祁東煤礦1.2 Mta新井設(shè)計(jì)含5張CAD圖.zip

祁東煤礦1.2 Mta新井設(shè)計(jì)含5張CAD圖.zip,祁東煤礦1.2,Mta新井設(shè)計(jì)含5張CAD圖,祁東,煤礦,1.2,Mta,設(shè)計(jì),CAD 專題部分 煤礦深井巷道礦壓顯現(xiàn)及其控制 李旭光 江蘇徐州，中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，221116 摘要：我國國有大中型煤礦開采深度每年約以8~12 m的速度向深部增加，一些老礦區(qū)和缺煤礦區(qū)相繼進(jìn)入深部開采階段。開采深度的加大后，巖體應(yīng)力將急劇增加，地溫升高，巷道圍巖破碎嚴(yán)重，塑性區(qū)、破碎區(qū)范圍很大，蠕變嚴(yán)重。采用工字鋼、架棚等被動(dòng)支護(hù)技術(shù)已不能有效的控制巷道的變形，采用高強(qiáng)度樹脂錨固以及注漿錨桿錨固力大、錨固及時(shí)，能主動(dòng)地將支撐載荷作用到巷道周邊，對圍巖施加徑向力，改善圍巖結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)巷道或硐室周邊圍巖穩(wěn)定性，充分發(fā)揮圍巖的自身承載能力，取得了良好的支護(hù)效果。 關(guān)鍵詞：深井巷道；礦壓顯現(xiàn)；圍巖應(yīng)力；礦壓控制；錨桿 1 引言 巷道變形破壞嚴(yán)重，維護(hù)困難時(shí)煤礦深井開采主要和共同問題之一。巷道礦壓顯現(xiàn)隨采深增加而增加，一般在采深超過600~700m之后軟巖條件下采深在500m左右，井下巷道開始出現(xiàn)深井開采的巷道礦壓顯現(xiàn)特征。隨著開采深度增加，礦壓顯現(xiàn)特征愈加明顯。 我國是世界產(chǎn)煤大國，同樣也是用煤大國。我國煤炭儲(chǔ)量大部分埋藏在深部，埋深大于600 m和1000 m 的儲(chǔ)量分別占到73.19 % 和53.17 %。而隨著開采深度的加大，巷道周邊圍巖應(yīng)力呈近似線性關(guān)系的增長，巷道圍巖變形少則幾百毫米，多達(dá)1.0~2.0 m。巷道在服務(wù)期間需要進(jìn)行不斷的維護(hù)與返修，特別是它們的兩類或三類的復(fù)合型，問題更為突出。嚴(yán)重時(shí)，在巷道掘進(jìn)或使用期間將會(huì)在巷道中引發(fā)煤與瓦斯突出，甚至巖爆等動(dòng)力災(zāi)害，嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)。這不但造成巷道支護(hù)成本高，而且造成煤炭資源開采的極端困難，嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn)。在深部巷道中使用錨桿支護(hù)技術(shù)，錨桿通過徑向和切向錨固力的作用，對圍巖施加圍壓，將圍巖由單向、雙向受力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為雙向、三向受力狀態(tài)，提高圍巖的穩(wěn)定性。錨桿貫穿圍巖中的弱面，切向錨固力改善了圍巖的力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而有效地控制巷道變形。 1.1課題的提出及意義 中國是個(gè)煤炭大國，在我國的一次能源的生產(chǎn)和消費(fèi)構(gòu)成中，煤炭所占的比重約為 2/3，2007 年的全國煤炭產(chǎn)量為 25.5 億噸，由于全國對煤炭的需求量增加迅速特別是電煤，缺口仍有 6000 萬噸左右，新成立的國家能源局局長張國寶表示在 2009 年要增加煤炭的產(chǎn)量，加緊審批一批大型煤礦的建設(shè)。我國正處于經(jīng)濟(jì)的快速增長時(shí)期，一次能源生產(chǎn)量和消費(fèi)量均超過世界總量的 10%；其中，煤炭生產(chǎn)量和消費(fèi)量約占世界的 30%，且我國是個(gè)貧油氣富煤的國家，煤炭資源豐富，但我國煤炭總儲(chǔ)量的70%以上埋藏在600m以下，更有29500萬億噸，埋藏在1000m以下，占總儲(chǔ)量的 53%，煤炭資源從淺部開始開采，經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間，淺部資源日益枯竭，國內(nèi)外都陸續(xù)進(jìn)入深部資源的開采，煤礦深井開采是世界上大多數(shù)主要采煤國目前與將來面臨的亟待解決的問題。率先進(jìn)入深部開采是金屬礦山，早在本世紀(jì)初，南非金礦的開采深度就已超過 2000m。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國外開采超過千米的金屬礦山有 80 多座，其中南非就有 40 多座礦井開采深度超過 1000m，其中一半多已達(dá) 2000～3000m，如埃蘭茲蘭（Elandsrand）金礦、斯坦總統(tǒng)（President Steyn）金礦和博克斯堡（Boksburg）金礦等開采深度均已超過 3000m，而全世界開采深度最大的地下礦山—卡里頓維爾（Caritonvill）金礦（南非第三大金礦）—的開采深度已超過 4000m。除南非以外，加拿大、美國和印度等國非煤地下礦山的開采深度最大的也達(dá)到了 2000～3000m，如美國的加利納（Galena）銀鉛礦、加拿大的克來頓（Creighton）鎳礦和印度的錢皮恩里夫（Champion Reef）金礦和科拉爾（Kolar）金礦等。 建國初期統(tǒng)配煤礦產(chǎn)量中，約有 40%是從深度 200m 以內(nèi)的礦井中采出，而近80%的煤炭是從深度為 400m 以內(nèi)的礦井采出。國有重點(diǎn)煤礦的生產(chǎn)的礦井，目前多數(shù)還是淺井和中深井，其百分比分別為 50.08%和 45.74%，而深礦井僅占 4.2%。根據(jù) 1997 年初的統(tǒng)計(jì)，國有重點(diǎn)煤礦的生產(chǎn)礦井中，目前采深已超過-800m 的礦井中有 25 處，其分布在開灤、北京、雞西、沈陽、撫順、新汶、徐州、淮南和長廣等開采歷史長的老礦區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)[34-36 ]，目前我國許多礦區(qū)的開采深度都己超過了 600m～800m,深度超過千米的礦井就有數(shù)十個(gè)，最大的開采深度己接近 1200m。如沈陽礦務(wù)局彩屯煤礦（1197m）,開灤趙莊煤礦（1159m），徐州張小樓煤礦（1100m），北票冠山煤礦（1059m），北京門頭溝煤礦（1008m）等。此外，新汶礦區(qū)的大部分煤1礦己進(jìn)入深部開采，平均開采深度達(dá)-900m 以上，如孫莊煤礦（1055m）,華豐煤礦（1070m）?？梢灶A(yù)計(jì)，隨著對煤炭需求量的不斷增加，我國將有更多煤礦進(jìn)入 1000m以下深度開采。按采深統(tǒng)計(jì)，國有重點(diǎn)煤礦生產(chǎn)礦井多數(shù)是中深礦井，其礦井接近47%，深礦井的比重也增長到近24%，并有5.01%的礦井采深超過1200m。今后的總發(fā)展趨勢是淺井（小于 400m）的數(shù)目將大為減少，中深礦井（400～-800m）的數(shù)目明顯增加，深礦井（800～1200m）的數(shù)目成倍增長，并將出現(xiàn)更多的特深礦井（大于 1200m），礦井的平均開采深度也將進(jìn)一步增大至 630 m 左右。隨著礦井開采逐漸向深部發(fā)展，在淺部呈現(xiàn)中硬巖變形破壞特征的工程巖體，進(jìn)入深部后轉(zhuǎn)化為高應(yīng)力軟巖，礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，巷道位移顯著增大，支架損壞嚴(yán)重，巷道返修量劇增，巷道維護(hù)變得異常困難，深部采場與巷道圍巖穩(wěn)定性控制已成為煤礦開采面臨的重大課題之一，引起了世界各國采礦界的高度重視。另外深部高地壓導(dǎo)致沖擊地壓危險(xiǎn)加大，瓦斯涌出量增加以及地溫升高等一系列新問題，深井開采問題是采礦界面臨的一個(gè)重要課題。 礦井進(jìn)入到深部開拓和生產(chǎn)階段后，由于各種因素的影響，地質(zhì)條件會(huì)變得異常惡化。隨著高地應(yīng)力、高滲透壓力和高地溫的影響越來越突出，相應(yīng)的也會(huì)給地下工程即圍巖穩(wěn)定與施工安全也會(huì)帶來一系列的難題。 深部開采由于地應(yīng)力的普遍升高，導(dǎo)致深部巷道的圍巖在承壓強(qiáng)度和變形性質(zhì)上與淺部圍巖相比存在著顯著的差異。處在淺部的圍巖大部分都處在彈性應(yīng)變的狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生較大的變形而失穩(wěn)。但是進(jìn)入到深部開拓以后，圍巖體內(nèi)的地應(yīng)力會(huì)明顯地升高，這必然會(huì)導(dǎo)致圍巖體內(nèi)所賦存的高地應(yīng)力和自身低強(qiáng)度之間產(chǎn)生突出矛盾，并且也會(huì)使巖體內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)由三向變成二向。隨著巷道的開挖，重新形成的二次應(yīng)力場中的應(yīng)力將會(huì)高度集中，進(jìn)而導(dǎo)致近表的圍巖受到超過圍巖自身強(qiáng)度的剪切力。巷道圍巖體將會(huì)很快地發(fā)生由表及里的破裂碎脹和塑性擴(kuò)容現(xiàn)象，這樣勢必會(huì)出現(xiàn)大變形進(jìn)而使整體進(jìn)入到失穩(wěn)狀態(tài)。 隨著礦山開采深度的增加，地下水的滲透壓力也會(huì)相應(yīng)地增大。隨著巷道的開挖，近表圍巖內(nèi)孔隙水的壓力將會(huì)大幅地降低，與此形成鮮明對比的是巷道近場圍巖內(nèi)的有效應(yīng)力將會(huì)迅速地增大，致使巷道圍巖體內(nèi)的應(yīng)力很快超過巖體本身的額定強(qiáng)度，從而加速了巷道表層圍巖的破壞失穩(wěn)現(xiàn)象向巷道深部圍巖蔓延的趨勢?？紤]到我國大部分含煤地層的巖石主要為泥質(zhì)膠結(jié)狀態(tài)，當(dāng)遇到水體侵蝕后必然會(huì)發(fā)生軟化松散，使其物理力學(xué)性質(zhì)更趨于弱化而有些深井巷道圍巖的巖石中含有少量薪土礦物如:蒙脫石，遇水將會(huì)發(fā)生迅速地膨脹破裂。以上情況如果處理不好都會(huì)對圍巖穩(wěn)定帶來不利的影響。 2 開采深度與巷道圍巖的變形關(guān)系 2.1中國的研究 開采深度對巷道圍巖的影響十分復(fù)雜，除與巷道的圍巖性質(zhì)密切相關(guān)外，如受采動(dòng)影響的巷道，則與護(hù)巷方式和周圍采動(dòng)狀況等也有密切關(guān)系。根據(jù)我國的研究成果，可得開采深度與巷道維護(hù)之間的一般關(guān)系如下： （1）巖體的原巖應(yīng)力即上覆巖層重量，是在巖體內(nèi)掘巷時(shí)巷道圍巖出現(xiàn)應(yīng)力集中和周邊位移的基本原因。因此，隨開采深度增加，必然會(huì)引起巷道圍巖變形和維護(hù)費(fèi)的顯著增長。 （2）巷道的圍巖變形量或維護(hù)費(fèi)用隨采深的增加近似的呈線性關(guān)系關(guān)系增長。 （3）巷道圍巖變形和維護(hù)費(fèi)用隨開采深度的增長的幅度，與巷道圍巖性質(zhì)有密切關(guān)系，圍巖愈松軟，巷道變形隨采深增長愈快，反之，圍巖愈穩(wěn)定，巷道變形隨采深增長愈慢。 （4）巷道圍巖變形和維護(hù)費(fèi)用的增長率還與巷道所處位置及護(hù)巷方式有關(guān)，開采深度對卸壓內(nèi)的巷道影響最小，對位于煤體內(nèi)巷道及位于煤體-煤柱內(nèi)巷道的影響次之，對兩側(cè)均已采空的巷道影響最大。 2.2德國的研究 （1） 德國提出掘巷引起的圍巖移近量與開采深度和巷道底板巖層強(qiáng)度之間的關(guān)系為： （2-1） 式中：——掘巷引起的圍巖變形量占巷道原始高度的百分率，%； ——巖層壓力，，Mpa； ——地板巖層的單軸抗壓強(qiáng)度，Mpa。 圖2-1 移近量與巖石壓力p（深度H）和底板巖層強(qiáng)度的關(guān)系 1-砂巖（=97 Mpa）；2-頁巖（45 Mpa）；3-軟巖（28 Mpa）；4-煤（14 Mpa） 利用該式計(jì)算結(jié)果如圖1所示，由此可見，掘巷引起的圍巖變形隨開采深度的增加而增長，其增長率與巷道圍巖性質(zhì)有關(guān)。開采深度每增加100 m，在煤層（=14 Mpa）中掘進(jìn)，圍巖移近量增加8.9%；在軟巖（=28 Mpa）中增加6.3%；在頁巖（=45 Mpa）中增加5%；在砂巖（=97 Mpa）增加3.4%。同時(shí)取=0，可以知道在掘巷過程中引起圍巖明顯變形的臨界深度，在煤層中為512 m，軟巖中為732 m，頁巖中為930 m，砂巖中為1360 m。 （2）德國埃森采礦中心還對100條前進(jìn)式開采的采準(zhǔn)巷道進(jìn)行了系統(tǒng)觀測，得出巷道圍巖移近量占巷道原始的高度的百分率與開采深度關(guān)系式為： （2-2） 既開采深度每增加100 m，回采巷道圍巖移近量占原始高度的百分率增加6.6%，與上述統(tǒng)計(jì)值相似。礦井開采深度由300 m增加到800 m時(shí)，移近量要增加1000余mm，巷道從較易維護(hù)變?yōu)殡y以維護(hù)，可見開采深度對巷道礦壓顯現(xiàn)的影響之大。 2.3前蘇聯(lián)的研究 前蘇聯(lián)對礦井開采深度與巷道穩(wěn)定性的關(guān)系進(jìn)行過大量研究，認(rèn)為深部巷道礦壓顯現(xiàn)的一個(gè)主要特點(diǎn)是在巷道掘進(jìn)時(shí)就呈現(xiàn)圍巖強(qiáng)烈變形，且在掘進(jìn)后圍巖長期流變，使巷道支架承受很大壓力。淺部開采時(shí)表現(xiàn)不明顯的掘巷引起的圍巖變形，在深部開采時(shí)顯現(xiàn)十分強(qiáng)烈。根據(jù)在頓巴斯礦區(qū)進(jìn)行的大量巷道礦壓觀測，提出了深部巷道掘進(jìn)初期圍巖移近量的計(jì)算公式為： （2-3） （2-4） 式中：、——頂板、兩幫在掘進(jìn)后t時(shí)間內(nèi)的位移量，cm； ——時(shí)間，d； 、——頂板、兩幫作用在支架上的壓力，kN/m2； ——巖石容重，kN/m3； ——巷道所處的深度，m； ——巖石單軸抗壓強(qiáng)度，kPa； ——尋求常數(shù)時(shí)引入的單軸抗壓強(qiáng)度，3000kPa； ——巷道所處的深度，cm； ——巷道高度，cm。 由此可以看出隨著開采深度的增加，維護(hù)時(shí)間的增長，巷道變形將逐漸增加，維護(hù)也將越來越困難。前蘇聯(lián)學(xué)者舍斯勒夫斯基認(rèn)為，當(dāng)<0.3時(shí)，既開采深度相對比較小或圍巖強(qiáng)度相對比較大時(shí)，開采深度對巷道圍巖變形影響較小，反之，圍巖穩(wěn)定性系數(shù)愈大，開采深度對巷道圍巖變形的影響就也愈大。 3 礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn) 隨著地下開采深度的增加，原巖地應(yīng)力越來越大，原巖應(yīng)力主要取決于巖層的自重，巷道原巖應(yīng)力的增加與礦井的開采深度呈線性關(guān)系，所以采深越大，原巖應(yīng)力越大，深部巷道開掘以后，除受到原巖應(yīng)力的作用外，同時(shí)還受到開挖引起的應(yīng)力集中。深部巷道礦壓顯現(xiàn)的特點(diǎn)主要有： （1）巷道的圍巖應(yīng)力通常都超過巷道的圍巖強(qiáng)度，尤其是遠(yuǎn)高于煤層巷道和軟巖巷道的圍巖強(qiáng)度，所以無論是礦井主要大巷還是采準(zhǔn)巷道，以及巷道是否受到來動(dòng)影響，礦壓顯現(xiàn)都比較強(qiáng)烈； （2）巷道不僅在掘進(jìn)和回采過程中，因應(yīng)力擾動(dòng)而引起圍巖急劇變形，而且在應(yīng)力重新分布趨向穩(wěn)定后，仍持續(xù)不斷地流變； （3）圍巖性質(zhì)和結(jié)構(gòu)對巷道礦壓顯現(xiàn)的影響程度隨著采深的增加而增大； （4）深部巷道壓力具有來壓迅猛，圍巖變形和壓力大，且巷道四周同時(shí)來壓，以及底板臌起強(qiáng)烈等特點(diǎn)。隨采深加大，巷道底板更易于臌起，而且底臌量在頂?shù)装逡平恐兴嫉谋戎卦絹碓酱蟆? 3.1深部開采圍巖力學(xué)特征 淺部巖體多數(shù)處于彈性應(yīng)力狀態(tài)，但進(jìn)入深部以后在高地應(yīng)力以及采掘擾動(dòng)力等的作用下,淺部表現(xiàn)為普通堅(jiān)硬的巖石在深部可能出現(xiàn)大變形、難支護(hù)的軟巖特征，即多數(shù)深部巖體處于塑性、粘塑性、流變的潛在破壞狀態(tài)下。在深部下巷道一旦被開挖，巖體原有的三向平衡應(yīng)力狀態(tài)被打破，很快產(chǎn)生碎脹變形破壞，造成巷道周邊破碎巖體增多、巷道支護(hù)困難等一系列問題，導(dǎo)致災(zāi)害事故增多，如大面積來壓、冒頂、大變形且長期處于流變狀態(tài)、沖擊地壓等，明顯不同于淺部巖體表現(xiàn)出來的力學(xué)特性。由此說明深部巷道圍巖的物理環(huán)境和力學(xué)特性較淺部發(fā)生了較大變化，主要是由于進(jìn)入深部以后，多數(shù)巷道受“三高”和“一擾動(dòng)”的作用，使深部巷道圍巖的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了明顯變化，從而表現(xiàn)出其特有的力學(xué)特征現(xiàn)象，主要包括以下幾個(gè)方面： （1）圍巖應(yīng)力場具有分區(qū)破裂特征 淺部巷道圍巖狀態(tài)通常可分為塑性破裂區(qū)、彈性區(qū)和原巖力區(qū)三個(gè)區(qū)域，其本構(gòu)關(guān)系可以采用彈塑性力學(xué)理論進(jìn)行推導(dǎo)求解。然而研究表明，深部巷道圍巖產(chǎn)生膨脹帶和壓縮帶（或稱為破裂區(qū)和未破壞區(qū)）交替出現(xiàn)的情形，而且其寬度按等比數(shù)列遞增，這一現(xiàn)象被稱為分區(qū)（區(qū)域）破裂化現(xiàn)象（據(jù)E.L.Shemyakin）。因此，深部巷道圍巖應(yīng)力場更為復(fù)雜。 （2）圍巖的大變形和強(qiáng)流變性特性 研究表明，進(jìn)入深部后巖體變形具有完全不同的趨勢，一種是巖體表現(xiàn)為持續(xù)的強(qiáng)流變性，即不僅變形量大，而且具有明顯的“時(shí)間效應(yīng)”，如煤礦中有的巷道20余年底膨不止，累計(jì)底膨量達(dá)數(shù)十米。Malan等通過對南非金礦深部圍巖的流變特性的系統(tǒng)研究得出巷道圍巖最大月位移量達(dá)500mm。另一種是巖體已不再具有承載特性，但事實(shí)上它仍然具有承載和再次穩(wěn)定的能力，生產(chǎn)中借助這一特性將巷道布置在破碎巖（煤）體中，如沿空掘巷。 （3）動(dòng)力響應(yīng)的突變性 淺部巖體破壞通常表現(xiàn)為一個(gè)漸進(jìn)過程，具有明顯的破壞前兆（變形加?。畈繋r體的動(dòng)力響應(yīng)過程往往是突發(fā)的、無前兆的突變程，具有強(qiáng)烈的沖擊破壞性，宏觀表現(xiàn)為巷道頂板或周邊圍巖的大范圍的突然失穩(wěn)、坍塌。 （4）深部巖體的脆性——延性轉(zhuǎn)化 實(shí)驗(yàn)研究表明，巖石在不同圍壓條件下表現(xiàn)出不同的峰后力學(xué)特性，最終破壞時(shí)應(yīng)變值也不同。在淺部（低圍壓）開采中巖石破壞以脆性為主，通常沒有或僅有少量的永久變形或塑性變形，而進(jìn)入深部開采以后，由于巖體處于“三高”和“一擾動(dòng)”的作用環(huán)境之中，表現(xiàn)出的實(shí)際是其峰后強(qiáng)度特性。在高圍壓作用下，巖石可能轉(zhuǎn)化為延性，破壞時(shí)其永久變形量通常較大。因此，隨著開采深度的增加巖石已由淺部的脆性力學(xué)響應(yīng)轉(zhuǎn)化為深部潛在的延性力學(xué)響應(yīng)行為。 正是由于深部采場圍巖的這些特有的力學(xué)現(xiàn)象，使其在宏觀上表現(xiàn)出與淺部開采不同的礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面； （1）礦壓顯現(xiàn)劇烈 試驗(yàn)研究表明，巖塊的強(qiáng)度隨深度的增加而有所提高，但是，進(jìn)入深部開采以后覆巖的自重應(yīng)力和地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力隨著開采深度增加的幅度遠(yuǎn)大于巖塊強(qiáng)度隨深度的增加值，而且深部工程往往受采掘擾動(dòng)復(fù)雜疊加支承壓力影響，受其影響巷道周邊圍巖應(yīng)力高達(dá)數(shù)倍巖體強(qiáng)度，致使圍巖松軟破碎、變形嚴(yán)重，并易發(fā)生破壞性沖擊地壓，給巷道的維護(hù)帶來極大困難。 （2）圍巖變形量大、破壞程度嚴(yán)重 深部巷道因埋深大，相應(yīng)的圍巖自重應(yīng)力大，而且在深部巖層結(jié)構(gòu)、節(jié)理、裂隙較淺部發(fā)育，構(gòu)造應(yīng)力十分突出、巷道圍巖壓力大，由此致使巖體破碎、難以支護(hù)，而且支護(hù)成本不斷增加。國內(nèi)外開采實(shí)踐表明，開采深度為800～1000m時(shí)，巷道變形量達(dá)1000～1500mm，甚至更大。深部開采巷道的返修率在40%～80%，另據(jù)有關(guān)資料分析，近十年，巷道支護(hù)成本增加了1.4倍，巷道返修量占整個(gè)巷道掘進(jìn)量的40%。 （3）破壞范圍大 淺部巷道圍巖在臨近破壞時(shí)往往具有加速變形的前兆，據(jù)此可以進(jìn)行預(yù)報(bào)并采取相應(yīng)的控制對策，而且其破壞一般局限于某一局部范圍。與淺部不同的是，深部巷道圍巖的破壞前兆不明顯，具有突發(fā)性，預(yù)測預(yù)報(bào)工作十分困難，而且破壞往往大面積的發(fā)生，具有區(qū)域性，如巷道發(fā)生大面積的冒頂跨落等災(zāi)害。 3.2圍巖的穩(wěn)定性主要影響因素 深部開采條件下巷道開挖后圍巖變形破壞，圍巖的穩(wěn)定性是與圍巖本身的完整性和強(qiáng)度相關(guān)的，也受外部的應(yīng)力狀態(tài)的影響，所以對于圍巖的穩(wěn)定性控制必須從內(nèi)因?qū)傩院屯獠孔饔萌胧址治觥? 圍巖穩(wěn)定性影響因素分析：煤礦進(jìn)入深部開采后，地質(zhì)條件惡化，破碎巖體增多、地應(yīng)力增大、水頭壓力和涌水量加大、地溫升高，導(dǎo)致深部巷道圍巖穩(wěn)定性控制與支護(hù)的難度加大、作業(yè)環(huán)境惡化，生產(chǎn)成本急劇增加，對深部資源開采提出了一系列課題，就影響巷道圍巖穩(wěn)定性影響因素而言，可概括為以下幾方面： （1）圍巖賦存環(huán)境影響 巷道圍巖穩(wěn)定性與圍巖自身的地質(zhì)成因及其所處的地質(zhì)環(huán)境關(guān)系密切。巷道圍巖穩(wěn)定是巖石強(qiáng)度、巖體的完整性及結(jié)構(gòu)面狀態(tài)、地下水作用、地溫以及地應(yīng)力狀態(tài)等共同作用的結(jié)果。進(jìn)入深部開采以后，雖然圍巖強(qiáng)度有所提高，但所賦存的地質(zhì)條件惡化，礦山壓力增大，在強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)地區(qū)，存在較大的殘余構(gòu)造應(yīng)力而且?guī)r體工程地質(zhì)特性較差，對巷道的穩(wěn)定性有著重要的影響，同時(shí)由于深度的增加，水頭壓力增大，圍巖體滲透壓力增大，巖體強(qiáng)度降低，給巷道圍巖穩(wěn)定與施工安全控制提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。 （2）開挖擾動(dòng)影響 a）巷道掘進(jìn)開挖影響。在巷道開始掘進(jìn)時(shí)，破壞了原巖應(yīng)力的平衡狀態(tài)，巷道掘進(jìn)斷面輪廓內(nèi)巖石支撐的巖層壓力不斷地施加在巷道圍巖上，巷道周邊徑向應(yīng)力減小，圍巖產(chǎn)生切向應(yīng)力集中，深部原巖應(yīng)力因應(yīng)力集中產(chǎn)生的巨大應(yīng)力，與巷道周邊處于單向或近似雙向應(yīng)力狀態(tài)的巷道圍巖強(qiáng)度之間的極大反差，使巷道周邊的圍巖遭到破壞，應(yīng)力不斷向巷道深部轉(zhuǎn)移，遠(yuǎn)離巷道周邊的圍巖應(yīng)力逐漸接近原巖應(yīng)力狀態(tài)。隨著時(shí)間的推移和巷道圍巖應(yīng)力狀態(tài)的調(diào)整，巷道圍巖最終將達(dá)到新的應(yīng)力平衡狀態(tài)。 進(jìn)入深部開采后，在淺部選取的掘進(jìn)參數(shù)己不適用于深部，爆破掘進(jìn)對淺部圍巖造成的影響難以對巷道圍巖穩(wěn)定造成影響，而在深部則對巷道圍巖的影響變得十分敏感，爆破參數(shù)不合理會(huì)直接導(dǎo)致巷道圍巖失穩(wěn)破壞。深部巷道圍巖動(dòng)力現(xiàn)象較淺部明顯增加，煤、瓦斯突出現(xiàn)象增加。這些因素都直接影響巷道圍巖穩(wěn)定。 b）開采擾動(dòng)影響。礦體開采過程中，會(huì)形成應(yīng)力集中和采動(dòng)動(dòng)壓，使礦體一定范圍內(nèi)的巷道圍巖應(yīng)力增加，造成巷道在這種高應(yīng)力或者動(dòng)壓的影響下大面積破壞和維護(hù)困難，進(jìn)入深部開采后，采礦擾動(dòng)對巷道圍巖影響變得更加強(qiáng)烈。 c）開挖支護(hù)。進(jìn)入深部開采后，巷道圍巖由淺部的彈性、彈塑性變形向深部的塑性、塑性流變變形發(fā)展，巷道圍巖變形量增大，變形速率加快。如果開挖后支護(hù)不及時(shí)、不到位、支護(hù)體強(qiáng)度低，不能有效地改善和恢復(fù)或部分恢復(fù)巷道周邊圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，都會(huì)造成深部巷道圍巖失穩(wěn)破壞。 深井回采巷道礦壓顯現(xiàn)：運(yùn)輸平巷和單巷掘進(jìn)的回風(fēng)平巷變行分區(qū)，其在服務(wù)期間的變形規(guī)律圖3-1顯示： 圖3-1 深井單巷回采巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 --掘巷引起的附加變形量；--掘巷影響后原巖應(yīng)力或側(cè)向固定支承壓力作用下穩(wěn)定的變行速度； u本—本工作面移動(dòng)支承壓力作用下的變形量 某礦煤層運(yùn)輸平巷的變形（兩幫移近量具有相似規(guī)律）如下圖3-2： 圖3-2 煤層平巷的變形規(guī)律 4 深井回采巷道礦壓控制 回采巷道圍巖變形隨采深增加而增加是不可避免的，回采巷道礦壓控制的目的就是在服務(wù)期間內(nèi)變形量較小，在滿足生產(chǎn)和保證安全的前提下減少維修量和維修次數(shù)。 巷道圍巖控制是指控制巷道圍巖的礦山壓力和周邊位移所采取措施的總和。其基本原理是：人們根據(jù)巷道圍巖應(yīng)力、圍巖強(qiáng)度以及它們之間的相互關(guān)系，選擇合適的巷道布置和保護(hù)劑支護(hù)形式。降低圍巖應(yīng)力，增加圍巖強(qiáng)度，改善圍巖受力條件和賦存條件，有效地控制圍巖的變形和破壞。圍繞降低巷道圍巖應(yīng)力，增加圍巖強(qiáng)度，改善圍巖賦存條件和賦存環(huán)境，巷道圍巖的控制方法可歸納為巷道布置和巷道保護(hù)及支護(hù)兩方面的內(nèi)容。 在理論研究以及工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上總結(jié)出，進(jìn)行礦壓控制方式基本有： （1）縮短回采巷道的服務(wù)時(shí)間。盡可能提高掘進(jìn)、設(shè)備安裝和采煤的速度；同一工作面必須使用的巷道同時(shí)掘出； （2）改善和加強(qiáng)超前支護(hù)。隨著采深的增加，超前支護(hù)距離應(yīng)增大。 （3）適當(dāng)加大斷面。 （4）基本支護(hù)建議。在條件適合的條件下應(yīng)盡量擴(kuò)大錨噴、錨網(wǎng)和錨帶的支護(hù)范圍，以其達(dá)到加強(qiáng)圍巖自重承載能力、改善圍巖自身力學(xué)特性、提高掘進(jìn)速度、加大凈斷面和減輕工人勞動(dòng)量的目的。在三軟煤層條件下宜使用U型鋼和錨網(wǎng)支護(hù)聯(lián)合支護(hù)。 （5）通過鉆孔卸壓、切槽卸壓、寬面掘巷卸壓以及在巷旁留專門的卸壓空間等方法，使巷道圍巖受到某種形式的不同程度的卸載，將本該作用于巷道周圍的集中載荷，轉(zhuǎn)移到離巷道較遠(yuǎn)的新支承區(qū)，達(dá)到降低圍巖應(yīng)力的圍巖應(yīng)力的目的。 （6）采用圍巖鉆孔注漿、錨桿支護(hù)、錨索支護(hù)、巷道周邊噴漿、支護(hù)壁后充填、圍巖疏干封閉等方法，增高圍巖強(qiáng)度，優(yōu)化圍巖受力條件和賦存環(huán)境。 （7）架設(shè)支架對圍巖施加徑向力，既支撐松動(dòng)塌落的巖石，又能加大巷道的圍壓，保持圍巖三向受力狀態(tài)，提高圍巖強(qiáng)度，限制塑性變形區(qū)和破裂區(qū)的發(fā)展。根據(jù)巷道不同時(shí)期的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，巷道支護(hù)可分為巷內(nèi)基本支架支護(hù)、巷內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)、巷旁支護(hù)、聯(lián)合支護(hù)四種形式。 本專題部分著重研究巷道支護(hù)的方法進(jìn)行圍巖控制。 4.1煤礦深部巷道圍巖分級研究及支護(hù)參數(shù)的初步確定 4.1.1圍巖分類的理論基礎(chǔ) 現(xiàn)階段所采用的圍巖分類方法有單項(xiàng)指標(biāo)分類法、多項(xiàng)指標(biāo)分類法和多種因素綜合單一指標(biāo)分類法等多種。而圍巖分類方法的科學(xué)性及適用性的程度，應(yīng)該從不同的角度去檢驗(yàn)，分類理論基礎(chǔ)不同適用的條件也就不同，其中分類方法應(yīng)用方便的程度也要考慮到。 考慮到圍巖巖體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和物理力學(xué)性質(zhì)的多變性，從近幾年來巷道圍巖支護(hù)理論的研究和發(fā)展現(xiàn)狀來看，還很難通過理論分析的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方法來定量計(jì)算支護(hù)時(shí)所需的荷載大小。但是通過多年的理論和實(shí)踐研究，對影響巷道圍巖穩(wěn)定性的各方面因素己經(jīng)達(dá)成了一定的共識。 所謂科學(xué)的巖體分類分級方法，應(yīng)能夠綜合考慮影響巷道圍巖穩(wěn)定性的多個(gè)方面的因素。其中所依據(jù)的分類指標(biāo)是否考慮全面，直接關(guān)系到圍巖分類分級的可靠性。目前國內(nèi)外現(xiàn)有的各種圍巖分類分級方法都能從不同的角度描述影響圍巖體穩(wěn)定的各個(gè)因素，但是由于支護(hù)理論的差異，在選取分類指標(biāo)和確定權(quán)值時(shí)還是會(huì)有所不同。例如:普氏圍巖分類法視頂板冒落拱內(nèi)巖石的重量為支護(hù)荷載;工程巖體圍巖分類法則把重點(diǎn)放在關(guān)于地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征和巖體強(qiáng)度對圍巖穩(wěn)定性的影響上，把結(jié)構(gòu)面發(fā)育的程度和巖塊的強(qiáng)度作為分類的依據(jù)。這些分類法都沒能詳細(xì)、全面地考慮原巖應(yīng)力場對巷道圍巖的作用，因而其適用范圍就只能被限制在原巖應(yīng)力程度普遍較低的工況條件下。 根據(jù)多年的理論和實(shí)踐研究，國內(nèi)外學(xué)者對原巖應(yīng)力是圍巖穩(wěn)定性分類需要考慮的主要因素己經(jīng)達(dá)成共識，但由于現(xiàn)階段技術(shù)水平有限，很難對其進(jìn)行測量，怎樣準(zhǔn)確地判斷其對圍巖的影響程度是現(xiàn)有分類分級方法普遍存在的問題?？v觀現(xiàn)有關(guān)于原巖應(yīng)力的分析和處理方法，大多還只能采用定性描述的方法，如低應(yīng)力區(qū)、高應(yīng)力區(qū)等，因而在應(yīng)用到工程實(shí)際中時(shí)難度往往很大。 4.1.2存在的問題 現(xiàn)在擁有的各種分類分級方法目前雖然分別在相關(guān)部門的不同工程情況下取得了一定的應(yīng)用，但大都存在著兩個(gè)方面的問題: （1）對分類指標(biāo)定性的描述較多，對原始參數(shù)準(zhǔn)確定量還是比較困難，如原巖應(yīng)力的大小、風(fēng)化的程度，水的影響等; （2）多項(xiàng)指標(biāo)分類方法中各項(xiàng)因素權(quán)值的確定普遍存在很大的不確定性，雖然有定量的指標(biāo)，但這些定量的指標(biāo)往往是人為地選取的，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)較多，需要依靠現(xiàn)有的支護(hù)理論對圍巖穩(wěn)定性的影響因素進(jìn)行科學(xué)、客觀的抽象和歸納，從而合理確定多項(xiàng)指標(biāo)分類方法中各影響因素的權(quán)值范圍，尤其是要考慮到煤礦深部巷道圍巖特殊性。 因此，對于我國煤礦深部巷道穩(wěn)定性的評價(jià)、支護(hù)的設(shè)計(jì)和施工來說現(xiàn)有的分類方法己經(jīng)不具有指導(dǎo)實(shí)踐的意義。因而，需要有針對性的研究煤礦深部巷道圍巖穩(wěn)定性分類分級的標(biāo)準(zhǔn)體系。 4.2煤礦深部巷道圍巖分級 近些年來，通過對各個(gè)典型礦區(qū)的深部巷道進(jìn)行現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查、原位地應(yīng)力測試，巷道圍巖的超聲波測試和對各種地質(zhì)條件下的煤礦巷道圍巖穩(wěn)定性分析研究，我國學(xué)者通過參照國標(biāo)煤礦錨噴支護(hù)圍巖分類方法與行標(biāo)煤礦錨噴支護(hù)的巷道圍巖分類力一法，并在綜合考慮巷道圍巖堅(jiān)硬完整的程度、結(jié)構(gòu)面及充填物的性質(zhì)、各個(gè)巷道橫斷面上的原巖應(yīng)力分布規(guī)律及無支護(hù)情況下巷道周邊圍巖自穩(wěn)時(shí)間等情況的基礎(chǔ)上，進(jìn)行綜合的分析和評判，進(jìn)而提出了煤礦深部巷道圍巖分級體系，此分級體系在部分典型礦區(qū)的深部巷道支護(hù)施工中已經(jīng)得到較廣泛的應(yīng)用和驗(yàn)證。 實(shí)踐己經(jīng)證明，煤礦深部巷道圍巖分類分級體系對煤礦深部巷道穩(wěn)定性進(jìn)行判斷，指導(dǎo)深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)與施工具有很好實(shí)用價(jià)值，是國內(nèi)外目前唯一專門針對煤礦深部巷道的圍巖分級方法體系。 具體的分級標(biāo)準(zhǔn)見下表4-1。 表4-1 深井巷道圍巖分級 圍巖類別 堅(jiān)硬性與完整性 構(gòu)造影響程度、結(jié)構(gòu)面性質(zhì) 巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ） 強(qiáng)度應(yīng)力比 毛洞自穩(wěn)情況 Ⅰ 完整堅(jiān)硬、較堅(jiān)硬 地質(zhì)構(gòu)造影響輕微；厚層狀結(jié)構(gòu)，遇水不易軟化，層間膠結(jié)好，結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，無較軟夾層 >450 >2.0 4~5m 跨度毛洞能維持穩(wěn)定數(shù)月，局部出現(xiàn)小塊掉落 Ⅱ 較完整堅(jiān)硬、較完整較堅(jiān)硬、完整較軟弱、塊狀堅(jiān)硬 構(gòu)造影響較嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為水平構(gòu)造應(yīng)力引起的高地應(yīng)力的影響；遇水不易軟化，層間膠結(jié)較好，結(jié)構(gòu)面以原生與構(gòu)造節(jié)理為主，閉合不貫通，無軟弱夾層，較完整堅(jiān)硬巖石，可能有少量小斷層，偶有泥巖充填 450~375 1.5~2.0 4~5m 跨度毛洞維持穩(wěn)定1月左右，主要出現(xiàn)局部掉塊、塌落，有中等程度底臌 Ⅲ 較完整較軟弱、塊狀較堅(jiān)硬、完整軟弱 構(gòu)造影響較重；層間膠結(jié)較好，偶見軟弱夾層，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，節(jié)理面多數(shù)閉合，少有泥巖充填，塊體間牢固咬合 375~300 1.0~1.5 4~5m 跨度毛洞維持穩(wěn)定1~2周，主要失穩(wěn)形式為冒落或片幫，底臌較嚴(yán)重，收斂變形速度達(dá)30mm/d以上 Ⅳ 塊狀較軟弱、極軟弱、破碎段較堅(jiān)硬 構(gòu)造影響嚴(yán)重，多數(shù)為斷層影響帶或強(qiáng)風(fēng)化帶；層間膠結(jié)差，易風(fēng)化剝落或遇水易軟化；結(jié)構(gòu)面發(fā)育，以構(gòu)造裂隙、卸荷風(fēng)化為主，貫通性好，多數(shù)張開 300~225 0.5~1.0 4~5m 跨度毛洞維持穩(wěn)定1~3天，主要失穩(wěn)形式為大范圍冒落片幫，底臌嚴(yán)重，收斂變形速度達(dá)100mm/d以上 Ⅴ 破碎軟弱、極軟弱、松散結(jié)構(gòu) 構(gòu)造影響嚴(yán)重，多數(shù)為破碎帶、全風(fēng)化帶、斷層充填物；構(gòu)造及風(fēng)化節(jié)理密集，節(jié)理面及其組合雜亂，形成大量碎塊，塊體間多數(shù)為泥巖充填，呈石夾土或土夾石狀 <225 <0.5 4~5m跨度毛洞維持穩(wěn)定時(shí)間很短，約數(shù)小時(shí) 4.3深井巷道圍巖狀態(tài)特點(diǎn) 深井巷道圍巖的特點(diǎn)很多，但是從造成深井巷道支護(hù)和維護(hù)困難的根本原因上來講，主要的特點(diǎn)是深井巷道的圍巖壓力大。我們所指的圍巖壓力不僅僅指的是由于巷道處于深部圍巖情況下，產(chǎn)生的高地壓所帶來的圍巖壓力，還包括高滲透壓力和通風(fēng)造成的溫度梯度所產(chǎn)生的一系列問題而帶來的相應(yīng)的巷道圍巖壓力的升高。 頂?shù)装逡平颗c開采深度的關(guān)系 圖4-1 巷道變形量隨采深變化的理論曲線 伴隨著巷道圍巖壓力升高，巷道圍巖變形程度呈近似線性關(guān)系增長?；緩?00m開始，1000m開采深度，巷道頂?shù)装逑鄬ζ骄平吭黾?0%一11%（如圖4一1所示）。理論分析表明，深部開采的巷道變形量隨開采深度增大呈近似直線關(guān)系增大（如圖4一1所示）。開采深度每增加100m的巷道變形增量與巖體強(qiáng)度有直接關(guān)系。 如何才能有效地降低深井巷道的圍巖變形程度呢?現(xiàn)階段可以將運(yùn)輸大巷等主要開拓巷道布置在底板巖層中。但是考慮到支撐壓力會(huì)在底板巖層中傳播并且范圍會(huì)越來越大，必將會(huì)對深井巷道的布置產(chǎn)生重要影響。 在深部巷道掘進(jìn)或受采動(dòng)影響時(shí)，巷道周邊圍巖的應(yīng)力狀態(tài)要重新進(jìn)行分布，使得圍巖的穩(wěn)定性發(fā)生不可預(yù)知的變化。當(dāng)重新分布后的應(yīng)力小于圍巖的極限強(qiáng)度時(shí)，深部巷道的圍巖將處于彈性狀態(tài)，對巷道的穩(wěn)定性影響不明顯;而當(dāng)重新分布的應(yīng)力大于圍巖的極限強(qiáng)度時(shí)，巷道近表的圍巖將會(huì)處于塑性變形狀態(tài)甚至破裂松動(dòng)狀態(tài)，并且隨著時(shí)間的推移，塑性區(qū)范圍會(huì)不斷地?cái)U(kuò)大。此時(shí)巷道圍巖中將形成彈性區(qū)、塑性區(qū)和破裂區(qū)，（如圖3一4所示）。彈性區(qū)的巷道圍巖處于彈性變形狀態(tài)，塑性區(qū)的圍巖處于塑性變形軟化狀態(tài)，容易發(fā)生破裂，而破裂區(qū)的圍巖已經(jīng)發(fā)生破裂，圍巖內(nèi)部只有很低的強(qiáng)度，處于殘余強(qiáng)度狀態(tài)。如果不采取有效的圍巖加固措施，極易導(dǎo)致巷道失穩(wěn)的發(fā)生。 處在彈性階段和塑性階段的巷道圍巖比較容易支護(hù)，并且維護(hù)起來問題不是太大。但是，當(dāng)巷道圍巖狀態(tài)進(jìn)入到殘余強(qiáng)度的階段后，部分圍巖將會(huì)逐漸失去自身所保持的承載能力。圍巖的穩(wěn)定性變得很差，巷道變形量增大的趨勢明顯，因此巷道圍巖的支護(hù)將變得異常困難。圍巖強(qiáng)度越低，破裂的范圍越大，圍巖的穩(wěn)定性越差，支護(hù)也就越困難。 圖4-2 深井巷道圍巖狀態(tài)分區(qū) I—破裂區(qū)；II—塑性區(qū)；III—彈性區(qū) 對于同一地層、同一礦井，當(dāng)其他的條件都相同時(shí)，伴隨著開采深度的不斷增加，地應(yīng)力也會(huì)越來越大。井巷的圍巖必然會(huì)從彈性階段過渡到塑性階段，導(dǎo)致圍巖裂隙的不斷發(fā)育，接著從塑性階段再進(jìn)一步過渡到破裂松動(dòng)階段，也就是殘余強(qiáng)度狀態(tài)。因此可以得出，圍巖的不同狀態(tài)對應(yīng)著不同的開采深度，并且如果巷道圍巖的強(qiáng)度不同，同一開采深度下，開采特征也會(huì)存在不同程度的差異。 4.4關(guān)于圍巖穩(wěn)定性控制機(jī)理及方法的研究 圍巖的穩(wěn)定性取決于圍巖的強(qiáng)度和變形性質(zhì)，即圍巖的力學(xué)性質(zhì)，又取決于其所受的應(yīng)力狀態(tài)。圍巖體由完整巖石骨架和結(jié)構(gòu)組成，由于煤礦深部圍巖經(jīng)受了 2—3 億年長期地質(zhì)年代的高壓作用，巖石骨架致密且堅(jiān)硬，巖體的強(qiáng)度和變形性質(zhì)主要受結(jié)構(gòu)面控制，在圍巖力學(xué)性質(zhì)中，某些不受應(yīng)力狀態(tài)影響，如粘結(jié)力、內(nèi)摩擦角等，為固有屬性；而另一些力學(xué)性質(zhì)則受應(yīng)力狀態(tài)的影響，如拉壓強(qiáng)度、變形模量、泊松比等，為非固有屬性。控制圍巖的穩(wěn)定性應(yīng)從改善圍巖力學(xué)性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)兩方面入手，由于圍巖的非固有屬性受應(yīng)力狀態(tài)影響，通過改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)能夠達(dá)到改善圍巖非固有屬性的目的。 4.4.1巷道支護(hù)與圍巖的相互作用原理 從當(dāng)前各國的研究和發(fā)展?fàn)顩r來看，該理論的主要內(nèi)容可以概括為以下四個(gè)方面: （1）在巷道支護(hù)過程中，隨著開挖的不斷進(jìn)行，巷道才能逐步的進(jìn)行支護(hù)。通常條件下要等到巷道表層的圍巖產(chǎn)生一定程度的變形破壞，對巷道采取的支護(hù)措施才能起到應(yīng)有的承載作用。因此，初期的巷道支護(hù)措施具有一定的延后性，巷道有一定變形是在所難免的。 （2）圍巖與巷道支護(hù)之間的相互作用主要體現(xiàn)在，用于支護(hù)巷道圍巖的材料提供足夠大的支護(hù)阻力才能阻止圍巖塑性區(qū)的擴(kuò)大和圍巖體的進(jìn)一步變形，進(jìn)而保持圍巖在相對穩(wěn)定的狀態(tài)下與支架形成承載結(jié)構(gòu)。 （3）當(dāng)支架的剛度越小或支護(hù)措施越滯后時(shí)，巷道支架所能承受的載荷，即支護(hù)阻力也就越小，對應(yīng)的巷道圍巖就會(huì)產(chǎn)生更大的變形量，不利于巷道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)形成穩(wěn)定的承載狀態(tài)，反之亦然。考慮到軟巖巷道的特殊性，其圍巖壓力普遍較大，用于支護(hù)的支架一般都不能阻止圍巖壓力的持續(xù)增大。因而，需要支護(hù)材料具有一定的允許變形量或者可壓縮量，已達(dá)到用較小的支護(hù)阻力承受較大的圍巖變形的目的。 （4）要根據(jù)巷道圍巖的具體巖性選擇所需支護(hù)材料，強(qiáng)度不能太低，而過長的滯后支護(hù)時(shí)間也是不允許的。當(dāng)然，滯后時(shí)間過短對巷道的維護(hù)也是不利的。在保證巷道圍巖較少產(chǎn)生松動(dòng)破裂區(qū)的前提下，適當(dāng)降低支護(hù)的最小支護(hù)阻力。 彈塑性力學(xué)雖然能很好的侄釋上述原理，但還需要進(jìn)一步的研究，并對其加以認(rèn)證。而其他有關(guān)支護(hù)系統(tǒng)與巷道圍巖相互作用機(jī)理的研究都可以在前面總結(jié)的四點(diǎn)內(nèi)找到依據(jù)。 4.4.2懸吊理論、組合梁理論和組合拱理論 在目前的巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)理論中，懸吊理論、組合梁理論和組合拱理論是最為優(yōu)秀的支護(hù)理論，并且以這些理論為基礎(chǔ)產(chǎn)生了不少實(shí)用的支護(hù)技術(shù)。 懸吊理論是通過錨桿把巷道近表破裂松軟的巖石固定在巷道深部穩(wěn)定巖石上，并使其與深部穩(wěn)定巖石構(gòu)成統(tǒng)一的受力巖體，達(dá)到具有一定的承載能力的目的。目前己發(fā)展成為一項(xiàng)錨桿支護(hù)理論即在可能發(fā)生巖體冒落的地段中使用懸吊理論對頂板錨桿支護(hù)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的方法。 組合梁巷道錨桿支護(hù)理論是通過錨桿把巷道近表的薄巖層組合成一體，例如:三合板的結(jié)構(gòu)，使得整體結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的抗變形破壞能力的支護(hù)理論。從目前支護(hù)技術(shù)的發(fā)展水平來看，組合梁巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法與相關(guān)步驟正趨于成熟，有關(guān)數(shù)值計(jì)算優(yōu)化梁的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則己經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。 組合拱巷道錨桿支護(hù)理論是經(jīng)過無數(shù)次的工程實(shí)踐，在新奧法的基礎(chǔ)上提出來的關(guān)于錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)的方法，是利用錨桿等桿體結(jié)構(gòu)在圍巖內(nèi)形成圍巖擠壓帶來控制可能產(chǎn)生的巷道兩幫剪切滑移的理論。 4.5深井巷道支護(hù)理論研究現(xiàn)狀 礦井的采深和開采規(guī)模都在逐年增加，相應(yīng)的受到疊加應(yīng)力（受大埋深、采動(dòng)不平均、構(gòu)造應(yīng)力等因素影響所產(chǎn)生的）作用的深井巷道也在不斷地增多。還沿用以前的支護(hù)方式己經(jīng)不能保證深部巷道圍巖的穩(wěn)定。深部圍巖由于受到高地應(yīng)力的影響，在巖性的某些方面已經(jīng)和軟巖極為相似。因此可以得出，關(guān)于深井巷道支護(hù)所面臨的難題可以參考國內(nèi)外在軟巖巷道支護(hù)上所取得的成果。但并不是說，所有的深井巷道支護(hù)都能參考軟巖巷道進(jìn)行支護(hù)，要根據(jù)具體的巖石性質(zhì)，做出可靠地分析。例如:某些礦山的深井巷道圍巖強(qiáng)度，不僅不會(huì)隨著深度的增加而表現(xiàn)部分軟巖的性質(zhì)，反而會(huì)不斷地增大，呈現(xiàn)堅(jiān)硬巖石的某些特性，巖性比較脆，容易發(fā)生巖爆現(xiàn)象。積極研究和發(fā)展新技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫。 4.5.1國外深井支護(hù)理論研究現(xiàn)狀： （1）新奧法 新奧法是奧地利人在總結(jié)了前人工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，提出的一種地下工程設(shè)計(jì)和施工的方法，己經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。它的理念為:巷道支護(hù)不僅需要支護(hù)材料的承載作用，還需要巷道圍巖自身發(fā)揮一定的承載能力即支護(hù)結(jié)構(gòu)對圍巖的承載作用在巷道支護(hù)中只是起到輔助性的作用，只有充分發(fā)揮圍巖自身承載能力，才能使巷道結(jié)構(gòu)保持長久的穩(wěn)定。 新奧法指出巷道軟巖的支護(hù)要及時(shí)采取二次支護(hù)，并且二次支護(hù)時(shí)間的確定要根據(jù)一次支護(hù)后巷道圍巖的變形收斂情況，實(shí)時(shí)對圍巖進(jìn)行監(jiān)測。 （2）能量支護(hù)的理論 國外的薩拉蒙（M.D.Salalnon）等人提出了關(guān)于能量支護(hù)的理論，認(rèn)為:在很長一段時(shí)間內(nèi)，巷道周邊圍巖可以看做是一個(gè)統(tǒng)一的整體，這個(gè)整體的能量處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，因此圍巖也處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)巷道開挖后巷道及周邊巖石的整個(gè)系統(tǒng)的能量不斷地增加，在巷道開挖一段時(shí)間后，系統(tǒng)的能量要保持平衡，必然會(huì)發(fā)生能量的轉(zhuǎn)移，即必然會(huì)對某一特定的物體做功，以保持整個(gè)系統(tǒng)能量的初始狀態(tài)。 （3）圍巖應(yīng)變控制理論 日本櫻井春輔和山地宏提出了深井圍巖支護(hù)的應(yīng)變控制理論。該理論指出:支護(hù)結(jié)構(gòu)的增加在一定程度上減少了了巷道圍巖的應(yīng)變量，但是從另一個(gè)角度看隨著巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)的不斷增加，巷道圍巖能夠允許的應(yīng)變也在持續(xù)增加。因此，要想把圍巖的應(yīng)變控制在可容許的范圍內(nèi)，就需要適當(dāng)?shù)脑黾又ёo(hù)結(jié)構(gòu)。而支護(hù)結(jié)構(gòu)的確定則是與感應(yīng)系數(shù)有關(guān)。而感應(yīng)系數(shù)是由工程量測的。 4.5.2國內(nèi)深井支護(hù)理論研究現(xiàn)狀 我國于20世紀(jì)50年代開始對深部巷道支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行研究。從20世紀(jì)80年代開始，已經(jīng)召開了二十余次高地應(yīng)力工程有關(guān)的全國性會(huì)議，從而把其理論研究推到了一個(gè)更新的階段。目前以下六種理論最具代表性。 （1）軸變論和開挖系統(tǒng)控制論 巷道在變形破裂或者垮落以后，經(jīng)過一段時(shí)間的圍巖應(yīng)力釋放，可以達(dá)到自穩(wěn)的狀態(tài);從而利用彈性理論得出一些結(jié)論:產(chǎn)生圍巖體變形破壞的應(yīng)力大于巖體自身的固有強(qiáng)度，塌落使得巷道圍巖應(yīng)力得到重新的分配，高應(yīng)力區(qū)應(yīng)力降低，低應(yīng)力區(qū)應(yīng)力升高，這一變化過程將導(dǎo)致應(yīng)力均勻分布向周邊發(fā)展。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到均勻分布時(shí)即巷道的軸比最穩(wěn)定時(shí)，為橢圓形狀。 （2）聯(lián)合支護(hù)技術(shù) 本技術(shù)是從新奧法發(fā)展過來的，它的支護(hù)理念為:處理普通的巷道支護(hù)問題，要先讓后抗，先柔后剛，柔讓適度，穩(wěn)定支護(hù)，不要僅是強(qiáng)調(diào)支護(hù)剛度。 （3）圍巖松動(dòng)圈理論 董方庭教授提出:雖然巷道圍巖的彈塑性變形依然存在，但是處于裸體巷道中的圍巖松動(dòng)圈都接近于零，因此不需要進(jìn)行支護(hù)。如果考慮到松動(dòng)圈范圍將會(huì)不斷擴(kuò)大，進(jìn)而產(chǎn)生越來越大的收斂變形，就需要加強(qiáng)巷道支護(hù)。但是總的來說，主要是為了解決隨著松動(dòng)圈的擴(kuò)大，把不利的圍巖變形控制在最低的限度內(nèi)。 （4）錨噴一弧板巷道支護(hù)理論 對于軟巖巷道來說，不能光是片面強(qiáng)調(diào)放壓的重要性，放壓以后要及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，也可以理解為先柔后剛的支護(hù)措施，防止巷道各部分的圍巖處于離散狀態(tài)。綜上可知，該理論在一定程度上是對聯(lián)合支護(hù)理論的延伸。 （5）圍巖動(dòng)態(tài)工程的分類理論 通過了解具體巷道圍巖體的結(jié)構(gòu)組合，根據(jù)不同應(yīng)力環(huán)境下巷道圍巖的破壞形式和特點(diǎn)，分析巷道圍巖變形破壞的演化規(guī)律，從而提出關(guān)于對不同巷道部位的有針對性的定量支護(hù)體系。 （6）巷道關(guān)鍵部位的藕合組合支護(hù)理論 該理論是何滿朝教授中國礦業(yè)大學(xué)（北京校區(qū)）提出的，認(rèn)為地下巖體工程的變形破壞機(jī)理為支護(hù)體在支護(hù)圍巖時(shí)，可能發(fā)生不藕合的現(xiàn)象，即圍巖體在其力學(xué)性能上與其支護(hù)材料存在一定的分離。因此，需要分析巖體的變形破壞的力學(xué)機(jī)制，具體情況具體分析。建議復(fù)雜巷道支護(hù)可以分兩步走，（重點(diǎn)為藕合支護(hù)）:一次支護(hù)為允許有變形的柔性支護(hù)，二次支護(hù)時(shí)對重點(diǎn)部位進(jìn)行禍合支護(hù)。 此外，還有灰色系統(tǒng)決策理論、高強(qiáng)度弧板支護(hù)理論、軟巖工程地質(zhì)力學(xué)理論、位移反分析理論、極限跨度及平衡理論、優(yōu)化理論等。 通過比較分析得出，新奧法（新奧地利隧道施工法）是影響最大的巷道支護(hù)理論。近觀我國目前軟巖巷道的支護(hù)施工，都是按照新奧法的理念實(shí)施的。隨著近年來巷道埋深的不斷增加，采用新奧法對深部軟巖巷道支護(hù)也產(chǎn)生了一些問題，主要有:（1）新奧法提議初次支護(hù)穩(wěn)定后在進(jìn)行第二次支護(hù)。而在深部巷道中，隨著支護(hù)的穩(wěn)定大部分巷道圍巖也逐漸進(jìn)入到塑性破裂階段;（2）巷道圍巖的荷載分布是不均勻，但二次支護(hù)屬于全斷面等強(qiáng)支護(hù)，不能夠做到重點(diǎn)突出即加強(qiáng)薄弱部位的支護(hù)，致使圍巖破壞失穩(wěn);（3）新奧法一次支護(hù)的時(shí)間的確定需要大量的現(xiàn)場實(shí)測和理論分析。因而，工序較繁瑣，不利于現(xiàn)場施工的高效進(jìn)行。盡管如此新奧法作為巷道支護(hù)的重要指導(dǎo)思想，其意義是不可抹殺的。 5 深井巷道圍巖穩(wěn)定性控制理論 5.1控制理論的力學(xué)基礎(chǔ) 巷道圍巖的穩(wěn)定性主要取決于圍巖體的強(qiáng)度和變形性質(zhì)（統(tǒng)稱力學(xué)性質(zhì)），又取決于其所受的應(yīng)力狀態(tài)等。圍巖體是由完整巖石骨架和結(jié)構(gòu)面組成的，由于煤礦深部地層的圍巖經(jīng)受了2億一3億年長期地質(zhì)年代的高壓作用，導(dǎo)致巖石的骨架致密而堅(jiān)硬，巖體的強(qiáng)度和變形性質(zhì)主要受結(jié)構(gòu)面影響和控制。在圍巖的主要力學(xué)性質(zhì)中，某些性質(zhì)不受應(yīng)力狀態(tài)的影響，如內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角等，被稱為圍巖的固有屬性;而另外一些力學(xué)性質(zhì)則會(huì)受到應(yīng)力狀態(tài)的影響，如拉壓強(qiáng)度、變形模量、泊松比等，被稱為圍巖的非固有屬性。 要控制巷道圍巖的穩(wěn)定性應(yīng)從改善圍巖力學(xué)性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)兩個(gè)方面入手，通過改善圍巖的應(yīng)力狀態(tài)能夠達(dá)到改善圍巖非固有屬性的目的，因而如何有效地控制和改善圍巖的應(yīng)力狀態(tài)至關(guān)重要。根據(jù)巖石力學(xué)試驗(yàn)的研究成果可以發(fā)現(xiàn)，任何巖石在三向應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度都要高于兩向應(yīng)力狀態(tài)或單向應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度;當(dāng)巖石處于三向應(yīng)力狀態(tài)下時(shí)，隨著側(cè)限壓力（圍壓）的增大，其峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度都會(huì)得到顯著提高，并且峰值以后的應(yīng)力一應(yīng)變曲線由應(yīng)變軟化逐漸向應(yīng)變硬化過渡，巖石由脆性向延性轉(zhuǎn)化， （如圖5一1所示）。巖體的強(qiáng)度與變形性質(zhì)與應(yīng)力狀態(tài)之間也有著類似的聯(lián)系。 圖5-1 巖石強(qiáng)度及變形特性隨圍壓的規(guī)律 在深部巷道開挖以后，圍巖體由長期穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)向非穩(wěn)定的狀態(tài)正是由于圍巖所受的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生顯著改變的結(jié)果。巷道開挖前，雖然圍巖受到很高的地應(yīng)力作用，但處于高圍壓應(yīng)力平衡狀態(tài)，因而抗壓強(qiáng)度很高，遠(yuǎn)大于最大偏應(yīng)力，所以圍巖處于彈性狀態(tài)。開挖卸荷導(dǎo)致一定范圍內(nèi)的圍巖側(cè)壓降低，近表圍巖的側(cè)壓則降為零;同時(shí)，圍巖應(yīng)力向巷道周向轉(zhuǎn)移調(diào)整，引起應(yīng)力相對集中，使得周向應(yīng)力升高2~3倍。 對于深部巷道而言，近表圍巖的圍巖壓力卸荷的幅度一般可達(dá)到20MPa以上，巷道周邊方向的應(yīng)力將會(huì)增加40一60MPa，因而使得最大剪切應(yīng)力達(dá)到60一80Mpa。與此同時(shí)，二次應(yīng)力場形成過程中產(chǎn)生如此大的偏應(yīng)力，這在淺部巷道的開挖施工中是難以想象的。這兩個(gè)方向的應(yīng)力一升一降將會(huì)產(chǎn)生圍巖內(nèi)部高應(yīng)力與低強(qiáng)度之間的突出矛盾，這必然會(huì)導(dǎo)致巷道圍巖開挖后的快速變形破壞，裂隙由表及里快速傳播與擴(kuò)展，會(huì)導(dǎo)致圍巖在一定范圍內(nèi)變形失穩(wěn)進(jìn)入峰后或殘余強(qiáng)度階段，并且超出圍巖強(qiáng)度的那一部分應(yīng)力將會(huì)向圍巖深部轉(zhuǎn)移（如圖5一2所示），導(dǎo)致巷道開挖擾動(dòng)引起的二次應(yīng)力影響區(qū)和圍巖破裂損傷區(qū)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過淺部巷道。 圖5-2 巷道開挖后圍巖應(yīng)力峰值向深部轉(zhuǎn)移過程 圖5-3 開挖支護(hù)先后圍巖應(yīng)力狀態(tài)與強(qiáng)度的改變 巷道圍巖在開挖前后對其應(yīng)力狀態(tài)的影響，如圖5一3所示。在巷道在未開挖時(shí)，近表圍巖所受的周向應(yīng)力 與所受的法向應(yīng)力 之間相差不大，從圖中可以看出在巷道開挖前，莫爾圓的直徑即法向應(yīng)力與周向應(yīng)力之差很小。并且可以發(fā)現(xiàn)此階段的莫爾圓所處的范圍要遠(yuǎn)小于巷道圍巖在支護(hù)前的強(qiáng)度包絡(luò)線，可以得出此時(shí)的巷道圍巖由于沒有開挖處在非常穩(wěn)定的狀態(tài)。 巷道在開挖以后，圍巖的應(yīng)力狀態(tài)由三向轉(zhuǎn)為兩向即法向應(yīng)力 降到最低為0。此時(shí)的圍巖周向應(yīng)力司要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于巷道在開挖前的周向應(yīng)力 ，莫爾圓的直徑達(dá)到最大。巷道圍巖在支護(hù)前的強(qiáng)度包絡(luò)線己經(jīng)不能覆蓋莫爾圓的范圍，可以得出巷道圍巖己經(jīng)破裂失穩(wěn)。 因此，要確保巷道圍巖的穩(wěn)定，首先要做的就是在巷道開挖以后盡快恢復(fù)和改善巷道周邊圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，使得圍巖的應(yīng)力狀態(tài)盡快由兩向轉(zhuǎn)為三向。在巷道開挖未支護(hù)時(shí)法向應(yīng)力降為0，通過一定支護(hù)措施，可以使其稍微提高到一定強(qiáng)度 。并且從圖中可以看出，改善和恢復(fù)應(yīng)力狀態(tài)的措施越及時(shí)，巷道莫爾圓增大的幅度越小，圍巖破裂擴(kuò)展的程度越輕，從而使巷道圍巖的穩(wěn)定性保持得越高。 由圖還能看出在巷道開挖以后，對巷道近表圍巖施加的法向應(yīng)力越大，圍巖的莫爾圓擴(kuò)散的范圍越小，巷道的變形程度也就越低。及時(shí)對開挖巷道進(jìn)行支護(hù)，并且對近表圍巖施加的應(yīng)力越大越好。以目前的技術(shù)水平并考慮經(jīng)濟(jì)因素來看，只靠提高巷道近表的應(yīng)力是不夠的。還需要采取相應(yīng)的技術(shù)措施對巷道深部的圍巖進(jìn)行加固，保證深部破裂區(qū)的范圍不會(huì)逐漸地增大。對圍巖進(jìn)行加固主要是提高其摩擦角和內(nèi)聚力的大小，通過提高這兩個(gè)固有屬性，可以使得圍巖的強(qiáng)度包絡(luò)線傾角增大并且向上移動(dòng)，超出支護(hù)后莫爾圓的范圍，因此圍巖能都達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 5.2國內(nèi)外巷道支護(hù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 總的來講，國內(nèi)外巷道支護(hù)技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了從木支架到鋼性支架、可縮性支架到錨桿支護(hù)。在最近的幾十年中，國內(nèi)外巷道支護(hù)技術(shù)更是取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。其中以U型鋼可縮性支架和錨桿的應(yīng)用最具代表性。從今天的發(fā)展?fàn)顩r來看，己經(jīng)形成了以錨桿和U型鋼支架為主體的多種支護(hù)形式，如：棍凝土暄、析架錨桿、錨索、各種料石譴、噴射混梁網(wǎng)、高強(qiáng)度混凝土弧板支架，并且可以與包括塑料網(wǎng)、噴射混凝土、金屬網(wǎng)、鋼筋梯子梁、W鋼帶或析架在內(nèi)的支護(hù)材料組成聯(lián)合支護(hù)。因此可以這樣說，只要是巷道都可以采用錨桿支護(hù)，不論是受開采動(dòng)壓影響的采準(zhǔn)巷道，還是受開采動(dòng)壓影響的開拓巷道。其適用范圍之廣，己經(jīng)得到了各國的普遍認(rèn)可。 目前，我國巷道錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用正在迅速的發(fā)展。巷道錨桿支護(hù)技術(shù)已經(jīng)作為一項(xiàng)主要的支護(hù)措施在各大礦區(qū)實(shí)施。如何才能有效的發(fā)揮錨桿的支護(hù)作用，提高巷道的支護(hù)效果，還是需要深入的研究。需要考慮很多影響圍巖穩(wěn)定的因素，可是隨著井下巷道的開挖某些因素就被固化了，如:圍巖強(qiáng)度以及井巷的走向、斷面尺寸等，但要控制圍巖的穩(wěn)定性就必須在支護(hù)上認(rèn)真研究，包括支護(hù)材料、支護(hù)方法、支護(hù)類型等。 從近年來世界上大部分深井礦山的巷道支護(hù)技術(shù)水平和情形來看，可以從以下兩個(gè)方面對深部巷道的支護(hù)技術(shù)措施進(jìn)行概括：一是通過增大巷道的斷面積，并對其進(jìn)行支護(hù)，一般大斷面巷道的斷面積都在20 一29之間；二是采用組合或聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。 采用大斷面巷道支護(hù)技術(shù)措施的主要原因是： （1）由于深井巷道的地壓普遍較高，巷道在開挖后本身的變形量也相對較大，在嚴(yán)重時(shí)斷面的收縮率可以達(dá)到30%一40%?？紤]到可能會(huì)發(fā)生這種情況，因而要減少巷道的維修量和維修成本。在相同的支護(hù)條件下，只有通過增加巷道的斷面面積，以預(yù)留較大的變形量，才能保證巷道內(nèi)運(yùn)輸和行人的正常。 （2）深井巷道對風(fēng)量的要求較高。由于礦井深部地溫普遍較高，瓦斯等有害氣體的含量隨著深度的增加也會(huì)相應(yīng)的增大，加之對高產(chǎn)高效礦井的安全和產(chǎn)量的要求，需要通過加大風(fēng)量來降低井下的溫度，并且要及時(shí)沖淡有毒氣體的含量等，相應(yīng)的較大的。 （3）一條巷道有多種用途。輔助運(yùn)輸別且又有回風(fēng)用途的巷道、機(jī)軌合一的巷道等都要求斷面的面積要適當(dāng)加大，以確保巷道內(nèi)各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)之間的運(yùn)作有條不紊的進(jìn)行。 （4）通過工程實(shí)踐表明，配套的掘進(jìn)機(jī)組在斷面比較大的巷道中更能靈活使用，有利于提高掘進(jìn)速度。并且在大斷面巷道中，可以使大型設(shè)備的運(yùn)輸更為方便。在組合或聯(lián)合支護(hù)技術(shù)方面，大部分礦山一般采用錨網(wǎng)噴支護(hù)作為巷道的初次支護(hù)，待巷道的變形量基本趨于穩(wěn)定時(shí)，通過采用U型鋼拱架壁后充填支護(hù)技術(shù)作為補(bǔ)充。這主要考慮到以下因素:深部巷道地壓大，采用重型鋼材料一進(jìn)行支護(hù)，其支護(hù)強(qiáng)度大，并且支架彎曲與扭曲變形很小，不易損壞，回收復(fù)用率較高。 5.3深井巷道圍巖控制的關(guān)鍵技術(shù) 5.3.1高預(yù)應(yīng)力讓壓錨桿 我們所說的此類錨桿指的是錨桿桿體材料的抗拉強(qiáng)度要達(dá)到 200MPa。錨桿的長度是由鑿巖機(jī)鑿巖的效率與錨桿鉆孔成孔的時(shí)間決定的，錨桿的長度取2.2一2.8m比較合適，錨桿的直徑與鑿巖機(jī)鉆孔的直徑有關(guān)，鑿巖機(jī)鉆孔的直徑太大會(huì)降低鉆孔的效率，而直徑太小又不能滿足錨桿與巖體支護(hù)強(qiáng)度的要求。根據(jù)實(shí)踐得出，鑿巖機(jī)鉆頭的直徑取28mm比較好。鉆孔壁和錨桿桿體之間的間隙的確定，一般去3一5mm為宜，錨桿與孔壁間隙太小，錨固劑的勃結(jié)層就會(huì)太薄，降低了錨桿與巖體之間的內(nèi)聚力，而錨桿與孔壁間距太大，錨固劑在凝固以后容易發(fā)生干縮的現(xiàn)象，同樣會(huì)降低結(jié)構(gòu)間的內(nèi)聚力。錨桿外露端頭的主要結(jié)構(gòu)（圖5-4），能夠起到讓壓作用的讓壓環(huán)和拱形托盤，可旋轉(zhuǎn)方向的墊圈螺母，這種結(jié)構(gòu)能夠起到強(qiáng)抗微讓的作用，能夠有效地阻止錨固區(qū)域與原巖范圍的巖體之間產(chǎn)生明顯的裂隙破壞。 圖5-4 高預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)構(gòu)示意圖 5.3.2高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力灌漿錨索 要根據(jù)巷道圍巖的變形破壞程度合理的選用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力的錨索，依據(jù)巷道斷面的大小可布置2一6根，并且應(yīng)該在巷道兩肩的關(guān)鍵破壞部位設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索，一般間排距取1600一2400mm。如果能夠配合U型鋼、工字鋼一起使用，錨梁結(jié)構(gòu)加固的效果會(huì)更好。錨索在安裝以后