詳細(xì)的地質(zhì)資料以及地質(zhì)力學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù); 所以數(shù)值模擬分析結(jié)果;? 現(xiàn)有技術(shù)成果和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 （2）支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì) ①錨桿長(zhǎng)度L頂= L1+ D+ L2 ( 1) L幫= L1+ Z+ L3 ( 2) 式中: L頂——頂板錨桿長(zhǎng)度, m; L幫——幫錨桿長(zhǎng)度, m; L1——錨桿外露長(zhǎng)度, 取01 1m; L2——頂板伸入松動(dòng)圈外長(zhǎng)度, 取01 25m; D——松動(dòng)圈, m; Z——幫錨桿伸出非有效承載區(qū)的最小錨固深度, 取01 5m; L3——兩幫有效承載區(qū)深度, m。 兩幫有效承載區(qū)深度L3 用下列公式計(jì)算: ( 3)式中: f 煤——煤層普氏系數(shù); B——巷道跨度, m。 由式( 1) 和( 2) 可分別計(jì)算出頂板錨桿和幫錨桿長(zhǎng)度。 ②錨桿直徑 巷道頂和幫均選用高強(qiáng)高預(yù)緊力錨桿支護(hù)。所以依據(jù)公式 式中:) 錨桿桿體直徑 F）單根錨桿設(shè)計(jì)錨固力, Py ) 錨桿材料屈服強(qiáng)度, MPa。 ③錨固方式 根據(jù)有沖擊危險(xiǎn)煤巷錨桿支護(hù)作用機(jī)理和《錨桿支護(hù)技術(shù)管理規(guī)定》選擇合適的錨固方式。 ④錨桿間排距 根據(jù)煤巷圍巖地質(zhì)條件, 運(yùn)用理論計(jì)算和工程類比法確定頂板錨桿間的排距。 3.4 錨噴支護(hù) 3.4.1 錨噴支護(hù)方法 錨噴支護(hù)是指聯(lián)合使用錨桿和噴混凝土或噴漿的支護(hù)。這類支護(hù)的特點(diǎn)是，通過(guò)加固圍巖、提高圍巖自撐能力來(lái)達(dá)到維護(hù)的目的。深井巷道錨噴支護(hù)能加固圍巖，提高圍巖強(qiáng)度，減小破裂區(qū)厚度。噴射混凝土，是將混凝土的混合料以高速噴射到巷道圍巖表面而形成的支架結(jié)構(gòu)。其支護(hù)作用主要體現(xiàn)在：(1)加固作用 巷道掘進(jìn)后及時(shí)噴上混凝土，封閉圍巖暴露面，防止風(fēng)化；在有張開(kāi)型裂隙的圍巖中，噴射混凝土充填到裂隙中起到粘結(jié)作用，從而提高了裂隙性圍巖的程度。(2)改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)，由于噴射混凝土層與圍巖全面緊密接觸，緩解了圍巖凸凹表面的應(yīng)力集中程度；圍巖與噴層形成協(xié)調(diào)的力學(xué)系統(tǒng)，圍巖表面由支護(hù)前的雙向應(yīng)力狀態(tài)，轉(zhuǎn)為三向應(yīng)力狀態(tài)，提高了圍巖的穩(wěn)定程度。 3.4.2 錨噴支護(hù)的特點(diǎn) 錨噴支護(hù)能大量節(jié)約原材料，且簡(jiǎn)單、易行、易機(jī)械化施工，施工速度快，其主要特點(diǎn)有： （1）支護(hù)及時(shí)迅速，在松軟巖層或松散破碎的巖層中，能較好的提供支護(hù)抗力，有效地防止圍巖松動(dòng)、失穩(wěn)。 （2）保證支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖相互作用,共同承載,改善載荷分布,防止圍巖松動(dòng)、惡化。 （3）錨噴支護(hù)可以增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的柔性和抗力,有利于控制圍巖的變形和壓力。 （4）錨噴支護(hù)可以及時(shí)封閉圍巖,有利于防水,防風(fēng)化,也可以填塞裂縫,從而減小應(yīng)力集中,增強(qiáng)巖體強(qiáng)度。 3.4.3 錨噴支護(hù)施工中應(yīng)注意的事項(xiàng) （1）光面爆破：采用合理的爆破參數(shù), 實(shí)現(xiàn)光面爆破。使圍巖盡量保持完整, 可充分發(fā)揮巖體自身支承作用, 把圍巖從荷載變?yōu)槌休d, 變消極因素為積極因素, 變被動(dòng)為主動(dòng)。 （2）錨桿安裝：在層狀的巖石中, 錨桿應(yīng)與層理面正交; 在非層理面巷道中, 錨桿應(yīng)垂直于巷道輪廓線, 以此保證增強(qiáng)圍巖的整體性。必須按規(guī)范要求施工, 確保錨桿的安裝質(zhì)量。 （3）混凝土噴射：嚴(yán)格按照噴射混凝土要求施工。注意墻的下部, 克服“穿裙露腳”毛病。 （4）二次支護(hù)：一次支護(hù)要有一定的強(qiáng)度來(lái)控制圍巖塑性區(qū)的發(fā)展, 充分發(fā)揮圍巖體的承載能力,同時(shí)還要有一定的讓壓功能, 釋放圍巖的變形能。當(dāng)圍巖初期劇烈變形期過(guò)后, 適時(shí)進(jìn)行二次支護(hù)。相比初期劇烈變形, 圍巖后期變形逐步減緩, 所以二次支護(hù)對(duì)錨桿延伸率的要求相比一次支護(hù)有所降低, 因此二次支護(hù)采用強(qiáng)度高的錨桿。 3.5 錨索支護(hù) 3.5.1 錨索支護(hù)方法 錨索支護(hù)是指在巷道圍巖鉆孔中安設(shè)錨索，并給錨索預(yù)加拉力的一種支護(hù)方法。預(yù)應(yīng)力錨索，施工簡(jiǎn)便，可以和多種支護(hù)措施相結(jié)合，如錨索支護(hù)，錨索梁支護(hù)，錨索金屬網(wǎng)支護(hù)，錨索金屬網(wǎng)噴漿支護(hù)等，其工期短、費(fèi)用低，尤其對(duì)破損巷道加固，比其它方法更安全可靠，簡(jiǎn)便快捷。近年來(lái)錨索支護(hù)迅速發(fā)展，在隧道施工以及礦山井巷支護(hù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。在頂板巖石比較松軟時(shí)，單一的錨桿往往不能有效的支護(hù)，容易造成錨桿的整體垮落，帶來(lái)嚴(yán)重的后果。而錨索具有錨固深度大、承載能力高、可施加較大的預(yù)緊力等特點(diǎn)，如果在錨桿支護(hù)的同時(shí)配以少量的錨索，就可以將錨固體懸吊于穩(wěn)定堅(jiān)硬的老頂上，避免其離層及出現(xiàn)巷道頂板整體下沉或垮落。因此，在軟巖巷道中應(yīng)用錨索支護(hù)，對(duì)于確保安全生產(chǎn)具有重大的意義。由此可見(jiàn)，錨索支護(hù)在軟巖巷道中具有更大的發(fā)展前途。 3.5.2 錨索支護(hù)作用機(jī)理 錨索支護(hù)的作用機(jī)理是：?jiǎn)误w錨索是通過(guò)固定在巖體內(nèi)的內(nèi)錨頭和鎖定的外錨頭對(duì)錨索施加預(yù)應(yīng)力，錨索產(chǎn)生拉張彈性變形。當(dāng)圍巖有變形時(shí)，錨索的預(yù)拉力通過(guò)內(nèi)、外錨頭以壓力方式作用在圍巖上，平衡圍巖的變形力，來(lái)維護(hù)巷道的穩(wěn)定。在煤礦巷道，錨桿、錨索大都是配合使用。當(dāng)錨桿、錨索及時(shí)支護(hù)之后，形成錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索的加固群體。這樣，相鄰的錨桿、錨索的作用力相互疊加，組合成一個(gè)“承載層”(承載拱)，這個(gè)新的承載層厚度比單用錨桿成倍增加，能使圍巖發(fā)揮出更大的承載作用。如圖3-14所示。 3.5.3 錨索支護(hù)的特點(diǎn) 在煤礦巷道支護(hù)工程中采用預(yù)應(yīng)力錨索，有如下六個(gè)特點(diǎn)：(1)錨索的錨固深度大，承載能力強(qiáng)，支護(hù)效果好。(2)錨索的補(bǔ)強(qiáng)作用，在復(fù)合頂板、大斷面硐室、交岔點(diǎn)處的支護(hù)中更明顯，尤其在頂板來(lái)壓大，層理發(fā)育的采準(zhǔn)巷道中使用效果更佳。 (3)支護(hù)材料重量輕，體積小，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。(4)錨索支護(hù)可大大減少巷道維修量，節(jié)約維護(hù)費(fèi)用。(5)從安全生產(chǎn)角度及有利于頂板維護(hù)等方面來(lái)看，經(jīng)濟(jì)上合理，技術(shù)上可行，具有較好的推廣價(jià)值。(6)錨索施工工藝靈活簡(jiǎn)單，操作方便，安全可靠，可提高掘進(jìn)速度。 圖 3-14 錨索錨桿群聯(lián)合加固作用原理 3.6 錨網(wǎng)支護(hù) 3.6.1 錨網(wǎng)支護(hù)對(duì)圍巖穩(wěn)定作用 金屬網(wǎng)的主要作用：(1)能夠有效控制錨桿之間非錨固巖層的變形，托住擠入巷道的巖石，防止碎裂巖體垮落；(2)將錨桿之間非錨固巖層載荷傳遞給錨桿；(3)金屬網(wǎng)托住已碎裂的巖石，雖然巷道周邊圍巖已破裂，由于碎石的碎脹作用和傳遞力的媒介作用，使巷道深部巖仍保持三向應(yīng)力狀態(tài)，大大提高巖體的殘余強(qiáng)度。總之，錨網(wǎng)支護(hù)能及時(shí)加固與阻止圍巖風(fēng)化，改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)，提高了噴層的整體性，改善了抗拉性能，有效地阻止圍巖位移，如圖3-15所示。 圖3-15 錨網(wǎng)支護(hù)對(duì)圍巖穩(wěn)定作用 3.6.2 錨網(wǎng)支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)： （1）錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)先進(jìn)，解決了壓力大，無(wú)法支護(hù)的難題。 （2）在木材緊缺，鋼材、木材大幅漲價(jià)，煤礦資金緊張的情況下，錨網(wǎng)支護(hù)及時(shí)地解決了這個(gè)問(wèn)題。 （3）減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了輔助運(yùn)輸環(huán)節(jié)，減少了采煤的回撤工作量，節(jié)省了人力物力。 （4）減少了支護(hù)對(duì)通風(fēng)的阻力，減少了瓦斯積聚。 （5）減少了空頂，減少了頂板浮煤堆積，減少了巷道的發(fā)火。 （6）減少了巷道維修量。 （7）減少了巷道的物料堆積，有利于生產(chǎn)整潔。 4 結(jié)論 深部巷道支護(hù)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，一直是礦山防治研究的難點(diǎn)之一。本文采用理論分析和數(shù)值模擬等研究方法，以深部巷道變形機(jī)理及防治措施為主要研究?jī)?nèi)容，闡述了深部巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和深部巷道支護(hù)技術(shù)，得出以下結(jié)論： （1）煤礦深部開(kāi)采主要存在的問(wèn)題是隨采深的增加礦壓顯現(xiàn)加劇，巷道維護(hù)困難 。 （2）煤礦深井開(kāi)采巷道礦壓顯現(xiàn)的主要特點(diǎn)巷道變形量大，掘巷初期變形速度大，巷道變形趨于穩(wěn)定的時(shí)間長(zhǎng)，巷道的底臌量大等。 （3）煤礦深井巷道的礦壓控制應(yīng)該著重考慮巷道的優(yōu)化布置和改善巷道的支護(hù)形式，充分發(fā)展以錨桿支護(hù)為主體的新型支護(hù)和錨噴、錨網(wǎng)、錨索、錨噴網(wǎng)等聯(lián)合支護(hù)形式。 （4）通過(guò)數(shù)值模擬得出對(duì)于深部巷道應(yīng)采取錨索、錨桿等的聯(lián)合支護(hù)方式，支護(hù)效果好。 參考文獻(xiàn) [1] 杜計(jì)平.煤礦深井開(kāi)采的礦壓顯現(xiàn)及控制.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2000 [2]