锚杆支护在某矿区巷道的应用

李志鹏 程中平 鲁爱辉

(1.河北钢铁集团矿山设计有限公司1,河北 滦州 063701；2.河钢矿业庙沟铁矿2, 河北 秦皇岛 066000；3.河北钢铁集团司家营南区矿山分公司3，河北 滦州 063701)

0 引言

河北钢铁集团矿业有限公司下属某矿，由于埋深较深、巷道断面跨度大(巷道宽度约5.2 m)，加上采动影响，给巷道围岩控制带来一定挑战。深部巷道与浅部巷道围岩变形有很大区别。埋藏较深岩体处于高地应力、高地热、高地下水承压的环境，生产作业中，需经受较强的采动影响。岩体原有压力与采矿生产应力重复作用，致使围岩产生变形较大，巷道两帮挤出和鼓底现象发生严重。

为保证矿山安全、高效生产，须针对巷道生产地质条件进行系统巷道支护。通过巷道现场调研分析，巷道围岩地质力学现场测试，岩体可锚性、锚杆预紧扭矩转化及锚索预应力损失现场试验，巷道围岩变形情况及产生原因进行分析，支护材料与支护构件力学性能匹配性实验室试验研究，形成针对该矿地质条件的大断面巷道支护技术成套技术体系。既能够保证采矿作业面的快速推进，确保采掘过程顺利进行提供有效途径，更有利于提高回采矿石产量。在提升巷道掘进速度的同时，较好地控制巷道围岩产生形变，节省支护材料，减少巷道的修复费用，降低支护成本。

2.以静写动。也就是原本是动态的事物，看起来却是静态的，或者把运动的事物当作静止的事物来写，想象并描写出动态事物在静止时的形态和神态。如：

1 巷道围岩变形破坏特征及机理研究

标高较高的巷道及围岩变形主要表现为巷道顶板下沉，属于线弹性变形，底板无明显鼓底；由于埋藏浅、地应力小，巷道围岩总体变形量小，一般顶底板及两帮位移量均小于250 mm。目前对巷道稳定性的判断普遍以顶板稳定状况为主要依据，即当顶板下沉速率小于1 mm/d时，便可认为巷道基本稳定[1]。以某矿巷道试验为例，巷道埋深100 m，在滞后工作面100 m的巷道位置处，巷道顶底板运动基本处于稳定，其顶底板位移总量为115 mm，见图1。

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锚杆形式和规格：根据巷道实际情况计算，选取MSGLN-450的钢材，锚杆直径Φ25 mm的无纵筋螺纹钢，长度2 600 mm，杆尾螺纹为M25 mm。

随着掘进深度的下移，巷道围岩将由线性变形向非线性变形转变，将巷道围岩开始出现非线性力学现象的深度，称之为临界深度(Hcr)，其中巷道围岩最先开始出现非线性大变形力学现象的深度，可称之为第一临界深度(Hcr1)。若巷道开挖工程位于第一临界深度(Hcr1)以上，仅考虑重力场因素，得到该巷道的第一临界深度为：

(1)

锚索锚固方式：树脂端头进行锚固，采用4支锚固剂，2支MSK2535，2支MSZ2535。钻孔直径为35 mm，理论锚固长度2 100 mm，初始张拉力250 kN，预紧力锁定损失后不小于200 kN。

随着锚杆长度的增加，有效压应力区域增加，锚杆作用面进一步扩大，但锚杆中上部分压应力随之减小，同时两锚杆间围岩压应力减小。预应力一定，使用支护的锚杆长度越长，产生的预应力越不明显，支护效果越差。综合上述，可以通过提高预应力，减少锚杆长度。锚杆长度分别为1.5～3.0 m的应力分布见图3～6。

由于矿山开采深度超过了第一临界深度，因而巷道围岩展现出了非线性变形的力学现象。受应力作用影响，下部巷道围岩变形速率及累计变形量均比上部巷道围岩大，其中巷道两帮位移量及鼓底现象增加明显，同时巷道不同岩层出现分层阶段塌落现象明显，致使深部巷道变形稳定时间较上部岩层大幅度增加，因此现场应以巷道围岩变形监测为指导进行临时支护。深部巷道服务生产过程中，围岩形变量大、持续时间长为主要特征。

2 巷道支护作用机理优化研究

该矿针对锚杆对岩体的作用机理进行深入精细化的研究，得出了各巷道断面的受力状况和影响因素，对支护性能进行优化，使支护结构性能能得以充分发挥，总结提炼出锚杆支护的几个要点。

1)使用锚杆进行支护，主要目的在于稳固锚固区的围岩，减少不同岩层之间产生裂隙等岩体的变形、破坏，致使巷道围岩一直承受压力，减小围岩产生弯曲和变形，最大限度地保证锚固区岩层完整，防止岩体强度降低，确保主要受力由岩体本身承担。二是在锚杆支护作用力范围内形成预应力结构，有效降低不同岩性的岩层之间出现断裂或者岩层分离，改善岩体及巷道内的应力分布。

锚杆预应力的产生与螺母安装力矩、接触面产生形式、螺纹角、螺纹精度、垫片性能等因素有关。高预应力支护对锚杆的结构、加工工艺等都提出了更高的要求。

3)运用锚杆支护，需要对锚杆产生的应力及围岩的变形应力进行计算对比，确保产生应力能够抵挡围岩变形力。如若围岩变形力大于锚杆产生的应力，则达不到支护效果。

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4)可以配合锚索同时使用，锚索可以将多根锚杆产生的应力有效整合连接，同时将受力集中在深部围岩当中，扩大岩体承受力的范围；同时锚索能够给围岩施加更大的压紧预应力，与锚杆形成组合骨架结构，做到主动支护围岩。

5)提高锚杆与锚索的预应力，同时能增大扩散面可以更好展现支护效果。埋深大、断面大的巷道，可以选取强度高应力大的锚杆或锚索，进行联合支护，巷道支护要力争做到一次完成，尽量避免二次返工修复。

3 锚杆支护参数选取

3.1 锚杆预应力

产生预应力是锚杆支护最关键参数。预应力太低，锚杆支护应力值小，有效应力区分布孤立，不能将围岩连成一个整体。如若想要充分发挥锚杆支护作用，需将锚杆产生的应力扩散作用到整个作业面，将多跟锚杆产生应力进行整合，形成统一整体。

选择预应力锚杆需遵守的原则：不让锚固区内岩层产生明显形变。比较合理的锚杆预应力取值范围是达到锚杆屈服强度的35%～65%。锚杆越粗，强度越高，预应力越大。

2)运用锚杆支护，锚杆强度作用非常显著，其最主要的手段是将锚杆产生的预应力运用到岩层当中。根据巷道的具体情况确定能够有效扩散的合理预应力数值尤为重要。若要使锚杆产生的预应力充分发挥其应有作用，需在使用时配合托盘或者金属网，产生应力集中作用。

锚杆支护，产生预应力及扩散是关键作用(见图2)。确保锚杆产生的预应力能够保证稳固围岩所需是主要考虑的原因。单一锚杆产生的预应力较小，须配合托盘或金属网等将其产生的应力扩散到周边岩体。

3.2 锚杆长度

河北钢铁集团矿业有限公司某矿巷道围岩内聚力C=1.3 MPa，内摩擦角φ=27°，上覆岩层平均容重γ=26 kN/m3，代入上式得留巷施工巷道的第一临界深度Hcr1=605 m。该矿生产施工巷道深度为750 m，大于岩体产生非线性大变形的第一临界深度424 m。

图4 长度2.0 m的应力分布

图5 长度2.5 m的应力分布

图6 长度3.0 m的应力分布

3.3 锚杆密度

在特定的预应力下，一根锚杆周围形成的压应力分布区域类似锥形，产生压应力的大小，按顺序依次为锚杆尾部附近、锚杆起始处附近、锚杆自由段中部、锚杆两端。如果两根锚杆距离较远，那锚杆产生的应力区会相互分离，无法形成整体支护结构。随着锚杆间距减小，一根锚杆形成的压应力区逐渐靠近、相互叠加，统一为一体，构建成整体结构，当锚杆密集程度增加到一定时，再加密锚杆，则对压应力区扩大、扩散作用变得不明显。

可以采用提升锚杆预应力，增大两根锚杆的距离，达到减少锚杆数量的目的。图7～8所示的是不同数量、不同间距的锚杆应力场。

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图7 4根锚杆(间距1.0 m)支护附加应力场

图8 8根锚杆(间距0.5 m)支护附加应力场

3.4 锚固方式

锚固方式：对于加长树脂锚杆，须使用2～3支树脂锚固剂进行。钻孔直径Φ30 mm，理论锚固长度1 050 mm，锚固力不低于200 kN。

3.5 锚杆的施工角度

巷道顶板的锚杆施工时，选取的角度对产生的应力场及其扩散范围影响显著(见图9)。锚杆垂直于巷道的断面进行布置，巷道两端的角部锚杆与中部锚杆形成的应力区域相互覆盖，顶板形成了厚度大、分布均匀的应力区域，可以涵盖大部分锚固区域，锚杆预应力扩散和覆盖效果好。随着角部锚杆角度的增大，角部锚杆形成的应力区与中部锚杆应力区开始分离，叠加区域变小。当顶板角锚杆角度达到18°时，两个应力区域分离明显。继续加大角部锚杆的角度，角部锚杆与中部锚杆应力区间隔更大，彼此独立。因此，在接近水平的巷道中，巷道顶板的两端锚杆最好选择垂直于巷道施工。如为施工方便等考虑确实需要留有一定角度，最好不超12°。

(a) 垂直巷道布置 (b) 与巷道夹角10°(c) 与巷道夹角30°

4 巷道锚杆支护设计[2]

4.1 顶板支护

3）从系统工程角度来看，以降低泵压作为节能的直接手段，面向单井、管线与注配间，综合应用地面工程、采油工程和油藏工程的措施开展综合性节能降耗工作，对注水系统节能降耗有一定的指导意义。

锚杆的布置形式：锚杆排距950 mm，每排8根锚杆，锚杆间距850 mm，距顶板端部340 mm进行布置，巷道右顶角锚杆铅直安装，其余锚杆全部垂直顶板安装(考虑施工情况，允许5°误差)。

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锚杆预紧力矩：不低于500 N·m ，不超过700 N·m。锚杆安装完毕后30 min内进行拧紧。

锚杆的锚固方式不同，产生的应力场分布区别明显。通过研究锚杆作用机理，发现锚杆端部产生的预应力范围大，但锚杆自由段的中部产生应力较小，形成类似“8”字形的应力分布区；加长锚杆预应力作用范围，形成厚度小的有效应力区域，锥形应力分布区更小；全长锚杆产生应力作用区域更小，减小有效应力区域厚度，形成“酒杯”形的应力分布。

锚杆托盘：160 mm×160 mm×12 mm的高强度拱形托盘，配套使用调心球垫和高强度垫片。

锚索布置：实体锚索排距950 mm，“2-1-2”布置，锚索直径22 mm，长度6 400 mm，注浆锚索排距950 mm，“2-1-2”布置，锚索直径22 mm，长度7 400 mm，滞后掘进工作面一段距离进行安装。

锚索托盘：300 mm×300 mm×16 mm的高强度拱形托盘，配套使用调心球垫，要求托盘承载力大于500 kN。

式中：C—岩石内聚力；a—巷道开挖后的应力集中系数，一般取1.5；φ—岩石内摩擦角；γ—上覆岩层平均容重。

护表构件：顶板采用W钢带加Φ7 mm钢筋焊接钢筋网进行护表，W钢带宽290 mm，厚6 mm，高度不低于30 mm，孔间距950 mm，钢筋网尺寸2 700 mm×1 100 mm，网格尺寸为70 mm×70 mm，铺网时应拉紧，搭接长度为80 mm，搭接处用15#双股铁丝以花式方式扣接，联点间距不大于150 mm。

4.2 巷道两帮支护

锚杆形式和规格：采用MSGLN-500钢材，杆体为Φ25 mm左旋无纵筋螺纹钢筋，长度2 500 mm，杆尾螺纹M24 mm。

回采巷道两帮锚杆布置：锚杆排距900 mm，每排4根锚杆，锚杆间距900 mm，底部锚杆距底角500 mm，顶部锚杆距顶角300 mm，最上部锚杆平行于巷道顶板轮廓线打设，其余锚杆全部垂直巷帮打设(考虑到施工需要，允许5°误差)。

锚杆预紧力矩：不低于400 N·m ，不超过600 N·m(如果强度过低，锚杆预紧力矩施加比较困难，要求预紧力矩范围300～500 N·m)。锚杆安装完毕后半小时内预紧结束。

锚固方式：加长树脂锚杆的锚固，使用规格为MSK2535、MSZ2535的两支锚固剂。钻孔的直径为Φ30 mm，理论锚固长度1 052 mm，锚固力不低于190 kN(具体锚固力根据现场实测结果进行调整)。

锚杆托盘规格：150 mm×150 mm×12 mm的高强度拱形托盘，配套使用调心球垫和尼龙垫片。

走到一间石砌的小屋前，他没去推门，而是走向窗户，嗒嗒嗒地敲起来。窗子没打开，只听见里面有个女人的声音：你又来了，今天不是下雨吗。米九轻声回答：我披着毡衣呢，你就放心吧。

非回采侧帮锚索布置：每隔一排打设2根锚索加强支护，锚索排距1 800 mm，间距1 000 mm，距顶800 mm，距底1 200 mm，锚索直径21.6 mm，长度5 300 mm。

依据篇章格律理论，语篇的题目通常是语篇的宏观主位，段落的主题句是超主位、信息的出发点，分别预测语篇、段落的内容。胡壮麟（1994，2018）论述了主题句与主位衔接的关系，指出段落主位对段落内各句主位起着提纲挈领的作用。Thompson&Zhou（2000）提出的“评价连贯”（evaluative coherence）概念指出“作者试图对其谈论的话题发表评价，评价的基调是保持不变的”（张大群2010b：2）。结合篇章格律可以理解为：宏观主位、超主位在预测信息内容的同时，也蕴含着作者对所述话题的态度——或褒奖、或贬斥，其评价会辐射整个语篇,像韵律一样连续不断地贯穿在语篇的发展过程中。

锚索托盘：300 mm×300 mm×16 mm的高强度拱形托盘，配套使用调心球垫，要求托盘承载力大于504 kN。

锚索锚固方式：树脂端头锚固，采用四支锚固剂，两支MSK2535，两支MSZ2535。钻孔直径为30 mm，理论锚固长度2 103 mm，初始张拉力250 kN，预紧力锁定损失后不小于200 kN。

图书馆信息素养教育在许多高校还没设置正式的课程，仅仅作为课外学习内容出现，学生的学习效果难以保证。学生在图书馆寻找信息时缺乏系统的能力，往往感觉困难。目前我国高校开设的主要课程是文献信息检索，对此课程缺乏具体的区分，专业领域的文献检索课程还较为匮乏，并且大部分高校将此类课程设置为选修课，学生的学习程度不高。

综上所述，通过种子贮藏技术的概念可以认识到种子贮藏技术是需要将多种因素相结合，然后针对不同农作物种子贮藏性能的不同进行相应的贮藏管理措施。当然最重要的还是要结合当地气候生态环境的不同，采取更加合理的种子贮藏技术。当然这还需要相关的人员进行深入的探究才能更好的实现对种子良好的贮藏。

护表构件：两帮可采用钢筋网和w型护板进行，钢筋网直径Φ6 mm，规格尺寸1 600 mm×1 100 mm(非回采侧帮)和1 800 mm×1 100 mm(回采侧帮)，网格尺寸为70 mm×70 mm，铺网时应拉紧压实，搭接长度为70 mm，搭接处用16#双股铁丝以三花扣方式搭接，联点间距不大于140 mm。W钢护板长450 mm，宽280 mm，厚5 mm。

比如早先有文章分析：“目前我国公民文化素质还不很高的情况下，还有相当数量的读者停留在较低、较浅的阅读层次，他们多从事体力和半脑力劳动，知识与技术含量较低，他们读不懂专业学术文献，高雅的艺术作品又欣赏不了，因此他们到图书馆的目的就在于休闲娱乐。”那么知识水平低的人阅读就是浅阅读，这显然行不通[1]。

若两帮出现片帮或超欠挖的现象，为避免出现不贴岩面情况，可使用280 mm×450 mm×5 mm的W钢护板支护配合菱形网进行，网孔规格为50 mm×50 mm，网片搭接长度为100 mm，采用双股15#铁丝逐孔相连，不少于4圈。

4.3 其他条件下支护建议

1)支护