本文摘要：在軟巖地下巷道支護中，至今仍有人用傳統(tǒng)的硬巖支護，認為圍巖越軟，壓力越大; 混凝土厚度越大，抵抗巷道壓力、阻止圍巖變形的能力就越大。在軟巖支護中噴射混凝土層時，我們要注意混凝土的厚度，保證混凝土層與圍巖緊密粘結，并隨著圍巖的變形而移動不離層
在軟巖地下巷道支護中，至今仍有人用傳統(tǒng)的硬巖支護，認為圍巖越軟，壓力越大; 混凝土厚度越大，抵抗巷道壓力、阻止圍巖變形的能力就越大。在軟巖支護中噴射混凝土層時，我們要注意混凝土的厚度，保證混凝土層與圍巖緊密粘結，并隨著圍巖的變形而移動不離層，這樣就能參與形成承載的組合拱結構，有利于加固軟巖的支護。
《礦業(yè)工程》(雙月刊)創(chuàng)刊于2003年，由中國冶金建設集團鞍山冶金設計研究總院主辦。主要報道當代國內外冶金礦山行業(yè)在科研、生產、管理、信息等方面的先進技術及經(jīng)驗。本刊誠摯歡迎科研、生產、管理、信息等方面的專家、學者和廣大工程技術人員有關國內外冶金礦山方面的最新科技動態(tài)、生產實踐等的學術論文和先進經(jīng)驗以及國家(省、部)基金資助項目的研究成果及出國考察報告。
摘 要：目前，對于軟巖地層深部金屬礦體開采的地壓控制技術是本領域內的技術難題。尤其是礦石價值較低的鐵礦床，由于圍巖破壞地壓大的緣故，所掘出的每米巷道都需要進行支護。然而，采用較低強度的支護往往還不能滿足開采的安全需要，大量巷道還需返修，甚至垮冒報廢。但采用較高強度支護又受采礦成本的制約，如何使這類工程環(huán)境復雜多變、采動影響劇烈、數(shù)量大且服務周期短的巷道所采用的支護即可靠又合理，是目前本領域的采礦技術難題之一。
關鍵詞：軟巖巷道;地壓;控制
一、地下巷道工程特點
提出承壓區(qū)軟破巖地下巷道支護理論和技術，必須考慮地下巷道工程的特點。
(1)巷道使用壽命短。地下巷道是服務于采礦要求，因此，巷道的存在時間隨著回采過程而消失，使用時間多則2年，少則4- 5月。所以，地下巷道屬于臨時性工程。
(2)產出投入比低;支護成本不能高;占用作業(yè)時間不能長。
(3)多功能(通行、采礦、卸壓)，后兩者要求炮孔完整率盡可能的高。
由此可見，只有明確復雜多變的承壓區(qū)軟破巖地下巷道支護指導思想，才能提出合理的優(yōu)化支護參數(shù)、降低開采成本、提高采礦經(jīng)濟效益的支護方案。
二、巷道支護技術研究的主要理論
巷道圍巖變形機理研究目的在于指導巷道支護設計，因此，人們經(jīng)過長期工程實踐與研究，認識到錨桿支護的作用原理。最早提出的，也是錨桿支護手冊推薦的錨桿支護原理是：懸吊理論、組合梁理論、錨桿緊固理論和均勻壓縮拱理論。
1、懸吊理論
錨桿支護在礦山大量使用后(1947^-1951年左右)，認為錨桿支護的作用機理主要是把比較平而薄的直板用錨桿栓定在上邊比較厚的硬巖層上，起到懸吊作用。但是，該理論存在如下明顯的缺陷：
(1)錨桿受力只有當松散巖層或不穩(wěn)定巖塊完全與巖層脫離的情況下才一等于軟破巖層
的重量，而這種情況在井下巷道中并不多見。
(2)沒有考慮錨桿安設后軟破巖層變形和離層的控制作用，特別是當水平應力比較大
時，頂板離層很大。為了減小軟破巖層的離層，保持頂板的穩(wěn)定性，錨桿工作阻力必須增
大。
(3)當錨桿穿過軟破巖層時，錨桿提供的徑向和切向約束會不同程度地提高軟破巖層
的整體強度(即提高軟破巖層的抗剪強度參數(shù))，使其具有一定的承載能力，從而減小錨
桿受力。
(4)頂板松散巖層的厚度目前很難準確確定，因此，這也給基于該理論的錨桿設計帶來
一定隨機性。
2、組合梁理論
組合梁理論是比較早就提出來了，是一般公認的支護作用原理之一。這種原理是把層狀頂板看作由巷道兩側壁作為支點的一種梁，從而支持巷道上部的巖石壓力。用錨桿使各巖層“縫合“形成一個合成梁，這比單純的疊合梁強度大是顯然的。由此可知，各巖層之間的摩擦阻力越大，整體化的程度越大，補強的效果也就越顯著。但是，組合梁理論也存在以下明顯缺陷：
(1)組合梁有效組合厚度很難確定，它涉及到影響錨桿支護的眾多因素，目前還沒有一
種方法可比較可靠地估計有效組合梁的厚度。
(2)沒有考慮水平應力對組合梁強度、穩(wěn)定性及錨桿載荷的作用。其實，在水平應力較
大的巷道中，水平應力是頂板破壞、失穩(wěn)的主要原因。
3、錨桿緊固理論
在塊狀結構圍巖中，錨桿可將巷道周圍的危石彼此擠緊。緊固作用主要決定于錨桿的預拉應力。因此，該支護理論主要適用于塊狀結構巖體。
4、均勻壓縮拱理論
大量的工程實踐表明，即使在軟弱、松散和破碎的巖層中安裝錨桿，也可以加固圍巖使之穩(wěn)定�；诖耍^桿的作用在于：只要錨桿間距足夠的小，位于軟破巖層中的錨桿能夠在巖體中產生一個均勻壓縮帶，形成一個承載結構，承受破壞區(qū)巖層的自重荷載。均勻壓縮拱理論充分考慮了錨桿支護的整體作用，在軟巖巷道中得到較為廣泛的應用。但是，這種理論同樣也存在一些明顯的缺陷：
(1)加固拱的形成與發(fā)展涉及很多影響因素，同時隨著采礦活動而發(fā)生改變，因此很難較準確的估計。
(2)當加固拱厚度遠小于巷道跨度時，加固拱是否發(fā)生破壞，不僅取決于其強度，更主要依賴于加固拱的穩(wěn)定性，而在該理論中沒有考慮。
三、軟巖巷道地壓控制應注意的問題
1、噴層厚度問題
事實上，由于軟巖巷道地壓屬變形地壓，支護體上所受的壓力主要來自圍巖變形、移動和膨脹所產生的壓力，其數(shù)值大小和速度快慢不僅取決于圍巖的性質和地應力，而且與支護形式、結構及支護參數(shù)有關。噴射混凝土在巷道支護中起著3個主要作用。一是封閉作用。防止進一步風化、膨脹和變形。二是柔性支護作用。在厚度不大時，與圍巖緊密地粘結在一起，隨圍巖一起位移，并在位移過程中對圍巖變形產生支護反力。三是組合拱作用�；炷烈暂^高速射入圍巖張開的節(jié)理、裂隙，起到將破碎的巖塊聯(lián)成整體、固結圍巖的作用。同時巷道周邊圍巖在錨桿和混凝土噴層作用下，形成一個拱形承載結構—組合拱，該拱起著加固周邊和阻止深部巖層變形的作用。當然，混凝土噴層也有缺點：一是抗剪能力差，二是增加時，強度增加緩慢，剛度卻迅速增加，容易與圍巖離層且破壞組合拱形成。三是厚度越大，越不易和圍巖連結在一起。
2、讓壓與支護問題
支護的讓壓是一種應力釋放和重新分布的過程。當支護體剛度很大時，圍巖的變形擠壓應力全部作用在支護體上，很容易造成支護體的破壞。所以支護體要具有一定的收縮性，允許圍巖產生的一定的變形，這樣就會導致圍巖應力的釋放和重新分布，形成一個塑性變形區(qū)，集中地彈性應力轉移到圍巖深處，從而作用在支護體上的壓力就會減少，保證了支護體發(fā)揮其有效的支護作用。在支護過程中，讓壓盡量先柔后剛，初撐力盡量增大，使讓壓在強大的約束限制下進行，盲目的讓壓，會導致支護體破壞，增加材料的消耗，減小支護效果。
3、錨桿的選擇和施加預應力
根據(jù)軟巖的特性，要科學地選擇能主動支護的錨桿。如果不論錨桿的錨固方式、施工方法，以及是否施加了足夠的支護預應力，認為都可以用來加固圍巖，那則是片面的。在軟巖支護過程中安裝錨桿時，必須 立即施加足夠的預應力，其作用：一是消除錨桿構件的初始滑移量;二是給圍巖一定的預應力，使圍巖受拉截面的拉應力降低，圍巖的受剪截面因預應力產生的摩擦力而大大提高抗剪強度，同時避免過早地出現(xiàn)裂縫，可減緩圍巖的弱化過程。
4、支護結構形式問題
在破碎松軟的圍巖中，單一的錨桿是不能滿足支護要求的，故在實際工程中常采用加掛金屬網(wǎng)的辦法加以輔助。金屬網(wǎng)的作用在于兜住圍巖，使局部被壓壞的噴層或者圍巖不致脫落。但需要注意的是在用金屬網(wǎng)輔助錨桿支護時，通常把所有錨桿聯(lián)系起來，成為相互作用的整體，由單錨變成群錨，這樣不致于由于某一錨桿的支護作用失效而導致整體的支護破壞，這樣整個支護系統(tǒng)仍然有效。
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