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隧道喷锚支护Mechanism of grouted rock bolting of tunnels摘要：为了使岩石隧洞拱部稳定，喷锚支护被广泛用于地下隧洞的支撑设计中。
正确的喷锚支护设计应该基于对喷锚支护加固的特性和洞顶岩石拱结构的机理两方面都有一个清楚的认识。
Abstract: To stabilize roof arches of rock tunnel, grouted rock bolts were widely used in the designs of supports of the underground tunnels. A proper design of rock bolts should be based on a clear understanding of both the features of rock bolt reinforcement and the mechanism of the roof arch structure.引言：为稳定岩体，世界各地都在使用喷锚支护。
因为锚杆便宜，可灵活应用于改善地下隧洞的地质条件，设置容易、快捷。
为加强洞顶围岩强度而进行的合理的喷锚设计应该建立在对喷锚效果充分理解的基础上，即应该清楚岩石结构的机理。
洞顶岩体成拱的机理来源于拱桥的砌石拱。
砌石拱具有“无限的”耐压强度。
但应避免沿着砌块接缝产生的滑动以及拉应力。
因此，在实际的洞顶支撑设计中，喷锚支护的目的就是阻止岩块沿接缝滑动及出现拉应力，以形成自承拱。
锚喷支护技术鉴于它的作用原理先进、施工简单、经济有效和适应性强等优点，在隧道工程施工中得到了广泛的应用，形成了一套比较完善的支护体系。
当锚喷支护锚固段锚杆受力时。
首先通过钢筋或钢管（钢绞线）与周边的水泥砂浆的握裹力传到砂浆中，然后再通过砂浆与周围土的摩阻力传递到整个锚固段。
抗拔试验表明，当拔力不大时．锚杆位移量极小。
拔力增大，锚杆位移量加大，拔力增到一定量时，变形不能稳定，此时认为已经达到抗拔破坏，这种破坏是砂浆与土层间的摩阻力超过了极限。
软岩巷道锚网喷支护工艺优化应用摘要：随着矿山开采深度的不断延伸，地质条件的日益复杂，大变形、大地压、难支护的问题成为影响矿区发展和矿井经济技术效益的主要因素之一，尤其是软岩巷道支护历来是巷道支护中的难题。
本文以某矿岩巷锚喷支护优化改进实践为例, 介绍了通过优化岩石巷道锚喷支护设计，达到增强支护强度，提高工程质量，有效地控制了围岩变形，取得了良好的技术效果。
关键词：锚注技术；软岩；围岩；支护结构0 前言锚喷支护正已作为岩石巷道施工的主要支护方式，随着开采深度的不断增加，深部地压明显增大，深部围岩受高温、高围压、高空隙压力的影响，显现出类似软岩的的特点，地压显现比较剧烈，围岩自承能力差，易风化，变形量大，底鼓明显，遇水易膨胀，变形加剧，初期来压快，给巷道的掘进和维护带来困难。
本文以淮北矿区某矿的底板抽排巷锚喷支护优化改进实践为例，通过强化锚网支护，辅助注浆改善围岩，取得了良好的支护效果。
1 巷道工程概况某矿底板抽排巷为综采工作面10煤层瓦斯治理工程，巷道设计全长1147.81m（平），层位在10煤和一灰之间，10煤层下20～47m（即一灰上39～13m），标高为-679.7m⊥～-630.0m⊥，该巷道无大的地质构造。
煤岩层产状为：走向130°～170°，倾向40°～80°，倾角12°～20°。
巷道采用掘进机截割破岩。
巷道断面为直墙半圆拱形，设计规格为4.6×3.5m，采用锚网喷进行支护。
支护参数：采用GM22/2400-490型高强螺纹钢锚杆进行支护，顶锚杆每眼配两卷K2550型树脂锚固，帮锚杆每眼配两卷K2950型树脂锚固。
锚杆间排距：800×800mm 。
全断面铺设钢筋网，钢筋网采用φ=6mm钢筋加工，网格150×150mm，喷浆厚度100mm，砼强度C20。
2 巷道施工过程中存在问题⑴巷道施工过程中因岩石层理发育较明显，岩性以软岩为主，地压显现比较剧烈，主要表现在围岩的自稳时间短、来压快、围岩变形量大、速度快、持续时间长、四周来压、底鼓明显、遇水膨胀、变形加剧。
探究岩巷掘进锚喷支护工艺的改进光面爆破锚喷支护应用在煤矿的岩巷掘进生产中越来越广泛，且其支护原理早已为人所共知。
随着锚喷支护技术运用广泛和熟练，该技术在运用中得到了很大的发展，但是由于目前技术的限制以及外界因素的影响，让锚喷技术仍然存在不少安全问题。
在分析了锚喷支护应用现状及分析了应用中存在的问题的基础上，结合笔者的就业经验，就锚喷支护技术和施工工艺改进这两个方面进行了详细阐述。
标签：岩巷掘进；锚喷支护；问题；改进1 引言不同性质的围岩可以有锚、网、喷等多种支护形式。
但无论哪种形式的支护随着矿井开采的不断延伸，低压会不断增大，此时有些锚喷巷道会因压力出现喷体开裂、巷道变形等现象。
这种现象的发生不但增加了巷道的维修成本同时还有可能引起安全事故。
除了来自外界的压力，锚喷施工质量低下也是引起安全事故的重要原因。
因此为了提高锚喷支护的质量，要严格监察锚喷的技术施工、积极进行工艺上的改进，从而让锚喷支护能够更适应深部巷道外界压力的增大以及围岩岩性的变化。
2 喷锚支护工艺任何产品的生产只有进行严格的工艺把关才能保证产品质量，锚喷支护亦是。
锚喷支护质量的制约因素有很多，具体可以概括为以下几种：（1）光面爆破，选择好爆破参数，是爆破后的巷道能够成形规整，尽量减少超挖或欠挖，从而最大限度保持围岩的自承能力；（2）潮料喷射工艺，该项工艺喷射混凝土能够减少物料回弹，增加混凝土强度同时也能够降低粉尘浓度，减少物料运输时对运输管和喷射机械的磨损；（3）近距离喷射工艺，避免混凝土喷射时出现散射同时避免喷浆料回弹及降低空气中粉尘浓度，喷射时经验喷距为0.6米-1.0米为最佳；（4）一次喷射厚度，喷射厚度控制不佳会影响混凝土的粘结和凝聚，一般一次混凝土的喷射厚度可结合不同施工场地的岩性、围岩应力、巷道规格尺寸及喷射角度来确定。
一般以40（顶）-70（帮）mm的厚度为最佳。
若进行分层喷射则必须在前一次喷射凝结后再进行第二次喷射；（5）合理确定复喷到迎头的距离，很多巷道需要一个变形期才能让应力得以重新分布、达到平衡，利用锚喷支护是主动支护，应将“抗”与“让”柔性结合，使围岩应力能够合理分布，从而提高围岩应承力。
浅析锚杆支护技术存在的问题及改进措施摘要：锚杆支护技术是一项貌视简单，实则复杂的系统工程，影响的因素很多，这就要求我们应根据不同的地质条件，采取合适的支护技术，改变和预防巷道变形，提高巷道的稳定性和安全性。
随着我国社会经济的发展，科技的进步，锚杆产品的规范化、精细化以及锚杆支护检测技术的完善，锚杆技术必将发挥巨大的潜能，只要我们认真对待，注重研究，锚杆支护技术将会迎来更加迅速发展的时期。
关键词：锚杆支护技术；问题；改进措施1煤矿巷道支护技术的概述1.1煤矿巷道支护技术的理论在实际开采时具有极高危险性的煤矿开采工作，如果不能正确使用所匹配的巷道开采技术，很多情况下都会造成严重的经济负担。
所以我国在煤矿巷道上的支护技术必须确保安全，这也是提升我国煤矿巷道技术的重要途径。
经过众多实践足以证明：锚杆支护不仅可以缩减支护时的支出成本，同时也减轻了工人劳动压力，是有效提升工作效率的支护技术。
此外，我国煤矿开采的主要途径是大量挖掘巷道，而支护技术在巷道挖掘中的应用，可以降低事故发生率并提升工程的安全系数，所以当今煤矿产业研究探讨的重点是如何在最安全的状态下提高煤矿的经济效益，同时也能提升煤矿巷道技术的发展与改善。
1.2煤矿巷道支护技术的种类在开采煤矿的过程中，巷道支护技术有很多种类，从不同的角度来分析，即从支护方式或者从控制围岩变形的角度来进行划分：①能够改善巷道围岩力学方面的性质；②所研究的巷道新技术可以发挥其作用，作用在巷道围岩的周围；③除此之外，还能够作用在围岩的内部表面，而且这种新技术还可以降低巷道开掘过程中产生的应力。
在上述划分前提下，煤矿巷道支护技术主要可以分为以下几种：砌碹支护技术、锚杆支护技术以及应力控制技术。
砌碹支护技术是在煤矿开采历史中应用最早的一种技术，但是由于这种技术成本太高、效率较低加上工作量太大等导致这项技术在实际的应用过程中有着一定的局限性。
锚杆支护技术是从棚式支护技术发展而来的，由于这项技术的安全性能较高，能提高煤矿巷道的稳定性，还可以有效抑制巷道的变形。
锚、网、喷支护工艺的改进李磊运河煤矿摘要：锚、网、喷支护具有适应性强,支护及时,施工方便,支护强度高,能充分发挥围岩自身强度以及具有较好的柔性等优点已广泛应用于井筒延深、大巷及开拓准备巷道。
但随着矿井开采的不断延深、矿山压力不断增大,传统的锚、网、喷支护工艺暴露出的一些问题导致巷道维修量加大,巷道支护强度降低,施工进度缓慢。
为此对传统的锚、网、喷支护工艺进行了改进,并取得了成功,取得了较好的社会效益和经济效益。
1 传统的锚、网、喷支护现状及存在问题济宁矿业集团运河煤矿传统的锚、网、喷支护施工工艺是:掘进工作面爆破后先初喷砂浆以封闭暴露的围岩,初喷厚度为20~30mm,接着安设锚杆,锚杆为长1.6m的树脂锚杆,间排距为800 mm×800 mm,保证锚杆距迎头不得超过800 mm,在安装锚杆的同时拴好铁丝,然后滞后掘进工作面5~20 m挂金属网(网拴在锚杆上)。
最后复喷混凝土,复喷厚度70~80 mm,两次喷射总厚150 mm,这种施工工艺存在以下问题:一是初喷层较薄,不能有效地封闭围岩和确保巷道临时支护的安全,同时也不利于巷道成型;二是金属网拴在锚杆上而不是锚杆托盘压网,使锚、网、喷支护的整体支护效果差,总的支护抗力减少,一旦来压时,金属网和外面的喷层将首先开裂,以致造成整个支护系统的破坏失效;三是复喷厚度虽有70~80 mm,但它处于锚杆和网的外面,使整个支护体的柔性差,可缩性较小,一旦巷道压力增大,支护体的喷层会出现前掘后裂现象,造成巷修工程量大,而且不利于安全;四是距掘进工作面5~15 m即进行挂网复喷,巷道开挖后这段时间围岩正处于掘进变形阶段,此时加强支护,并不合理。
为此,必须对传统的支护工艺改进,以便提高它的支护效果。
2 对传统的支护工艺改进针对上述传统的支护工艺存在的问题,通过矿压观测及讨论研究,决定对传统的锚、网、喷支护工艺进行如下改进:爆破后首先初喷沙浆封闭围岩作为临时支护,初喷厚度增至50 mm。
工程软岩巷道变形机理支护修复方案设计论文巷道变形，是工程软岩领域里让人头疼的问题。
支护不到位，修复不及时，都可能造成巷道变形，进而影响整个工程的进度和安全。
今天，就让我来给大家捋一捋软岩巷道变形机理，以及支护修复方案设计。
一、软岩巷道变形机理1.岩体特性软岩巷道所处的岩体，具有很高的塑性，容易发生变形。
岩体的结构、成分和物理性质，决定了它的变形特性。
比如，泥岩、页岩等软岩，含有大量的粘土矿物，遇水容易发生软化，导致变形。
2.地应力作用地应力是影响软岩巷道变形的重要因素。
随着巷道开挖，原本平衡的地应力状态被打破，巷道周围的岩体开始发生应力调整。
这种调整过程中，岩体内部的应力不断积累，当应力超过岩体的强度时，就会发生变形。
3.水的作用水是软岩巷道变形的催化剂。
软岩中含有大量的水分，水的作用使岩体软化，降低其强度，从而加剧变形。
水还会影响岩体的力学性质，使岩体更容易发生变形。
二、支护修复方案设计1.支护方案（1）初期支护初期支护的主要目的是防止巷道表面的岩体发生脱落和变形。
常用的初期支护方法有：锚喷支护：通过喷射混凝土和锚杆，增强岩体的整体稳定性。
拱形支架：采用拱形支架，对巷道进行支撑，防止岩体变形。
（2）二次支护二次支护是在初期支护的基础上，进行的补充支护。
常用的二次支护方法有：钢筋混凝土衬砌：在初期支护的基础上，浇筑钢筋混凝土衬砌，提高巷道的承载能力。
预应力锚索：通过预应力锚索，对岩体进行加固，提高其稳定性。
2.修复方案（1）变形监测在巷道变形过程中，及时进行变形监测，了解变形发展趋势，为修复工作提供依据。
（2）修复材料选择合适的修复材料，是保证修复效果的关键。
常用的修复材料有：聚合物混凝土：具有高强度、抗渗性和耐久性，适用于软岩巷道的修复。
（3）修复方法喷射混凝土：对巷道表面进行喷射混凝土，增强岩体的整体稳定性。
预应力锚索：通过预应力锚索，对岩体进行加固，提高其稳定性。
位移控制：对巷道进行位移控制，防止岩体继续变形。
锚注技术在软岩巷道支护中的应用[摘要]：近年来，随着矿山开采条件的日益复杂，所涉及的工程领域越来越多，许多矿区都存在着软岩巷道支护困难的问题，并成为影响矿区发展和矿井经济技术效益的主要因素之一。
软岩巷道支护历来是巷道支护中的难题，本文通过对软岩巷道的特征分析，及支护原理和方法的论述，对开滦唐山矿业分公司8242外巷道支护方案进行了分析，并给出了相应的建议和措施，有效地控制了围岩变形，取得了良好的技术效果。
[关键词]：锚注技术软岩围岩支护结构中图分类号：s688 文献标识码：s 文章编号：1009-914x （2012）12- 0177 -010 前言随着矿山开采的范围的不断扩大，在巷道掘进时都遇到了大量的软岩层，特别是随着开采深度的不断增加，深部地压明显增大，加上开采条件愈趋复杂，给巷道的掘进与维护带来了很多的困难，传统的支护方式已不能满足特殊巷道的使用要求，为了满足生产需要，开滦唐山矿业分公司采用了一种更稳定、支护效果持久的支护方式——锚注技术，取得了良好的效果。
1 软岩巷道的特征软岩巷道最明显的特征是地压显现比较剧烈，巷道维护困难，主要表现在围岩的自稳时间短、来压快、围岩变形量大、速度快、持续时间长、四周来压、底鼓明显、遇水膨胀、变形加剧，可以用4个字来概括：松、散、软、弱。
2 巷道支护破坏原因分析2.1 开发后围岩应力的变化在巷道掘进过程中，由于巷道的岩性差，自承能力低。
矿井埋深的重力、地质构造残余应力、软弱岩石膨胀应力等必然引起应力重新分布，形成围岩的二次应力场，它决定着围岩稳定状况。
而支护抗力不足以克服这些应力时，巷道支护就会引起变形和破坏。
2.2 巷道四周承载力不均匀矿区的巷道围岩性质较差，自承能力较低，使u型钢支架的承载能力大幅度降低，受力条件急剧恶化，使巷道断面多呈现出“尖桃形”破坏。
2.3地质构造因素软岩巷道区域地质构造复杂，揭示出矿区存在残余构造应力。
在自重应力与构造应力双重作用下，导致巷道压力大，变形剧烈。
岩石巷道锚喷支护的优化改进
摘要：本文以皖北煤电集团刘桥一矿北翼二水平里段乘人车场锚喷支护优化改进实践为例,介绍了通过优化岩石巷道锚喷支护设计，改进施工工艺，达到增强支护强度、提高工程质量、确保安全高效生产的目的。
关键词：锚喷支护光面爆破初喷
一、问题的提出及研究意义
锚喷支护作为岩石巷道施工的主要支护方式，在皖北矿区特别在刘桥一矿已经得到广泛的应用，岩巷锚喷支护率达到90%。
但是，由于多年来对锚喷支护的机理、工序和工艺等缺乏深入细致的研究，造成支护设计不合理，支护工艺不规范，施工工艺不合理,隐蔽工程难以控制，工程质量无法确保，从而给安全生产埋下了隐患。
岩巷浆皮开裂、掉落伤人现象时有发生，严重威胁了矿井安全生产。
因此对岩石巷道锚喷支护进行优化改进，对我国煤矿安全高效生产具有重要的理论意义与应用价值。
二、方案说明及对比
1、传统锚喷支护存在的问题
（1）、光爆效果差，造成巷道超、欠挖。
目前的岩巷光爆效果并不理想，眼痕率低，导致巷道成型差，超、欠挖现象较普遍，超挖量甚至达到20%，不仅造成喷浆材料浪费，而且直接影响锚杆施工质量。
（2）、锚杆安装质量难以控制。
因光面爆破效果差，巷道表面
凸凹不平，致使锚杆托板不能有效地紧贴岩面，锚杆托盘与暴露围岩的接触为点线式接触，甚至不接触，从而使锚杆降低或失去对围岩的预应力，变为被动承载。
（3）、金属网的位置不正确。
传统锚喷支护施工工艺一般是爆破后直接挂网打锚杆，金属网直接贴在岩面上。
由于巷道表面凸凹不平，致使金属网不能有效地与围岩形成一个整体，而是一种分离形态，既起不到混凝土强度增强作用，又起不到喷层开裂后保护作用，实际上还是一种素混凝土结构，发挥不了金属网在喷层混凝土中的骨架作用，支护强度仍与普通混凝土相同。
（4）、混凝土喷层过厚。
由于目前光面爆破效果并不理想，巷道成型不好，为了弥补超挖，追求造型，传统锚喷工艺片面强调拉线喷浆，一般复喷时在拱基、肩窝、拱顶拉5根线进行喷浆，刻意用增大喷厚来弥补，局部喷厚达到150mm甚至更厚。
由于喷层较厚，留下一定的安全隐患，在后期的巷道使用过程中经常发生喷体开裂脱剥落伤人事故。
2、岩巷锚喷支护优化改进方案
从上述问题可知，提高光面爆破效果、严格按要求初喷、确保金属网在喷层中合理放置，是改进岩巷锚喷支护的前提基础与关键。
因此，优化改进方案如下：
（1）提高光面爆破效果，确保巷道成型，杜绝超、欠挖。
实现光面爆破是实施岩巷锚喷支护工艺的必备条件，只有爆破成型良好才能保证在喷层较薄的情况下成巷质量达到优良标准。
光
爆效果和围岩的硬度、岩性、层理、炮眼布置和角度、炮眼施工质量、装药量以及装药方式密切相关，同时对施工作业人员的素质和责任心提出较高的要求。
方案要求严格控制周边眼的装药量，采用合理的装药结构，尽可能的使药沿药眼长均匀的分布，这是实现光面爆破的重要条件。
施工中严格按爆破图表打眼、装药、放炮。
重点针对周边眼制定了严格规定：周边眼的眼距不超过300mm，并且均匀布置在巷道设计轮廓线上，眼孔必须垂直工作面，在水平方向和垂直方向不得有角度，严禁上挑、下扎和左、右摆。
光爆眼痕率不少于60%；超挖尺寸不大于150mm，不准欠挖；岩面上不得留有明显的炮震裂隙（附光面爆破周边眼装药示意图,图形附后）。
（2）严格按设计要求初喷，确保锚杆安装质量。
初喷的目的是不仅能起到改善围岩应力状态和结构的作用，有效控制围岩的早期变形，还在于找平岩面，便于打锚杆时锚杆托板紧贴岩面，保证锚杆安装质量。
同时，还可防止在破碎岩石条件下打锚杆时掉碎矸伤人及影响眼深控制。
方案将岩巷施工工序改进为初喷→打锚杆、挂网→复喷。
要求初喷厚度40㎜～50㎜，复喷厚度20㎜～30㎜，复喷后总厚度为70mm。
使喷射混凝土发挥支撑、充填、隔绝和柔性支护作用。
（3）初喷后再挂网，确保金属网在喷层中的正确位置。
设置金属网的主要作用是防止收缩而产生裂隙，抵抗震动，使混凝土应力均匀分布，避免局部应力集中，发挥金属网在喷层混凝
土中的骨架作用，提高喷射混凝土支护能力。
方案规定必须初喷，初喷20分钟后再挂网，将钢筋网置于外层，网外再复喷20～30mm 作为保护层，使金属网位于整个喷体的中部偏外层，这样喷体形成钢筋混凝土包围结构，从而发挥金属网在喷层混凝土中的骨架作用，最大限度地提高喷射混凝土支护能力。
即使巷道变形，喷层开裂，因金属网位于整个喷体的中外部，网外喷厚只有20㎜～30㎜，对人身也不会造成伤害，大大提高了安全系数。
（4）强调光爆成型，不提倡喷浆造型。
喷射混凝土能起到支撑、充填、隔绝和柔性支护的作用，具有及时、密贴、早强、封闭的优点。
但过厚的喷体在自身的重力影响下，发生下垂塑性变化，喷体与围岩形成空间，反而影响喷体的支护效果；或者喷体在自身的重力作用下自行掉落，可能造成人身伤害事故。
可见喷浆并不是越厚越好，一般初喷30㎜～50㎜，复喷20㎜～40㎜，累计喷厚50㎜～90㎜为宜。
因此，方案强调光爆造型，不提倡喷浆造型。
如果光爆效果不理想就用风镐、手镐尽量找平岩面，使巷道尽可能地平整、光滑。
喷浆时要求初喷40㎜～50㎜，复喷20㎜～30㎜，累计喷厚70㎜，最大不超过100mm。
使喷体厚度控制在科学合理的范围内，最大限度地发挥喷射混凝土的支护作用，避免喷层较厚影响喷体的支护效果，杜绝在后期的巷道使用过程中发生喷体开裂脱落伤人事故。
三、改进效果分析
1、改进后，炮后炮眼痕迹率达60%～80%，超欠挖量仅为5%左
右，光爆成型效果显著，为锚网喷支护打下良好的基础。
2、岩碴块度较小亦均匀，利于装碴，节省装运时间。
3、岩面平整，应力集中小，减少安全隐患。
4、巷道支护强度高，即使巷道变形，喷层开裂，因网位于整个喷体的中外部，网外喷厚只有20㎜～30㎜，对人身也不会造成伤害，安全系数高。
另外，因锚杆清晰可见，不易出现少打锚杆的隐蔽工程。
5、改进后打眼及装药延长20min，清理危岩或补炮缩短20min，初期支护缩短20min，装碴及出碴缩短20min，并方便了后续施工，反而节省了不少时间。
6、改进后减少超挖量15%，大大减少了喷射混凝土超挖回填量，节省了水泥、黄砂、石子、速凝剂等喷浆料。
四、结语
通过在北翼二水平里段乘人车场实验锚喷支护优化改进方案,
取得了较好成效,有效的解决了传统锚喷支护存在的问题，提高了光爆效果和工程质量，增强了锚喷支护强度，杜绝了安全隐患与事故，降低了材料消耗，使煤矿岩石巷道锚喷支护更加科学、完善，具有广泛的推广应用前景。
参考文献：
[1] 何满潮．中国煤矿软岩巷道支护理论与实践[m]．徐州：中国矿业大学出版社，1996.
[2] 薛顺勋、宋文太、库明欣．煤巷锚杆支护施工指南[m]．北
京：煤炭工业出版社，1999.
[3] 秦明武．光面爆破参数设计探讨[j]．控制爆破，1994，（专辑）：65～68.
作者简介：张陆彪（1977-），男，安徽阜阳人，助理工程师，2006年毕业于山东科技大学采矿工程专业，现在皖北煤电集团公司刘桥一矿生产技术部从事技术管理工作。
