大采高回采巷道帮锚杆支护机理及实测研究

高应力区回采巷道锚杆支护技术的探讨一、高应力区巷道变形机理分析高应力软岩巷道围岩变形破坏机理是与其原岩的高地应力状态（原岩应力）以及工程岩体的低围压状态（围岩应力）和高应力差相联系的。

原岩应力较高，故一旦开挖，随即发生内应力释放和回弹，并引起相应的应力调整和变形。

巷道开挖卸载后相当于在原岩应力状态上叠加相应反向拉应力，于是工程岩体（尤其是层状和似层状岩体）在类似横弯或纵弯作用下发生挠曲，或者沿结构面发生剪胀滑移变形，岩体强度降低，围岩发生体积膨胀变形（扩容）。

应力释放引起的回弹和应力调整引起的扩容使岩体中原本闭合的结构面张开滑移，在改变岩体应力状态和强度的同时，也改变了围岩水文地质条件，工程用水沿张开裂隙渗流，进一步降低了岩体强度或者加剧了具有膨胀性岩石的物理化学膨胀和力学膨胀，从而使围岩产生较大的收敛位移，表现为侧墙鼓出、底鼓和顶压等。

变形的進一步发展导致巷道破坏失稳，如侧墙内移（侧向张裂、片帮）、尖顶（拱顶剪裂）底鼓和冒顶等。

破坏最严重的部位多在拱顶和拱墙交界处，在这些部位常见巷道剪裂和张裂，钢拱架因过大位移而扭弯屈曲，甚至钢拱架也被扭弯或剪断的现象。

当巷道布置在构造应力、复杂应力和高应力区域时，围岩在很大的水平挤压应力作用下，其顶板与底板岩层直接承受着水平构造应力的作用，而巷道两帮的围岩由于巷道开挖解除了水平应力作用处于弹性恢复状态。

因此，构造应力主要引起巷道顶板岩层的挤压破坏，巷道底板岩层发生屈曲破坏。

顶板的大范围破坏（鼓出），使得构造运动残余水平应力得到充分释放。

重力应力场随着围岩构造应力的释放（解除）而发展成为促使围岩向已采空间运动的主动力。

随着围岩周边破坏向深部发展，岩石破裂范围不断增大，应力高峰相应向深部转移，支撑压力分为由明显运动的岩层重力作用的内应力场和由巷道围岩结构整体重力作用的外应力场两个部分。

构造应力作用的结果导致顶底板岩体发生破坏，在一定范围内的构造应力得到释放。

巷道围岩主要承受重应力场的作用，在巷道两帮形成支承压力，两帮出现压缩破坏，两帮的破坏随着支承压力向深部转移而逐渐发展，直到支承压力达到稳定后，两帮围岩才趋于稳定。

回采巷道中的锚杆支护[摘要]介绍锚杆支护的作用机理及回采巷道锚杆支护设计，并对支护效果进行了评价。

关键词：回采巷道；锚杆支护；评价中图分类号：td353 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）11-0032-010引言为保证采区回采巷道的稳定性的总体效果最佳，在设计采区巷道布置时，应从选择巷道的位置开始，到是否采用其它巷道保护措施，以至采用何种修复措施和加固手段等进行全面考虑。

也就是说以巷道保护、巷道支护和巷道维护这三者的总费用最低作为最终考虑目标。

对巷道的设计，掘进、支护、正式使用以及报废的全过程都应采用巷道矿山压力全过程控制和综合治理的观念全面考虑。

锚杆支护的总体思想是如何利用锚杆支护最大限度地提高围岩的自身承载能力及稳定性，使围岩与支护系统共同维护井下巷道的稳定。

但在现场实际工作中，尚存在对锚杆作用原理认识不足，设计依据缺乏，综合治理观念差，锚杆安装质量存在问题，管理不规范等现象。

1 锚杆支护作用机理锚杆的作用机理在宏观上已有较明确的定论，即悬吊作用、加固作用与组合作用。

悬吊作用易被人们形象的接受，实质上按悬吊作用设计锚杆支护参数是一种安全性较高但不够经济的设计方法。

组合作用较难被人们形象的接受，但按该原理设计锚杆支护参数是一种能够满足安全要求且较经济的设计方法。

在实际工程中，有时三大作用同时存在，有时只是某一因素起决定性作用，或某一因素起主要作用，其它因素起次要作用。

目前，锚杆作用本质的论述尚不够明确。

研究表明，锚杆的作用本质在于通过锚杆的预紧力改变围岩的应力状态，提高围岩的刚度，增强岩层层面间的力学联系，提高围岩的自身承载能力。

锚杆与围岩共同作用构成承载结构，促使围岩由支护对象和载荷源向承载结构内的承载主体的转变，实现岩层由“松散系统”向“整体系统”、由“迭合状态”，向“组合状态”的转化。

2 层状复合岩层回采巷道锚杆支护设计2.1 设计原则（1）整体开掘回采巷道的开掘以不轻易破坏顶板的完整性为原则，由于层状复合岩层节理裂隙发育、强度小、且层间力学联系弱，该原则就显得尤为突出。

高应力软岩回采巷道锚杆（索）耦合支护技术研究的开题报告一、选题背景及意义随着城市建设和矿业开采的不断推进，越来越多的地下空间得到了开发和利用。

然而，在地下空间中，软岩地层是非常常见的一种地质条件，其强度和稳定性都比较差，因此在软岩地层中进行工程建设或矿业开采时面临着巨大的工程安全风险。

针对软岩地层中存在的稳定性和安全性问题，目前已经提出了许多支护方案，其中锚杆（索）耦合支护技术是比较有效的一种方法。

该技术通过锚杆（索）的预应力作用，将围岩与锚杆（索）相耦合形成一个整体，使得围岩得到了更好的支撑和加固，从而提高了围岩的强度和稳定性。

因此，锚杆（索）耦合支护技术在软岩地层中的应用前景广阔。

然而，目前该技术的应用研究还比较有限，特别是在高应力条件下的应用研究还很少。

因此，开展高应力软岩回采巷道锚杆（索）耦合支护技术的研究，对于完善该技术的支护理论和实际应用具有重要意义。

二、研究目标本研究的主要目标是针对高应力软岩地层中的回采巷道进行锚杆（索）耦合支护技术的研究，具体包括以下几个方面：1. 确定高应力软岩地层中锚杆（索）耦合支护的最佳参数。

2. 分析锚杆（索）预应力对围岩的支撑作用，并探讨其作用原理。

3. 进行现场试验和数值模拟，探讨锚杆（索）耦合支护在高应力软岩地层中的适用性和支护效果。

三、研究内容本研究的主要内容如下：1. 研究高应力软岩地层的特点和回采巷道的工程背景，分析该地层的稳定性和安全性问题。

2. 总结已有的锚杆（索）耦合支护技术研究成果，深入探讨该技术在高应力软岩地层中的应用特点和适用范围。

3. 确定高应力软岩地层中锚杆（索）耦合支护的最佳参数，包括锚杆（索）的长度、直径、预应力大小等。

4. 分析锚杆（索）预应力对围岩的支撑作用，并探讨其作用原理。

5. 进行现场试验和数值模拟，探讨锚杆（索）耦合支护在高应力软岩地层中的适用性和支护效果。

6. 对现场试验和数值模拟的结果进行分析和总结，验证锚杆（索）耦合支护技术在高应力软岩地层中的可行性和优越性。

复杂地质条件下工作面回采巷道的支护方案研究和思考摘要：姚桥煤矿东三采区7上01采煤工作面回采巷道煤体节理发育、破碎，现有支护方案不能有效的控制围岩，两帮变形较大。

姚桥煤矿工程技术人员根据理论计算法和工程类比法结合多年煤矿生产实践经验提出的复杂地质条件下工作面回采巷道的支护方案，为类似地质条件矿井在支护方式选择和支护参数选取等方面提供了很好的借鉴。

关键词：回采巷道;支护理论;支护方案一、概况姚桥煤矿东三采区7上01采煤工作面为采区首采工作面，工作面标高-754.4～-864.1；地面标高+30.4～+33.7；平均煤厚5.26m；走向长度1416.9～1407.0；倾向长度200m；采面面积272886m²。

东三轨道下山采区掘进揭露煤层。

工作面煤层结构较复杂，工作面煤层整体呈宽缓褶曲构造，煤层产状：307°～323°∠12.0°～26.5°。

工作面溜子道共发育15条断层，溜子道东部及西部局部发育一层碳质泥岩夹矸，夹矸厚为0.5m。

煤层两极厚度2.90～7.50m，平均厚度5.26m，最薄处位于溜子道L13号点附近，最厚处位于材料道东部C25号点附近。

鉴于下山巷道揭露煤层情况来看，跟煤层段煤体节理发育、破碎，现有支护方案不能有效的控制围岩，两帮变形较大。

首采面掘进在即陈楼矿工程技术人员对下一步的支护方案提出了自己的思考和应对方案。

二、基于围岩强度、围岩应力以及承载结构的支护理论经典的锚杆支护理论以各种假说为基础，主要有悬吊理论法、冒落拱理论法、组合梁理论法、组合拱理论法等。

这些假说或以实验为基础，或以特定条件下的工程实践为依据，经简化从不同侧面反映了锚杆支护加固围岩的作用机理，较好地解决了稳定性较高的巷道锚杆支护问题，得到了广泛的承认及应用。

对于巷道支护设计原理，结合轨道下山掘进揭露煤层段巷道的工程地质条件和特点，从围岩强度、围岩应力以及承载结构等方面进行研究与分析。

大采高小煤柱回采巷道围岩控制机理研究目前，虽然对大采高小煤柱回采巷道围岩的稳定及控制技术进行了大量的研究，但不同矿井的工程地质条件相差甚大，一些研究结论并不是适合所有矿井。

本文通过理论分析大采高小煤柱回采巷道的围岩破坏机理和锚杆支护理论，研究了锚杆支护与巷道围岩的相互作用关系，得出巷道围岩控制机理和保持巷道围岩稳定的关键技术。

标签：大采高；回采巷道；围岩控制1 围岩破坏机理目前，在大采高小煤柱回采巷道围岩变形破坏特征方面主要有以下四个方面的研究结论：①小煤柱回采巷道要经受上下区段多次工作面采动的影响，因此回采巷道的围岩变形量将会比较大，并且同回采巷道的顶底板移近量相比，回采巷道的两帮移近量要大得多；②小煤柱回采巷道在靠近采空区一侧巷帮的变形量在回采巷道掘进期间要大于回采巷道在实体煤一侧的变形量；而在本区段回采工作面的推进过程中的规律同回采巷道掘进期间这一规律恰好相反；③因小煤柱回采巷道要经受多次工作面采动的影响，小煤柱回采巷道的矿压将会呈现出周期性变化的特点；④小煤柱回采巷道因受多次工作面采动的影响将会变得十分松散破碎，导致巷道围岩的受力状况十分复杂并出现应力分布不均匀的情况，进而造成巷道围岩承载能力比较差并且巷道维护十分困难[1]。

2 锚杆支护机理锚杆支护将锚杆杆体与一定范围内的巷道围岩锚固在一起形成承载能力更强的锚固体。

目前，有以下五种比较成熟的锚杆支护理论[2]：2.1 悬吊理论巷道围岩应力在巷道开掘后重新分布，一些强度较低的直接顶岩层将会随之发生松动和下沉，或者自身裂隙比较发育的岩层将会在巷道开挖失去支承后成为危险块体。

将锚杆在直接顶与老顶发生离层之前通过锚固力锚入顶板钻孔中，具有抗拉和抗剪特性的锚杆杆体将锚固范围内的不稳定岩层或危险岩体悬吊于其上方的稳定岩体中，起到一定的悬吊作用，从而达到维持巷道围岩稳定性的目的。

图1 锚杆悬吊作用示意图2.2 组合梁理论如果巷道上方强度较低的松软直接顶岩层厚度较大时，锚杆支护将不能通过锚杆端头的锚固作用直接将不稳定岩层或危险岩体悬吊于其上方的稳定岩体中，此时锚杆对巷道顶板的控制作用主要表现在两个方面：2.2.1 锚杆通过其端头和托盘施加挤压力于不稳定岩层上，达到增大锚杆支护范围内巷道上覆岩层间的摩擦系数，阻止直接顶不稳定岩层之间发生离层。