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浅谈煤矿开挖巷道锚杆支护参数合理选择 　　摘 要：对于开挖巷道的支护，我们可以根据岩体力学和锚杆支护原理，按照围岩松动圈理论和锚杆支护机理，结合围岩松动圈的分类与测定，针对不同围岩稳定条件，合理选择锚杆的支护参数。通过此思路选择锚杆支护参数，能实现既安全，又经济的支护效果。 关键词：开挖巷道；锚杆支护；围岩松动圈；性质；参数选择 中图分类号：U455.7+1 1 引言 近几年来，锚杆支护已是煤矿巷道主要的支护方式。要保障锚杆支护的安全和经济性，在选择锚杆支护时，关键问题就是如何正确的选择锚杆支护参数，以实现既经济合理，又能较好的达到支护效果的目的。在此，引入围岩松动圈和锚杆支护机理为基础理论，论述锚杆支护的参数选择问题。 2 围岩松动圈理论和锚杆支护机理 1）围岩松动圈理论。对于地下岩体来说，在开挖之前是处于原始应力平衡的状态，当开挖后这种平衡状态遭到破坏，由原来的单向应力状态变为双向应力状态，并在巷道周围产生了应力集中。而巷道的周边变为单向应力状态，此时径向应力σr下降为零，切向应力σt则集中。当围岩集中应力σt小于岩体强度时，围岩处于弹性变形状态；当围岩集中应力σt大于岩体强度时，则围岩就会产生破裂松动，并由巷道周边开始向深部发展，这种破裂松动深入围岩深部的距离则称为围岩松动区的厚度，这个破裂区也就常称为围岩松动圈。 2）锚杆支护机理。对于这类的开挖岩体，在现有的支护条件下，若试图采用支护手段来阻止围岩的松动破坏则是不可能的，而支护的作用只是限制围岩松动圈形成过程中破碎力所造成的有害变形。所以，采用锚杆支护，若要达到较好的支护效果，那么其锚杆的布置和参数就必须考虑松动圈内岩体的变形及破坏情况。锚杆支护的主要作用，也就是通过巷道周边的数根锚杆，使岩体互相挤压，从而形成一个接近原岩强度的组合承载结构，既锚固围岩的表层，防止冒落，又能利用岩体本身强度来实现稳定的支护效果。显然，锚杆支护参数的选择，必须适应围岩松动圈岩体的特性。确定松动圈的性质，才能以此为依据，正确、合理选择锚杆支护的基本参数。 3 围岩松动圈的分类与测定 根据上述围岩松动圈支护理论的分析可知，各个煤矿可根据具体实测资料来进行围岩的详细分类。通常情况下，将围岩分成三类，即稳定围岩（松动圈LP ≤40cm）、中等稳定围岩（40cm150cm）。 在被开挖巷道中，围岩松动圈是由围岩应力和围岩强度所决定的，由于各个煤矿的地质条件不同，而围岩松动圈的参数也不尽相同。因此，确定围岩松动圈的最好办法就是通过现场来实测。可采用围岩裂隙探测仪，并根据声波波速和振幅，做出巷道围岩岩体声速振幅变化曲线，这就可以很容易地确定松动圈的范围。对于采准巷道来说，其测站可以间隔50m以上设置，而每个测站要设几条测线，每个测线布置6～8个测孔。顶板测孔要垂直顶板的层理方向，其它测孔可以沿煤层倾斜方向来布置。测孔长度按煤层柱状图来确定，一般为2～3m。钻孔钻好后要用水将孔冲洗干净，并将探头插入钻孔内，并注水封闭后即可进行测试。其测试的实例布置，见图1、图2所示。 4 锚杆支护参数的合理选择 根据三种围岩的稳定类型和性质，分别可对不同情况下的锚杆参数选择与确定。 4.1 稳定围岩条件下的锚杆参数选择 由于松动圈围岩的自重有限，而锚杆将不起大的作用，所以，对于整体性较好、耐风化的围岩，可进行不支护，必要时可用单一的喷射混凝土来支护。如此处理，工程实践表明，其混凝土的最大厚度可以不超过20cm为宜。 4.2 中等稳定围岩条件下的锚杆参数选择 根据理论分析和实践表明，在中等稳定围岩条件下，围岩碎胀变形也比较明显，而围岩的收敛变形将使巷道岩体表层产生裂缝或破坏，所以必须用锚杆来控制其变形。锚杆锚固端为松动圈以外的岩体时，锚固端则位于塑性区，因此可采用悬吊理论来确定其锚杆的参数。这时，锚杆起到拉伸、挤压、加固的作用，从而使松动圈内岩体保持较为稳定的状态。 1）锚杆的长度确定方法。根据如下公式进行： L = LP+ L1+ L2 式中：L―――锚杆长度，m； LP ―――围岩松动圈厚度，m； L1―――锚杆锚入松动圈以外稳定围岩的深度，这里可取值0.2～0.3m； L2―――锚杆在巷道中外露长度，m。 2）锚杆间排距的确定。当选取锚杆间排距相等时，则锚杆锚固力应满足以下条件： Qmin≥LPD2?γ D≤[Qmin/（LPγ）]1/2 式中： D ―――锚杆的间排距，m； Qmin―――锚杆的最小锚固力，kN； γ―――围岩的重力密度值，kN/m3。 3）锚杆的直径确定。这里可以按照每根锚杆悬吊的岩石重量来计算锚杆的直径，其公式如下：