第３０卷第５期 ２０１ Ｏ年５月 ＶＯ１．３Ｏ ＮＯ．５ 山西煤炭ＳＨＡＮＸＩ ＣＯＡＬ Ｍａｙ ２０１０ 文章编号：１６７２—５０５０（２０１０）０５—００６３—０４ “锚杆一锚索联合支护”在软岩巷道支护中的应用 王 宁，赵 帅，周茂普 （煤炭科学研究总院太原研究院，山西摘太原０３０００６） 要：本文以董东煤矿５０１０１工作面运输巷道支护工程为例，结合锚杆一锚索联合支护的相关理论，采用 ＦＬＡＣ 非线性大变形程序对在软弱破碎围岩条件下的支护方案进行了数值模拟研究，结合现场实测巷道变形量，分 析了锚索在联合支护过程中的破断原因，并提出了软岩巷道支护优化方案。 关键词：软岩支护；锚杆一锚索联合支护；数值模拟 中图分类号：ＴＤ３５３＋．９ 文献标识码：Ａ 锚杆一锚索联合支护技术，在煤矿巷道围岩控 制中应用得越来越广泛。随着矿山开采条件的日益 复杂，出现了大量软弱破碎围岩下的巷道工程，其巷 道压力大、来压快、变形严重、持续时间长，常常造成 ６００×１ ６００ ｍｍ，菱形二、三布置。 ２煤巷支护参数分析理论 目前煤巷锚杆支护理论主要有：悬吊理论、组 合梁理论、加固拱理论、最大水平应力理论、围岩强 度强化理论等，这些理论对煤巷锚杆支护参数设计 很有指导意义。本文主要以悬吊理论为基础分析锚 已掘巷道的多次重复翻修，不仅降低了正常的成巷 速度，而且打乱了采掘的平衡关系，导致了矿井技术 经济指标的恶化，给矿区的健康发展带来极为不利 的影响。因此，研究锚杆一锚索联合支护在软岩巷道 中的作用机理和合理支护很有必要，本文以董东煤 矿５０１０１工作面运输巷道支护工程为背景，运用 ＦＬＡＣ 。有限差分程序，分析软岩条件下锚杆一锚索 杆、锚索的承载能力。 围岩松动区内的岩石，因丧失抗拉、抗剪、抗弯 能力而视作松散体，松动区的形状为抛物线型，拱 高为ｈ。，拱跨为２。，见图１。 拱抛物线方程为：ｙ＝ｈｏｘ２／ａ２。 联合支护的作用机理，提出合理的支护方案。 ｌ 工程概况 董东煤矿５０１０１工作面胶带运输巷道为全煤 岩巷道，埋深４００ ｍ，地应力较大，煤层之上有约 ２００ ｍｍ的炭质泥岩伪顶，较软；直接顶为粉砂岩、 细砂岩互层，节理发育，自承能力低，属软弱破碎 围岩。巷道沿５号煤层底板掘进，直接底为粉砂 岩，断面为矩形，宽４．２ ｍ、高３．２ ｍ、掘进净断面为 １０．５ ｍ ，采用钻爆法施工，每循环进尺１．６ １３３，巷道 的永久支护方式为锚杆、锚索、顶部挂网喷射混凝 土支护，混凝土支护强度等级为Ｃ２５。锚杆锚索迎 头支护，锚杆采用 ２０ ｍｍ，长度２ １００ ｍｍ，ＩＩ级螺 图１ 巷道围岩松动区示意图 设距巷道中线 处拱高为ｈ ，则＾ ＝ 。一ｙ：ｈ。 （１－ｘ２／ａ２）。设巷道顶部松动区岩石的重量为锚索悬 吊的载荷 ，则有： ２ １ ．纹钢筋，端头树脂锚固，间排距８００ ｍ／Ｔｌ×８００ ＩＴＩ１ＴＩ， 锚索采用 １５．２４ ｍｒｆｌ，长度６ ０００ ｍｉｉｏ，问排距１ 收稿日期：２０１０—０３—１５ ｆ２＼ Ⅱ ．ｄ ｆ Ｐｖ＝２ ｄｘ＝２』ｏ ｙｈ。（１一 ｊｄｘ：２ｙｈ。ｆｎ广 Ｉ． 作者简介：王宁（１９８２一），男，山西太原人，大学本科，工程师，主要从事市场营销和巷道支护方面的研究工作。 ６３ 山西煤炭ＳＨＡＮＸＩ Ｃ０ＡＬ 第３０卷第５期 删 一６ 结论 软岩巷道使用锚杆一锚索联合支护时，需要考 虑围岩变形和锚索变形的互相匹配，这是锚杆一锚 用先柔后刚的支护方式，加大初期锚杆支护强度， 控制围岩失稳的同时允许围岩部分位移释放，滞后 锚索支护时间，提高锚索对围岩变形的适应性是保 证锚杆一锚索联合支护取得成功的途径之一。 索联合支护能否真正发挥作用的一个关键因素。采 参考文献 ［１］魏洪海，陈宁．三软煤层煤巷锚梁网支护的实践与认识［Ｊ］．煤炭科技，２０００（１） ［２］贾明魁．锚杆支护煤巷冒顶事故研究及其隐患预测［Ｄ］．北京：中国矿业大学（北京），２００４． ［３］余荣强．困难条件下煤巷锚杆支护技术研究［Ｊ１．矿山压力与顶板管理，２００４（２）． ［４］刘洪涛．基于锚固串群体围岩的煤巷锚杆参数设计方法研究［Ｄ］．北京：中国矿业大学（－ＩＬ京），２００７ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｏｌｔ－Ｃａｂｌｅ Ｓｕｐｐｏｒｔ ｉｎ Ｓｏｆｔ Ｒｏｃｋ Ｒｏａｄｗａｙｓ ＷＡＮＧ Ｎｉｎｇ，ＺＨＡＯ Ｓｈｕａｉ，ＺＨＯＵ Ｍａｏ—ｐｕ （Ｔａｉｙｕａｎ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｔａｉｙｕａｎ，Ｓｈａｎｘｉ ０３０００６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌｓ ｉｎ Ｄｏｎｇｄｏｎｇ Ｍｉｎｅ ５０１０１ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ，ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｔｈｅｏｒｉｅｓ ａｂｏｕｔ ｂｏｌｔ－ｃａｂｌｅ ｓｕｐｐｏｒｔ，ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ＦＬＡＣ３Ｄ ｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒｉｔｙ ｌａｒｇｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍ ａｎｄ ｄｏｅｓ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｗｅａｋ—ｂｒｏｋｅｎ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｏｋｓ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｃａｕｓｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｂｏｌｔ－ｃａｂｌｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｐｏｔ ａｎｄ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｓｃｈｅｍｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｏｆｔ ｒｏｃｋ ｓｕｐｐｏｒｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｆｉ ｒｏｃｋ ｓｕｐｐｏｒｔ；ｂｏｈ－ｃａｂｌｅ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 编辑：刘新光 （上接第５６页）阶段，节能减排面临的形势依然严 峻。其中煤矿瓦斯的抽采以及合理利用，对温室气 参考文献 体排放的控制、能源的合理利用、低碳经济、能源、 环境、社会的可持续发展都有重要的现实意义。 （１］程建军．煤矿瓦斯排放现状及利用ｌＪｌ＿煤矿开采，２００７（１２）：２４—２６． ［２］陈德跃，宋晓燕，吴鸿，何志鹏．煤矿安全生产管理人员培训教材［Ｍ］．２００７：１４８—１６９． ［３］张新华．对我国煤矿瓦斯利用技术研究及探讨『Ｊ１．科技信息，２００８（２３）：３０９—３４０． （４］胡祖祥，李尧斌．煤矿瓦斯的利害分析及其综合利用ＩＪ】．科技信息，２００８（１２）：７—８． ［５］张伟，杜金山．低浓度矿井煤层气商业利用浅析［ｃ］．煤层气和焦炉煤气开发利用暨产业发展战略研讨会论文集，２００７：１１０—１１３山西，太原． ［６］魏小文，姜新佩，丁厚成，李文．煤矿瓦斯的综合治理与利用研究『Ｊ１．科技信息，２００８（１１）：１０５—１０７． Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇａｓ ＺＨＥＮＧ Ｓｈｕｎ－ｃｈａｏ （Ｊｉｎｚｈｏｎｇ Ｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｂｕｒｅａｕ，Ｙｕｃｉ，Ｓｈａｎｘｉ ０３０６００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇａｓ ｉｓ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ａ ｆａｃｔ ｔｈａｔ ｉｔ ｃａｎ ｎｏｔ ｂｅ ｎｅｇｌｅｃｔ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ ｉｎ ｍｉｎｅｓ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ａ ｃｌｅａｎ ｅｎｅｒｇｙ ｔｈａｔ ｃａｎ ｂｅ ｕｔｉｌｉｚｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｔｓ ｈａｚａｒｄ ａｎｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｐａ— ｐｅｒ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｇａｓ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｅｓｅｎｔ ｐｒｏｂｌｅｍｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓ；ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 编辑：徐树文
