第42頁(yè)共46頁(yè) 第43頁(yè)共46頁(yè) XX嶺東翼610m大巷錨網(wǎng)技術(shù)方案 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人： 技術(shù)負(fù)責(zé)人： 參加人員：年月日目錄HYPERLINK\l"_Toc168055864"1.基本狀況1-41.1.井田范圍1-41.2.區(qū)域地質(zhì)特征1-51.3.礦區(qū)地質(zhì)特征1-51.3.1.地層1-51.3.2.構(gòu)造1-71.4.水文地質(zhì)1-81.5.煤層狀況1-91.5.1.含煤地層1-91.5.2.煤質(zhì)1-91.5.3.瓦斯煤塵1-101.6.煤層頂?shù)装?-111.7.施工方法1-11HYPERLINK\l"_Toc168055877"2.自穩(wěn)隱形拱錨固理論2-122.1.自穩(wěn)隱形拱理論體系2-122.2.圍巖穩(wěn)定性分析2-132.2.1.巷道兩幫穩(wěn)定機(jī)理2-132.2.2.巷道頂板穩(wěn)定機(jī)理2-142.2.3.巷道圍巖的不穩(wěn)定區(qū)劃2-162.3.自穩(wěn)隱形拱方程2-172.4.自穩(wěn)隱形拱極限性討論2-182.5.自穩(wěn)隱形拱理論對(duì)錨桿的解釋2-192.6.自穩(wěn)隱形拱的錨固原理2-202.6.1.幫錨桿改善巷道穩(wěn)定性的原理2-202.6.2.頂錨桿改善巷道穩(wěn)定性的原理2-202.6.3.巷道斷面形狀改善巷道穩(wěn)定性的原理2-212.7.自穩(wěn)隱形拱理論要點(diǎn)2-21HYPERLINK\l"_Toc168055891"3.支護(hù)方案3-273.1.井下礦壓現(xiàn)狀3-273.2.錨桿支護(hù)3-28HYPERLINK\l"_Toc168055894"4.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)3-224.1.基礎(chǔ)參數(shù)3-224.1.1.煤體基本參數(shù)3-224.1.2.煤層頂板基本參數(shù)3-224.2.垂直地應(yīng)力3-224.3.巷道斷面形狀選擇3-234.3.1.頂板寬度對(duì)巷道穩(wěn)定性分析3-234.3.2.受力狀態(tài)分析3-244.3.3.斷面形狀確定3-26HYPERLINK\l"_Toc168055903"5.施工參數(shù)設(shè)計(jì)4-285.1.頂部錨固控制范圍確定4-285.1.1.頂部不穩(wěn)定圍巖范圍4-285.1.2.巷道失穩(wěn)情況下頂部的不穩(wěn)定范圍4-295.2.錨桿4-305.2.1.頂錨桿：4-305.3.托梁鋼帶4-315.4.加固網(wǎng)確定4-315.5.錨索4-315.6.錨桿間排距4-325.7.錨網(wǎng)支護(hù)綜合布置圖4-32HYPERLINK\l"_Toc168055914"6.施工工藝及注意事項(xiàng)5-356.1.掘支工藝5-356.2.光面爆破施工工藝5-356.3.特殊情況處理5-356.4.安全技術(shù)措施5-35HYPERLINK\l"_Toc168055919"7.錨桿施工監(jiān)測(cè)6-367.1.日常監(jiān)測(cè)6-377.2.頂板離層監(jiān)測(cè)6-387.3.巷道表面收斂檢測(cè)6-38HYPERLINK\l"_Toc168055923"8.附錄7-38基本狀況XX有限責(zé)任公司XX嶺煤礦，前身為XX縣XX嶺煤礦，屬XX縣煤炭工業(yè)局直屬煤礦。該礦始建于1983年7月，1996年12月投產(chǎn)，批準(zhǔn)開(kāi)采15號(hào)煤層，現(xiàn)采15號(hào)煤層，原礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力15萬(wàn)噸/年，改擴(kuò)建后礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力45萬(wàn)噸/年，現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)能力15萬(wàn)噸/年。2005年，在XX縣人民政府與XX公司所屬煤炭公司煤電一體化項(xiàng)目建設(shè)中，由XX公司出資收購(gòu)，并于2005年10月28日正式接管，成為XX有限責(zé)任公司下屬煤礦。XX有限責(zé)任公司XX嶺煤礦，位于XX煤田北部平定XX礦區(qū)，行政區(qū)劃隸屬XX縣大寨鎮(zhèn)管轄。礦區(qū)中心點(diǎn)地理坐標(biāo)為東經(jīng)113°39′09″，北緯37°30′03″。礦區(qū)向北距XX縣城約17公里，207國(guó)道從礦區(qū)東部通過(guò)，陽(yáng)涉鐵路從礦區(qū)西部邊緣通過(guò)，距陽(yáng)涉鐵路XX轉(zhuǎn)運(yùn)站25公里，交通條件十分較為便利。井田范圍XX嶺位于太行XX麓，地處侵蝕剝蝕中山區(qū)。總體地勢(shì)中部高周?chē)停罡唿c(diǎn)位于礦區(qū)西南部，海拔1,119.1m，最低點(diǎn)位于東南部，海拔為881.7m，相對(duì)高差237.4m。井田面積為6.7481km2XX嶺煤礦采用斜井開(kāi)拓，主井斜長(zhǎng)646m，坡度23°，副井斜長(zhǎng)742m，坡度23°。井口坐標(biāo)為：主井X=4155465.619Y=19734820.133副井X=4154489.241Y=19734892.427采煤開(kāi)采最大深度600m。設(shè)計(jì)服務(wù)年限為62.5年。區(qū)域地質(zhì)特征XX礦區(qū)位于XX煤田東翼北端，平定、XX兩縣境內(nèi)，區(qū)內(nèi)地層大致向西傾斜，傾角一般10度左右。褶曲發(fā)育，較大的斷層有武家坪正斷層，走向北東，傾向南西，最大落差150m；杜莊正斷層，走向北北東，傾向北西，最大落差200m，延伸約15km；斷層多分布于礦區(qū)東部。區(qū)域上出露的地層由東向西依次為奧陶系峰峰組，石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組，二疊系下統(tǒng)XX組、下石盒子組，二疊系上統(tǒng)上石盒子組、石千峰組、三疊系下統(tǒng)劉家溝組，第四系不整合覆蓋于各時(shí)代的地層之上。主要含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組，二疊系下統(tǒng)XX組。太原組含煤10層，其中15號(hào)為穩(wěn)定可采煤層，9號(hào)為較穩(wěn)定、大部可采煤層；XX組含煤7層，其中3號(hào)為較穩(wěn)定、大部可采煤層。含煤地層總厚168m，煤層總厚11m，含煤系數(shù)6.6%。礦區(qū)地質(zhì)特征地層井田出露的地層主要為二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1x）、上統(tǒng)上石盒子組（P2s），井田內(nèi)賦存的地層有奧陶系中統(tǒng)峰峰組（O2f），石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）、上統(tǒng)太原組（C3t），二疊系下統(tǒng)XX組（P1s）、下石盒子組（P1x），上統(tǒng)上石盒子組（P2s）。奧陶系為本區(qū)煤系地層之基底。地層由老至新分述如下：（1）、奧陶系中統(tǒng)峰峰組(O2f)（2）、石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)（3）、石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)據(jù)鉆孔資料，該組為一套海陸交互相的砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖、石灰?guī)r及煤的沉積建造，是井田內(nèi)主要含煤地層。按其沉積特點(diǎn)及巖性組合劃分為上、中、下三段。本組厚96.40-119.50m，平均厚107.86m。①、下段（C3t1）：從K1砂巖底至K2灰?guī)r底為界，厚度30.06m，主要巖性為灰色、灰黑色泥巖，砂質(zhì)泥巖，炭質(zhì)泥巖及煤。K1為煤系地層底界，巖性為灰白色中—細(xì)砂巖（晉祠砂巖），為煤系地層的標(biāo)志層之一。中下部含15號(hào)煤層，全區(qū)穩(wěn)定可采。②、中段（C3t2）：從K2灰?guī)r底至K4灰?guī)r頂為界，平均厚度29.04m，巖性為深灰色石灰?guī)r、灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、灰色砂巖及13號(hào)、13下號(hào)、12號(hào)、11號(hào)4層煤層。各煤層均不可采。K2：為深灰色致密塊狀石灰?guī)r，堅(jiān)硬、裂隙發(fā)育，厚度2.80-7.12m,平均厚4.70m，是該段底界的標(biāo)志層。K3：為深灰色石灰?guī)r，致密堅(jiān)硬，具裂隙，含動(dòng)物化石。厚度1.70-2.60m,平均厚2.19m。K4：為灰色石灰?guī)r，裂隙發(fā)育，含動(dòng)物化石。厚度0.82-2.96m，平均厚1.95m。③、上段（C3tt3）：從K4灰?guī)r頂至K7砂巖底為為界，巖性性主要為深深灰、灰色色砂質(zhì)泥巖巖及粉砂巖巖，含植物物根化石，下下部為中—細(xì)粒砂巖巖。含9號(hào)、9上號(hào)、8號(hào)、8上號(hào)煤層層，其中9號(hào)煤為較較穩(wěn)定大部部可采煤層層，其余均均不可采。平平均厚度448.766m。（4）、二疊系下統(tǒng)統(tǒng)XX組（P1s）井田內(nèi)主要含煤煤地層之一一。由灰色色、深灰色色的泥巖，砂砂質(zhì)泥巖，中中、細(xì)粒砂砂巖和煤組組成。本組組共含1、2、3、4、5、6號(hào)六層煤煤，其中3、6號(hào)層為局局部可采煤煤層，其余余為不可采采煤層。該該組平均厚厚53.669m。K7為本組底界砂巖巖，巖性為為深灰色細(xì)細(xì)砂巖，往往東尖滅，相相變?yōu)樯百|(zhì)質(zhì)泥巖,厚度0-14..70m，平平均厚8..73m。（5）、二疊系下統(tǒng)統(tǒng)下石盒子子組（P1x）（6）、上統(tǒng)上石盒盒子組（P2s）（7）、第四系中上上更新統(tǒng)(Q2+33)分布于井井田內(nèi)山梁梁及山坡上上，主要巖巖性為砂質(zhì)質(zhì)粘土及粉粉砂質(zhì)粘土土，底部含含鈣質(zhì)結(jié)核核，厚度為為0-25..00m，平平均厚155.00mm。（8）、第四系全新新統(tǒng)（Q4）分布于河床中，為為砂、礫、泥泥沙、黃土土及殘積坡坡積物。厚厚度為0-15..00m，平平均厚100.00mm。構(gòu)造井田地層總體上上為一傾向向西南單斜斜構(gòu)造，地地層傾角為為5—10°。井田北北部呈現(xiàn)為為軸向北東東—南西向的的寬緩的向向斜構(gòu)造（XX嶺向斜）。井田中東部發(fā)育有三條小斷層。褶曲——XX嶺嶺向斜本褶曲為一向斜斜構(gòu)造，展展布于井田田北部，西西部走向近近東西向，東東部走向北北東65°左右，兩兩翼傾角3—10°，基本對(duì)對(duì)稱(chēng)。斷層①F1正斷層：位位于井田中中部，斷距距5m，傾角700°，傾向南南東，井田田內(nèi)延伸長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)1600m。②F2正斷層：：位于井田田中南部，斷斷距5m，傾角75°，傾向南南東，井田田內(nèi)延伸長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)3300m。③F3正斷層：位位于井田南南部，斷距距5m，傾角80°，傾向南南東，井田田內(nèi)延伸長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)3000m。本井田以單斜構(gòu)造造為主，北北部其上疊疊加有寬緩緩褶曲（向向斜）構(gòu)造造，未發(fā)現(xiàn)現(xiàn)大斷層及及巖漿巖活活動(dòng)，構(gòu)造造屬簡(jiǎn)單為為一類(lèi)。水文地質(zhì)井田內(nèi)主要可采采煤層為115號(hào)煤層，其其直接充水水含水層為為K2石灰?guī)r巖巖溶裂隙含含水層。按按照煤礦床床水文地質(zhì)質(zhì)類(lèi)型劃分分原則，115號(hào)煤層為為以裂隙充充水和巖溶溶充水為主主的水文地地質(zhì)條件簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的礦床床。充水因素分析礦井前期充水，主主要是井巷巷工程揭露露了含水層層時(shí)，含水水層所含的的裂隙水就就會(huì)涌入礦礦井。當(dāng)煤煤層被開(kāi)采采時(shí)，受采采動(dòng)影響含含水層原始始狀態(tài)的水水文地質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)發(fā)生變變化，采空空區(qū)上方的的巖層產(chǎn)生生塌陷，形形成裂隙，含含水層的完完整性被破破壞，使含含水層與采采空區(qū)之間間發(fā)生水力力聯(lián)系，形形成礦井的的涌水或水水量增大，形形成采空區(qū)區(qū)積水。開(kāi)開(kāi)采后對(duì)含含水層（帶帶）的水文文地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)從下至上上被改變，從從而導(dǎo)致地地表水、含含水層水、上上覆采空區(qū)區(qū)積水的滲滲漏量大大大增加，是是形成礦井井的充水的的重要因素素。煤層狀況含煤地層井田內(nèi)含煤地層層為太原組組和XX組，不不同的聚煤煤環(huán)境，形形成了不同同的巖性組組合、巖相相特征，含含煤性也存存在較大差差異。井田內(nèi)含煤地層層平均總厚厚度1611.55mm，其中含含煤層、煤煤線(xiàn)15層，煤層層總厚度99.88mm，含煤系系數(shù)6%。15號(hào)煤層位于于太原組的的下部，上上距9號(hào)煤層555-78..2m，平平均厚666.90m，煤層厚厚度4.550—7.055m，平均厚厚5.144m，含1-22層夾矸，厚厚度穩(wěn)定，全全井田可采采。煤層頂頂板有0..3m的灰灰色粘土巖巖偽頂，隨隨采隨落，不不易管理，直直接頂為116.255m厚的黑黑灰色泥巖巖，老頂為為5.6m厚的K2石灰?guī)r，一一般不易垮垮落；直接接底板為55.61mm的黃灰色色泥巖。煤質(zhì)物理性質(zhì)和煤巖巖特征本區(qū)可采煤層均均為無(wú)煙煤煤，深灰色色，金剛光光澤或強(qiáng)玻玻璃光澤，具具內(nèi)生裂隙隙，裂隙中中均有礦物物質(zhì)充填，常常呈貝殼狀狀斷口或眼眼球狀斷口口，一般硬硬度較大，具具條帶狀結(jié)結(jié)構(gòu)，塊狀狀構(gòu)造，宏宏觀煤巖類(lèi)類(lèi)型以光亮亮型、半亮亮型煤為主主，少數(shù)為為半暗型煤煤。由于本區(qū)煤的變變質(zhì)程度較較高，有機(jī)機(jī)顯微組分分以鏡質(zhì)組組為主，含含量達(dá)887.6--97.33%，屬亮煤煤。無(wú)機(jī)組組分以粘土土為主，為為10.22-20..3%，鏡質(zhì)組組最大反射射率(R°mmax)，15號(hào)煤為2.8665-3..423%%，平均3.1008%。化學(xué)性質(zhì)和工藝藝性能原煤：水分(MMad)為0.755-1.556%，平均1.144%，灰分(Ad)為7.900-36..24%，平均17.225%，揮發(fā)份(Vdaaf)8..48-116.444%，平均9.166%，全硫(St..d)為0.566-4.009%，平均1.499%，發(fā)熱量29.996-355.91MMJ/kgg平均32.778%，磷(P.dd)0.0005-00.0944%，平均0.0442%。精煤：水分(MMad)為0.477-1.882%，平均1.111%，灰分(Ad)為3.733-10..44%，平均7.044%，揮發(fā)份(Vdaaf)5..95-88.55%%，平均7.166%，全硫(St..d)為0.522-1.001%，平均0.711%。原煤灰份成分：：SiO235--45%、Al2O330--40%、Fe2O34-55%、CaO5%±、MgO<1%、SO3<1%。灰熔點(diǎn)：>15500℃。元素分析C990-922%、H2--4%、O1..5-2..0%、N1..0-1..5%。綜上所述：155號(hào)煤為低低中灰、低低中硫、特特高熱值為為主的之無(wú)無(wú)煙煤。瓦斯煤塵根據(jù)XX省煤炭炭工業(yè)局“關(guān)于XX市2005年395對(duì)煤礦礦礦井瓦斯等等級(jí)鑒定結(jié)結(jié)果的批復(fù)復(fù)（XX發(fā)[20005]9886）”，XX縣XX嶺煤礦礦本年度瓦瓦斯絕對(duì)涌涌出量17.001m3/minn，相對(duì)涌涌出量47.220m3/t；二氧氧化碳絕對(duì)對(duì)涌出量0.577m3/minn，相對(duì)涌涌出量1.588m3/t，為高高瓦斯礦井井。煤塵爆炸性及自自燃傾向性性根據(jù)XX省煤炭炭工業(yè)局綜綜合測(cè)試中中心檢驗(yàn)報(bào)報(bào)告（報(bào)告告編號(hào)20055-42115–1），該礦15號(hào)煤層煤煤塵火焰長(zhǎng)長(zhǎng)度0mmm，加巖粉粉用量0%，煤塵無(wú)無(wú)爆炸性危危險(xiǎn)。根據(jù)XX省煤炭炭工業(yè)局綜綜合測(cè)試中中心檢驗(yàn)報(bào)報(bào)告（報(bào)告告編號(hào)20005-44215–1），15號(hào)煤層煤煤的吸氧量量1.29978cmm3/g，自燃燃傾向性等等級(jí)為Ⅰ級(jí)，容易易自燃。煤層頂?shù)装?5號(hào)煤層直接接頂板為泥泥巖，厚度度16m左右，據(jù)據(jù)陽(yáng)煤集團(tuán)團(tuán)五礦資料料，其泥巖巖抗壓強(qiáng)度度223—910KKg/cmm2，平均均456KKg/cmm2。老頂頂為K2灰?guī)r，厚厚度2.80—7.055m，屬Ⅰ類(lèi)較穩(wěn)定定頂板。底板多為砂質(zhì)泥泥巖或泥巖巖，其砂質(zhì)質(zhì)泥巖抗壓壓強(qiáng)度6008—837KKg/cmm2，平均均722KKg/cmm2。施工方法先期鉆眼爆破法法，后期使使用掘進(jìn)機(jī)機(jī)破煤。頂板使用單體錨錨桿鉆施工工錨桿。幫部使用風(fēng)動(dòng)幫幫錨桿鉆機(jī)機(jī)錨固理論準(zhǔn)確的分析計(jì)算算必須建立立在準(zhǔn)確的的巖體參數(shù)數(shù)的基礎(chǔ)上上，目前情情況下在現(xiàn)場(chǎng)要要準(zhǔn)確確定定參數(shù)比較較困難。自自穩(wěn)隱形拱拱理論的出出發(fā)點(diǎn)是立立足現(xiàn)場(chǎng)，力力求用簡(jiǎn)化化的理論方方法設(shè)計(jì)錨錨桿支護(hù)系系統(tǒng)參數(shù)去去適用于現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)任何復(fù)復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地層情況況。解決現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)問(wèn)題。自穩(wěn)隱形拱理論論體系自穩(wěn)隱形拱理論論準(zhǔn)確的詮詮釋以下幾幾點(diǎn)：揭露采礦工程中中巷道圍巖巖的穩(wěn)定機(jī)機(jī)理圈定地下巷道圍圍巖不穩(wěn)定定范圍提出提高巷道穩(wěn)穩(wěn)定性方案案揭露錨桿支護(hù)實(shí)實(shí)質(zhì)機(jī)理提出現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用的的錨桿設(shè)計(jì)計(jì)方法自穩(wěn)隱形拱理論論內(nèi)涵：圍巖穩(wěn)定本質(zhì)———指出巷道道圍巖的穩(wěn)穩(wěn)定性與支支護(hù)方式無(wú)無(wú)關(guān)。巷道道是否穩(wěn)定定是由圍巖巖的特性及及巷道自身身所處的采采掘關(guān)系確確定的；圍巖不穩(wěn)定區(qū)的的有限性——對(duì)圍巖不不穩(wěn)定區(qū)進(jìn)進(jìn)行了界定定錨桿的作用實(shí)質(zhì)質(zhì)——錨桿之所所以能對(duì)巷巷道圍巖起起到支護(hù)作作用，是因因?yàn)閲鷰r自自身具有自自我承載能能力并能自自我穩(wěn)定。指指出了錨桿桿作用的局局限性。HYPERLINK"javascript:PlaySound('file:///C:\\\\DOCUME~1\\\\dengkun\\\\LOCALS~1\\\\Temp\\\\msohtml1\\\\01\\\\clip_sound001.wav',false);"錨桿的錨固作用用只是限制制一定范圍圍巖體使其其保持協(xié)調(diào)調(diào)變形。HYPERLINK"javascript:PlaySound('file:///C:\\\\DOCUME~1\\\\dengkun\\\\LOCALS~1\\\\Temp\\\\msohtml1\\\\01\\\\clip_sound001.wav',false);"錨桿的力學(xué)原理理是提高圍圍巖體局部部塑性破壞壞后的承載載能力。HYPERLINK"javascript:PlaySound('file:///C:\\\\DOCUME~1\\\\dengkun\\\\LOCALS~1\\\\Temp\\\\msohtml1\\\\01\\\\clip_sound001.wav',false);"圍巖支護(hù)原理———指出支護(hù)護(hù)范圍的有有限性。有有限性表現(xiàn)現(xiàn)在防止圍圍巖局部突突變上，而而不需要支支護(hù)整個(gè)圍圍巖體破壞壞區(qū)域。有效的錨固范圍圍——過(guò)大范圍圍的支護(hù)可可能引起應(yīng)應(yīng)力集中，并并不利于圍圍巖穩(wěn)定自穩(wěn)隱形拱首先先是基于圍圍巖具有自自我穩(wěn)定能能力這一基基本點(diǎn)上，并并認(rèn)為不論論圍巖如何何松軟，只只要是似連連續(xù)介質(zhì)，其其即使出現(xiàn)現(xiàn)片幫冒頂頂現(xiàn)象，這這樣的冒落落在一般情情況下不會(huì)會(huì)是無(wú)限的的，最終必必然達(dá)到相相對(duì)穩(wěn)定平平衡。即使使是松散介介質(zhì)，當(dāng)這這種介質(zhì)的的結(jié)構(gòu)體互互相咬合也也能達(dá)到相相對(duì)穩(wěn)定平平衡，這稱(chēng)稱(chēng)之為巷道道的自穩(wěn)現(xiàn)現(xiàn)象。對(duì)巷巷道的支護(hù)護(hù)就是對(duì)巷巷道在達(dá)到到相對(duì)穩(wěn)定定平衡過(guò)程程中自穩(wěn)隱隱形拱內(nèi)出出現(xiàn)的片幫幫冒頂?shù)木S維護(hù)，保證證在這一過(guò)過(guò)程中只出出現(xiàn)變形而而不出現(xiàn)片片幫冒落。因因此，錨桿桿支護(hù)工作作只是保護(hù)護(hù)圍巖一定定范圍圍巖巖的這種相相互咬合。在巷道的維護(hù)中中，頂部的的維護(hù)十分分重要。盡盡管人們提提出護(hù)頂先先護(hù)幫是支支護(hù)的基本本。然而，頂部使用錨桿的“似剛性”支護(hù)也能有效的將頂部壓力轉(zhuǎn)向兩幫深部，當(dāng)幫部得到有效支護(hù)時(shí)最終還是以頂?shù)木S護(hù)為重中之重。研究頂部的應(yīng)力狀況及巖體穩(wěn)定狀態(tài)是支護(hù)頂部的前提。自穩(wěn)隱形拱理論論描述巷道道頂部的自自穩(wěn)機(jī)理，提提出自穩(wěn)隱隱形拱‘承載’垂直地應(yīng)應(yīng)力的假說(shuō)說(shuō)。并且提提出錨桿降降低自穩(wěn)隱隱形拱的原原理，以此此為基礎(chǔ)來(lái)來(lái)設(shè)計(jì)錨桿桿支護(hù)參數(shù)數(shù)。這是非非常重要的的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)點(diǎn)。圍巖穩(wěn)定性分析析我們已經(jīng)知道了了巷道圍巖巖使用錨桿桿支護(hù)的本本質(zhì)是圍巖巖自身具有有穩(wěn)定性，那那么，對(duì)圍圍巖穩(wěn)定性性的研究將將是具有十十分重要的的意義。巷道圍巖穩(wěn)定問(wèn)問(wèn)題的研究究是一個(gè)十十分復(fù)雜的的問(wèn)題，隨隨著力學(xué)方方法的不斷斷進(jìn)展，人人們現(xiàn)在能能夠比較準(zhǔn)準(zhǔn)確的解決決地下工程程的計(jì)算分分析。但是是，準(zhǔn)確的的分析計(jì)算算必須建立立在準(zhǔn)確的的巖體參數(shù)數(shù)的基礎(chǔ)上上，目前情情況現(xiàn)場(chǎng)要要準(zhǔn)確確定定參數(shù)比較較困難。為為了解決實(shí)實(shí)際問(wèn)題，我我們拋開(kāi)巖巖體力學(xué)的的精確數(shù)據(jù)據(jù)，遵從錨錨桿支護(hù)的的基本觀點(diǎn)點(diǎn)，主要分分析圍巖體體的失穩(wěn)范范圍。巷道兩幫穩(wěn)穩(wěn)定機(jī)理側(cè)幫破裂趨勢(shì)線(xiàn)圖2-1。巷道側(cè)幫跨落角Fig.2-2.cavingangleofsideofalevel在巖體受壓試件件破壞的試試驗(yàn)中，對(duì)對(duì)于受壓面面阻力不同同產(chǎn)生的破破壞結(jié)果不不同。我們們注意到，對(duì)對(duì)于受壓面面具有較大大摩擦阻力力的試驗(yàn)中中在試件破破壞時(shí)的破破裂面總是是沿著與受受壓方向約約成45°的方向裂裂開(kāi)。側(cè)幫破裂趨勢(shì)線(xiàn)圖2-1。巷道側(cè)幫跨落角Fig.2-2.cavingangleofsideofalevel巷道兩幫的受力力是在經(jīng)受受大到巖體體抗剪強(qiáng)度度級(jí)的摩擦擦力情況下下的單自由由面的抗壓壓狀態(tài)，巷巷道兩幫的的破裂面必必然是在與與巷道壁面面成45°夾角之內(nèi)內(nèi)，因此，其其破裂趨勢(shì)勢(shì)面如圖2-1所示。由此我們可以推推斷，當(dāng)巷巷道頂板得得到有效維維護(hù)時(shí)，巷巷道兩幫的的可見(jiàn)破裂裂形狀為一一三角形區(qū)區(qū)域，其最最大可見(jiàn)深深度為巷道道高度的一一半。巷道頂板穩(wěn)定機(jī)機(jī)理在原巖中開(kāi)挖巷巷道后，頂頂板應(yīng)力在在重新分布布時(shí)，頂板板中的應(yīng)力力必然有兩兩個(gè)方向的的變化。這這兩個(gè)方向向?yàn)榇怪焙秃退綉?yīng)力力。其變化化趨勢(shì)為:垂直應(yīng)力從→00；從表面面向巷道深深部，應(yīng)力力分布由0逐漸變到到地應(yīng)力。水平應(yīng)力從壓應(yīng)應(yīng)力→拉應(yīng)力。從巖石力學(xué)理論論角度出發(fā)發(fā)，圍巖體體中的應(yīng)力力單元的變變形達(dá)到塑塑性就被視視為破壞巖巖體。碹胎穩(wěn)定原理結(jié)構(gòu)頂部只要是是弧拱形就就能保持穩(wěn)穩(wěn)定。圖2-2。圖2-2。不同拱形的碹胎結(jié)構(gòu)。Fig.2-2thearchstructureofdifferentshape圖2-3。拱形的碹胎結(jié)構(gòu)中只要一塊掉落整個(gè)結(jié)構(gòu)就失穩(wěn)Fig.2-3.thearchwouldcrashitselfwhenloseoneblock不管碹胎的拱部部形狀如何何，這種拱拱形的結(jié)構(gòu)構(gòu)能夠承受受一定的頂頂部載荷。但但是，當(dāng)這這種拱部結(jié)結(jié)構(gòu)個(gè)別遭遭到破壞或或是其中一一塊碹塊掉掉落后，整整個(gè)結(jié)構(gòu)就就會(huì)失去穩(wěn)穩(wěn)定。圖2-3。圖2-2。不同拱形的碹胎結(jié)構(gòu)。Fig.2-2thearchstructureofdifferentshape圖2-3。拱形的碹胎結(jié)構(gòu)中只要一塊掉落整個(gè)結(jié)構(gòu)就失穩(wěn)Fig.2-3.thearchwouldcrashitselfwhenloseoneblock自穩(wěn)隱形拱原理理巖土工程理論不不論以什么么力學(xué)判據(jù)據(jù)判斷圍巖巖破壞，其其原理都是是以圍巖體體進(jìn)入塑性性不可逆狀狀態(tài)為條件件的。然而而，在長(zhǎng)期期的地下工工程實(shí)踐中中，我們發(fā)發(fā)現(xiàn)地下工工程中圍巖巖體產(chǎn)生塑塑性破壞后后，還可以以保持巷道道的長(zhǎng)期穩(wěn)穩(wěn)定。尤其其是回采巷巷道和切眼眼，使用期期較短，這這類(lèi)地下工工程的圍巖巖穩(wěn)定更要要重視圍巖巖塑性區(qū)的的穩(wěn)定性。圖2-4。巷道頂板的巖體劃分Fig.2-4.divisionforroadwayback自穩(wěn)隱形拱理論論認(rèn)為對(duì)于于圍巖體產(chǎn)產(chǎn)生塑性破破壞甚至產(chǎn)產(chǎn)生斷裂破破壞，如果果其處于擠擠壓狀態(tài)下下仍具有一一定的承載載能力。這這種承載能能力往往能能滿(mǎn)足圍巖巖穩(wěn)定的要要求。因此此，在分析析巷道支護(hù)護(hù)重點(diǎn)時(shí)，沒(méi)沒(méi)有把注意意力放在巷巷道應(yīng)力最最為集中的的兩頂角或或塑性變形形區(qū)，而是是將注意力力放在頂?shù)氐匕宓睦瓚?yīng)應(yīng)力區(qū)。因因此，其觀觀點(diǎn)中心含圖2-4。巷道頂板的巖體劃分Fig.2-4.divisionforroadwayback巷道頂部潛在的的危險(xiǎn)是那那些單元體體中曾經(jīng)存在拉拉應(yīng)力的巖巖體，破壞壞巖體在擠擠壓狀態(tài)下下有時(shí)可以不不考慮其危危害性。根據(jù)這樣的觀點(diǎn)點(diǎn)，巷道頂頂板中單元元體中拉應(yīng)應(yīng)力大于零零的單元體體所組成巖巖體為潛在在危害巖體體。如圖2-4所示。這這種頂板內(nèi)內(nèi)拉應(yīng)力為為零的應(yīng)力力單元的連連線(xiàn)在巷道道的平面應(yīng)應(yīng)變問(wèn)題中中為一橢圓圓形曲線(xiàn)。這這一橢圓形形曲線(xiàn)稱(chēng)之之為自穩(wěn)隱隱形拱。自穩(wěn)隱形拱的基基本原理引引用了拱形形穩(wěn)定機(jī)理理，但自穩(wěn)穩(wěn)隱形拱理理論加入了了受力狀態(tài)態(tài)的拱形概概念，而不不是自身拱拱的穩(wěn)定問(wèn)問(wèn)題。圖2-5巷道圍巖的不穩(wěn)定區(qū)劃圖2-5巷道圍巖的不穩(wěn)定區(qū)劃Fig.2-5.unstablesurroundingsofadrift巷道圍巖的不穩(wěn)穩(wěn)定區(qū)劃自穩(wěn)隱形拱理論論的基本觀觀點(diǎn)中第一一次將巖體體的承載能能力的界限限劃進(jìn)了破破壞巖體，該該理論認(rèn)為為巖體的承承載能力并并不在于其其是否達(dá)到到塑性，并并認(rèn)為達(dá)到到塑性破壞壞后既是松松散的圍巖巖都具有支支承能力，而而那些受拉拉應(yīng)力的巖巖體沒(méi)有進(jìn)進(jìn)到塑性破破壞卻被列列入護(hù)防對(duì)對(duì)象.根據(jù)對(duì)巷道頂板板及側(cè)幫穩(wěn)穩(wěn)定性的分分析可知，在在完全沒(méi)有有支護(hù)情況況下巷道冒冒落片幫的的極限為側(cè)側(cè)幫片入深深度最大為為。當(dāng)發(fā)生生到這種程程度時(shí)，自自穩(wěn)隱形拱拱也將會(huì)變變到最大，這這時(shí)的自穩(wěn)穩(wěn)隱形拱稱(chēng)稱(chēng)為極限自自穩(wěn)隱形拱拱。根據(jù)自穩(wěn)隱形拱拱理論劃分分的不穩(wěn)定定危害巖體體區(qū)劃如圖圖2-5所示:自穩(wěn)隱形拱方程程當(dāng)巷道開(kāi)挖后不不能及時(shí)支支護(hù)而使巷巷道頂板產(chǎn)產(chǎn)生變形后后，頂板表表面處的拉拉應(yīng)力交界界點(diǎn)就會(huì)隨隨之變動(dòng)而而最終使交交點(diǎn)擴(kuò)展到到巷道頂板板兩角處。這這時(shí)的隱形形拱曲線(xiàn)稱(chēng)稱(chēng)之為自穩(wěn)穩(wěn)隱形拱。自穩(wěn)隱形拱是巷巷道頂部應(yīng)應(yīng)力單元中中水平方向向的拉應(yīng)力力為零的單單元的聯(lián)線(xiàn)線(xiàn)所形成的的曲面，這這一曲面在在巷道截面面上所示的的近似曲線(xiàn)線(xiàn)方程為：：或?qū)憺椋菏街校浩渌?hào)同前。根據(jù)對(duì)巷道頂板板及側(cè)幫穩(wěn)穩(wěn)定性的分分析可知，在在完全沒(méi)有有支護(hù)情況況巷道冒落落片幫的極極限為側(cè)幫幫片入深度度最大為。當(dāng)當(dāng)發(fā)生到這這種程度時(shí)時(shí)，自穩(wěn)隱隱形拱也將將會(huì)變到最最大，這時(shí)時(shí)的自穩(wěn)隱隱形拱稱(chēng)為為極限自穩(wěn)穩(wěn)隱形拱。極限自穩(wěn)隱形拱拱方程如下下：如果令:，有:極限自穩(wěn)隱形拱拱離頂板的的最大高度度自穩(wěn)隱形拱極限限性討論如果令：則有：式2-2說(shuō)明：當(dāng)當(dāng)圍巖松軟軟到極限時(shí)時(shí)。圍巖的的不穩(wěn)定范范圍只與巷巷道的寬度度有關(guān)，其其外不穩(wěn)定定界面是一一個(gè)橢圓。長(zhǎng)長(zhǎng)短軸由地地下空間的的寬度決定定。因此，按照自穩(wěn)穩(wěn)隱形拱理理論的巷道道幫部破壞壞極限概念念：完全破碎圍巖體體巷道幫部部完全失穩(wěn)穩(wěn)時(shí)極限狀狀態(tài)的水平平最大破壞壞寬度為：：完全破碎圍巖體體巷道幫部部完全失穩(wěn)穩(wěn)時(shí)極限狀狀態(tài)的垂直直最大破壞壞范圍為：自穩(wěn)隱形拱理論論對(duì)錨桿的的解釋錨桿支護(hù)作用的的懸吊機(jī)理理，巖梁機(jī)機(jī)理，擠壓壓加固機(jī)理理，擠壓拱拱作用，松松動(dòng)圈觀點(diǎn)點(diǎn)，關(guān)鍵圈圈機(jī)理等都都是從不同同的側(cè)重點(diǎn)點(diǎn)揭露了錨錨桿支護(hù)的的作用機(jī)理理的某一方方面。錨桿之所以能對(duì)對(duì)巷道圍巖巖起到支護(hù)護(hù)作用，是是因?yàn)閲鷰r巖自身具有有自我承載載能力并能能自我穩(wěn)定定。HYPERLINK"javascript:PlaySound('file:///C:\\\\DOCUME~1\\\\dengkun\\\\LOCALS~1\\\\Temp\\\\msohtml1\\\\01\\\\clip_sound001.wav',false);"錨桿的錨固作用用只是限制制一定范圍圍巖體使其其保持協(xié)調(diào)調(diào)變形。HYPERLINK"javascript:PlaySound('file:///C:\\\\DOCUME~1\\\\dengkun\\\\LOCALS~1\\\\Temp\\\\msohtml1\\\\01\\\\clip_sound001.wav',false);"錨桿的力學(xué)原理理是提高圍圍巖體局部部力學(xué)參數(shù)數(shù)，尤其能能大大提高高塑性破壞壞后的承載載能力。*錨桿的懸吊作用用機(jī)理是錨錨桿制約圍圍巖縱向變變形的能力力;*錨桿的組合梁作作用機(jī)理是是錨桿制約約圍巖橫向向變形的能能力;*錨桿的擠壓加固固作用機(jī)理理是錨桿制制約圍巖縱縱向和橫向向變形的能能力自穩(wěn)隱形拱的錨錨固原理對(duì)巷道圍巖的維維護(hù)可以改改變巷道圍圍巖穩(wěn)定區(qū)區(qū)域的大小小和形狀，不不同的支護(hù)護(hù)方式對(duì)圍圍巖穩(wěn)定區(qū)區(qū)域大小形形狀的改變變有所不同同，因此也也就有不同同的支護(hù)效效果。圖2-7.頂錨桿改變自穩(wěn)隱形拱Fig.2-7changedself-stabilizedarchwithcertainbolting圖STYLEREF1\s26幫錨桿使極限自穩(wěn)隱形拱縮小Fig.STYLEREF1\s26sideboltreducingself-stabilizedarch改變成不同的巷巷道形狀也也能改變巷圖2-7.頂錨桿改變自穩(wěn)隱形拱Fig.2-7changedself-stabilizedarchwithcertainbolting圖STYLEREF1\s26幫錨桿使極限自穩(wěn)隱形拱縮小Fig.STYLEREF1\s26sideboltreducingself-stabilizedarch幫錨桿改善巷道道穩(wěn)定性的的原理圖STYLEREF1\s28.巷道斷面形狀對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響fig.STYLEREF1\s28affectionofanentrysection2134巷道圍巖的穩(wěn)定定界面如圖圖STYLEREF1\s25所示。在在圖中我們們能清楚地地看到，幫幫部如果不不能有效支支護(hù)時(shí)，巷巷道的穩(wěn)定定界面為極極限自穩(wěn)隱隱形拱。如如果在幫部部采取預(yù)應(yīng)應(yīng)力錨桿支支護(hù)使巷道道幫部變?yōu)闉樗苿傂越Y(jié)結(jié)構(gòu)，這時(shí)時(shí)候極限自自穩(wěn)隱形拱拱就會(huì)消失失。沒(méi)有極極限自穩(wěn)隱隱形拱，巷巷道圍巖圖STYLEREF1\s28.巷道斷面形狀對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響fig.STYLEREF1\s28affectionofanentrysection2134頂錨桿改善巷道道穩(wěn)定性的的原理巷道頂板錨桿的的加固作用用能夠改變變自穩(wěn)隱形形拱的大小小。在圖中中我們能清清楚地看到到，如果頂頂部采取預(yù)預(yù)應(yīng)力錨桿桿支護(hù)使巷巷道頂部的的自穩(wěn)隱形形拱變化。不不斷變小的的自穩(wěn)隱形形拱使巷道道頂板的穩(wěn)穩(wěn)定性增加加。巷道圍圍巖的不穩(wěn)穩(wěn)定區(qū)域就就大大減小小。圖2-7。巷道斷面形狀改改善巷道穩(wěn)穩(wěn)定性的原原理對(duì)于特定條件的的巷道來(lái)說(shuō)說(shuō)，圍巖及及其狀態(tài)一一定，自穩(wěn)穩(wěn)隱形拱的的位置與巷巷道的斷面面形狀有著著十分密切切的關(guān)系。拱拱形巷道的的自穩(wěn)隱形形拱比矩形形巷道的自自穩(wěn)隱形拱拱低的多，這這就證明了了其穩(wěn)定性性要好得多多。從圖STYLEREF1\s28中4號(hào)曲線(xiàn)可以看出出，采用拱拱形斷面的的巷道，巷巷道的穩(wěn)定定情況會(huì)得得到很大的的改善。自穩(wěn)隱形拱理論論要點(diǎn)①、自穩(wěn)隱形拱理理論揭示地地下工程巷巷道圍巖穩(wěn)穩(wěn)定狀況和和錨桿作用用實(shí)質(zhì)并以以此原理為為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)錨固支護(hù)護(hù)參數(shù)解決決工程實(shí)際際問(wèn)題。②、巷道圍巖的穩(wěn)穩(wěn)定性與支支護(hù)方式無(wú)無(wú)關(guān)，巷道道是否穩(wěn)定定是由圍巖巖的特性及及巷道自身身所處的采采掘關(guān)系確確定的；沒(méi)沒(méi)有支護(hù)的的巷道出現(xiàn)現(xiàn)片幫冒頂頂一般不會(huì)會(huì)無(wú)限的發(fā)發(fā)展下去。③、巷道圍巖體達(dá)達(dá)到塑性破破壞后仍然然可能是主主要承載體體，而那些些圍巖變形形過(guò)程中存存在拉應(yīng)力力的單元體體雖然沒(méi)有有達(dá)到破壞壞卻應(yīng)被視視為有害巖巖體加以預(yù)預(yù)防支護(hù)。④、巷道頂板應(yīng)力力單元體中中水平應(yīng)力力為零的單單元聯(lián)線(xiàn)，稱(chēng)稱(chēng)為自穩(wěn)隱隱形拱。自自穩(wěn)隱形拱拱是地下巷巷道頂部穩(wěn)穩(wěn)定的界面面，并以此此界面將頂頂部垂直應(yīng)應(yīng)力轉(zhuǎn)向巷巷道兩幫。⑤、平面應(yīng)變問(wèn)題題中巷道頂頂板中的自自穩(wěn)隱形拱拱形狀近似似為一橢圓圓曲線(xiàn)。⑥、巷道圍巖塑性性帶在一定定條件下也也能形成承承載隱形拱拱而自穩(wěn)。松松軟破碎頂頂板巷道會(huì)會(huì)形成次生生隱形拱，次次生隱形拱拱類(lèi)似砌碹碹體，主要要承載自穩(wěn)穩(wěn)隱形拱包包絡(luò)線(xiàn)內(nèi)的的圍巖自重重。⑦、錨桿支護(hù)工作作只是保護(hù)護(hù)圍巖一定定范圍圍巖巖的相互咬咬合。防止止自穩(wěn)隱形形拱內(nèi)圍巖巖局部突變變，保護(hù)圍圍巖的外界界視覺(jué)。⑧、幫錨桿的有效效作用可以以消除極限限自穩(wěn)隱形形拱，縮小小圍巖的不不穩(wěn)定范圍圍。⑨、頂錨桿的有效效作用可以以縮小自穩(wěn)穩(wěn)隱形拱，增增加頂板的的穩(wěn)定性。⑩、錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)中至少要要有兩根錨錨桿深入到到自穩(wěn)隱形形拱內(nèi)５０００mm以上上病事假預(yù)預(yù)應(yīng)力。錨錨桿在安裝裝后2小時(shí)內(nèi)要要施加預(yù)應(yīng)應(yīng)力達(dá)到１１5０Ｎ·Ｍ。eq\o\ac(○,11)、改變變巷道斷面面形狀或在在頂板適當(dāng)當(dāng)位置加裝裝預(yù)應(yīng)力錨錨桿可以降降低自穩(wěn)隱隱形拱的高高度，取得得較好的支支護(hù)效果。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)參數(shù)根據(jù)所取煤巖樣樣采用做快速速測(cè)試法。所所測(cè)試數(shù)據(jù)據(jù)如下：煤體基本參數(shù)抗壓強(qiáng)度：177普氏系數(shù)：f==1.7抗拉強(qiáng)度：１..１抗剪強(qiáng)度:4.8煤層頂板基本參參數(shù)抗壓強(qiáng)度：433普氏系數(shù)：f==4.3抗拉強(qiáng)度：2..86抗剪強(qiáng)度:9.522垂直地應(yīng)力垂直埋深5770米。巷道斷面形狀選選擇頂板寬度對(duì)巷道道穩(wěn)定性分分析自穩(wěn)隱形拱理論論指出，巷巷道頂部形形狀寬度對(duì)對(duì)巷道穩(wěn)定定性影響很很大。通過(guò)過(guò)以下數(shù)值值分析可以以更清楚。以下選擇了同樣樣寬度的矩矩形巷道和和梯形巷道道作比較更更能說(shuō)明問(wèn)問(wèn)題。Y方向的位移云圖圖Y方向的應(yīng)力的比比較從應(yīng)力云圖分析析可知，滿(mǎn)滿(mǎn)足同樣條條件的巷道道，采用梯梯形斷面其其頂部應(yīng)力力等值線(xiàn)要要遠(yuǎn)離很多多。因此，我我們下一步步所選斷面面要盡量考考慮縮小頂頂寬。610水平大巷巷斷面力學(xué)學(xué)狀態(tài)模擬擬矩形斷面與拱形斷面垂直應(yīng)力比較矩形斷面與拱形斷面垂直應(yīng)力比較矩形斷面與拱形斷面主應(yīng)力比較矩形斷面與拱形斷面主應(yīng)力比較受力狀態(tài)分析運(yùn)用flac模擬計(jì)計(jì)算得到了了施工過(guò)程程中各步的的圍巖塑性性區(qū)、應(yīng)力力場(chǎng)、位移移場(chǎng)、周邊邊位移、周周邊應(yīng)力及及位移與應(yīng)應(yīng)力的等值值線(xiàn)圖等。由圖可見(jiàn)，圓角角平頂巷道道可以很好好地改善圍圍巖的應(yīng)力力分布狀態(tài)態(tài)，降低應(yīng)應(yīng)力集中程程度，而且且由于在角角部的圓弧弧形狀，使使得錨桿施施工更加容容易，是工工程適用的的斷面形式式。因此在在較松軟煤層層巷道的大大跨度平頂頂巷道設(shè)計(jì)計(jì)中，兩角角采用弧形形來(lái)代替直直角矩形可可以使應(yīng)力力集中現(xiàn)象象和頂中出出現(xiàn)的拉應(yīng)應(yīng)力現(xiàn)象得得到很好的的改善，更更加有利于于巷道的穩(wěn)穩(wěn)定。當(dāng)圍巖壓力大，圍圍巖不能自自穩(wěn)時(shí)，就就需借助支支護(hù)和圍巖巖加固手段段以控制圍圍巖，維護(hù)護(hù)采礦工程程的穩(wěn)定，實(shí)實(shí)現(xiàn)安全施施工，并滿(mǎn)滿(mǎn)足在服務(wù)務(wù)年限內(nèi)的的安全運(yùn)行行和使用要要求。地下下工程穩(wěn)定定所涉及的的因數(shù)比較較多，尤其其在一些復(fù)復(fù)雜的地質(zhì)質(zhì)條件下，更更是一個(gè)困困難的問(wèn)題題。在采礦礦工程，受受礦體賦存存條件的制制約，巷道道等地下工工程的位置置、圍巖性性質(zhì)及地質(zhì)質(zhì)環(huán)境條件件無(wú)法隨意意選擇，決決定了其維維護(hù)工程的的困難性。但但是，即使使如此，工工程中總還還有一些可可以控制或或可調(diào)節(jié)的的因素。因因此在采礦礦工程中的的設(shè)計(jì)與施施工中，就就要根據(jù)其其穩(wěn)定性的的基本原則則，充分利利用有利的的條件，采采取合理措措施，保證證在經(jīng)濟(jì)的的原則下，實(shí)實(shí)現(xiàn)工程的的穩(wěn)定。從前面的分析中中可知，充充分發(fā)揮圍圍巖的自承承能力，是是實(shí)現(xiàn)巖石石采礦工程程穩(wěn)定的最最經(jīng)濟(jì)最可可靠的方法法。所以巖巖石內(nèi)的應(yīng)應(yīng)力及其強(qiáng)強(qiáng)度是決定定圍巖穩(wěn)定定的首要因因素，當(dāng)巖巖體應(yīng)力超超過(guò)強(qiáng)度而而設(shè)置支護(hù)護(hù)時(shí)，支護(hù)護(hù)應(yīng)力與支支護(hù)強(qiáng)度變變成為巖石石工程穩(wěn)定定的決定因因素。因此此，維護(hù)巖巖石采礦工工程穩(wěn)定的的出發(fā)點(diǎn)和和基本原則則，就是合合理解決這這兩對(duì)矛盾盾。地下的地質(zhì)條件件相當(dāng)復(fù)雜雜，即使在在同一煤層層中，巖性性的好壞也也會(huì)相差很很大，其強(qiáng)強(qiáng)度甚至可可以相差十十余倍，巖巖石性質(zhì)的的好壞，是是影響穩(wěn)定定最根本、最最重要的因因素。選擇合理的巷道道斷面形狀狀和尺寸十十分重要。巖巖石怕拉耐耐壓，巖石石的應(yīng)力狀狀態(tài)也影響響巖石的強(qiáng)強(qiáng)度大小。因因此，確定定巷道的斷斷面形狀應(yīng)應(yīng)盡量使圍圍巖均勻受受壓。如果果不易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，也應(yīng)盡盡量不使圍圍巖出現(xiàn)拉拉應(yīng)力，使使巷道的高徑徑何地應(yīng)力力場(chǎng)匹配，這這就是前面面討論等軸軸壓比和零零應(yīng)力軸比比的意義。當(dāng)當(dāng)然，也應(yīng)應(yīng)注意避免免圍巖出現(xiàn)現(xiàn)過(guò)高的應(yīng)應(yīng)力集中，造造成超高強(qiáng)強(qiáng)度的破壞壞。選擇合理的位置置和方向。巖巖石工程的的位置應(yīng)選選擇在避免免受構(gòu)造應(yīng)應(yīng)力影響的的地方；如如果無(wú)法避避免，則應(yīng)應(yīng)盡量弄清清楚構(gòu)造應(yīng)應(yīng)力的大小小、方向等等情況。國(guó)國(guó)外特別強(qiáng)強(qiáng)調(diào)使巷道道軸線(xiàn)方向向和最大主主應(yīng)力一致致，尤其要要避免與之之正交。實(shí)實(shí)踐還表明明，順層巷巷道的圍巖巖穩(wěn)定性往往往較穿層層巷道差。支支護(hù)應(yīng)特別別注意這種種地壓的不不均勻性。斷面形狀確定從應(yīng)力分析可知知，圓角形形巷道的受受力性能明明顯好于帶帶尖角形的的巷道。另另外，按照自穩(wěn)隱隱形拱在巷巷道頂板中中起著抵抗抗垂直地應(yīng)應(yīng)力的作用用，降低自自穩(wěn)隱形拱拱的高度非非常有利于于巷道頂板板的維護(hù)。人人為地縮小小頂板寬度度是減小自自穩(wěn)隱形拱拱高度的唯唯一途徑。而而降低自穩(wěn)穩(wěn)隱形拱的的高度有利利于錨桿深深入到自穩(wěn)穩(wěn)隱形拱中中。縮小頂板有效寬寬度可采用用兩條途徑徑實(shí)現(xiàn)：※將直角矩形巷巷道頂角改改為弧形或或多角形縮縮小頂寬。※在巷道兩角一一定距離處處加預(yù)應(yīng)力力錨桿，使使預(yù)應(yīng)力錨錨桿深入到到原寬巷道道頂板極限限自穩(wěn)隱形形拱內(nèi)，這這樣可以起起到縮小頂頂部的有效效寬度。運(yùn)輸巷道斷面考慮到運(yùn)輸設(shè)備備尺寸、通通風(fēng)要求和和巷道圍巖巖變形預(yù)留留量。并根根據(jù)概況實(shí)實(shí)際情況，將將巷道斷面面形式選為為圓角矩形形。掘進(jìn)斷面面選擇如下下參數(shù)：巷道斷面：圓角角矩形凈寬4800mmm,凈高3500mmm回風(fēng)巷道25004800圖3-1.運(yùn)輸巷道斷面圖fig.3-1.cross-sectionofthelevel自然弧形35005000圖3-2.回風(fēng)巷道斷面圖fig.3-2.cross-sectionofthelevelforair43001800回風(fēng)巷道原初步步設(shè)計(jì)為矩矩形斷面。寬寬度48000mm，高高度40000mm。考考慮到受力力特性對(duì)穩(wěn)穩(wěn)定性的影25004800圖3-1.運(yùn)輸巷道斷面圖fig.3-1.cross-sectionofthelevel自然弧形35005000圖3-2.回風(fēng)巷道斷面圖fig.3-2.cross-sectionofthelevelforair43001800支護(hù)方案井下礦壓現(xiàn)狀經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察實(shí)實(shí)際地質(zhì)狀狀況分析，從從井下的礦礦壓顯現(xiàn)情情況看，地地壓的大小小并不與垂垂直地壓成成正比。目前井下所采用用的錨網(wǎng)參參數(shù)有些不不盡合理，例例如穩(wěn)定巖巖層中使用用錨索，煤煤體使用鋼鋼筋網(wǎng)和菱菱形網(wǎng)公用用，錨桿無(wú)無(wú)預(yù)應(yīng)力等等問(wèn)題。下一步，+6110m水平平運(yùn)輸大巷巷和回風(fēng)大大巷的層位位，掘進(jìn)斷斷面，支護(hù)護(hù)形式需要要研究確定定。只要經(jīng)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀觀測(cè)，井下下巷道合理理的確定掘掘進(jìn)支護(hù)參參數(shù)才能夠夠帶來(lái)安全全生產(chǎn)，更更可能帶來(lái)來(lái)良好的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益。錨桿支護(hù)近年來(lái)采礦工程程支護(hù)實(shí)踐踐和理論都都已證明，錨錨固技術(shù)對(duì)對(duì)于解決采采礦工程中中的難題具具有非常明明顯的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。合理的的采用錨固固技術(shù)，設(shè)設(shè)計(jì)優(yōu)化的的參數(shù)對(duì)本本項(xiàng)目尤為為重要。井下現(xiàn)在開(kāi)始使使用的錨網(wǎng)網(wǎng)參數(shù)是采采用經(jīng)驗(yàn)結(jié)結(jié)合其他地地區(qū)的參數(shù)數(shù)設(shè)計(jì)的。從從實(shí)際情況況看，雖然然支護(hù)強(qiáng)度度很大，但但頂板的控控制范圍不不足，幫部部鋼筋梯子子托梁選型型也較大，但但由于幫部部松軟的煤煤層使得這這種梯子梁梁的應(yīng)用不不能發(fā)揮最最好的作用用。因此，頂頂錨桿和幫幫部托梁參參數(shù)都需要要另行研究究確定。根據(jù)XX嶺井下下實(shí)際情況況，將回風(fēng)風(fēng)巷道定為為錨網(wǎng)噴支支護(hù)，運(yùn)輸輸巷道定為為錨梁網(wǎng)噴噴支護(hù)形式式。施工參數(shù)設(shè)計(jì)頂部錨固控制范范圍確定頂部不穩(wěn)定圍巖巖范圍自穩(wěn)隱性拱方程程為：式中：在煤層中的方程程常數(shù)運(yùn)輸大巷自穩(wěn)隱形拱離頂頂板的距離離回風(fēng)大巷：自穩(wěn)隱形拱離頂頂板的距離離在巖石中的方程程常數(shù)：運(yùn)輸大巷自穩(wěn)隱形拱離頂頂板的距離離回風(fēng)大巷：自穩(wěn)隱形拱離頂頂板的距離離以上計(jì)算分析可可知：運(yùn)輸巷道頂部不不穩(wěn)定高度度小于２米米回風(fēng)大巷頂部不不穩(wěn)定高度度小于1..8米巷道失穩(wěn)情況下下頂部的不不穩(wěn)定范圍圍運(yùn)輸大巷回風(fēng)大巷極限自穩(wěn)隱形拱拱離頂板的的最大深度度為運(yùn)輸巷：回風(fēng)巷：以上計(jì)算分析可可知：運(yùn)輸巷道頂部極極限不穩(wěn)定定高度為４４米回風(fēng)大巷頂部極極限不穩(wěn)定定高度為３３.７米根據(jù)計(jì)算，如果果在掘進(jìn)中中發(fā)現(xiàn)頂板板破碎，需需增加４.３米長(zhǎng)的錨錨索。每隔隔３米布置一一根。錨桿參數(shù)頂錨桿：長(zhǎng)度：頂部超過(guò)過(guò)自穩(wěn)隱形形拱且巷道道肩部超出出極限自穩(wěn)穩(wěn)隱形拱以以外5000mm。頂部錨桿桿長(zhǎng)度確定定為：2000mmm直徑：根據(jù)地應(yīng)應(yīng)力變化及及其他情況況，確定為為：ф20桿體材料：左旋旋螺紋鋼托盤(pán)：運(yùn)輸巷道道使用T型強(qiáng)力托托梁螺母：球形快裝裝螺母錨固劑：樹(shù)脂藥藥卷1個(gè)Z2350錨桿預(yù)緊力：1150N..M頂錨桿型號(hào)：左左旋ф20/M222×2000幫錨桿：長(zhǎng)度：幫部錨桿桿超出極限限破壞區(qū)2200mmm幫幫部錨桿長(zhǎng)長(zhǎng)度確定為為：1800mmm直徑：根據(jù)地應(yīng)應(yīng)力變化及及其他情況況，確定為為：ф18桿體材料：左旋旋螺紋鋼托盤(pán)：鐵質(zhì)1220mm×120mm×8mm螺母：球形快裝裝螺母錨固劑：樹(shù)脂藥藥卷1個(gè)Z23550錨桿預(yù)緊力：1150N..M頂錨桿型號(hào)：左左旋ф18/M220×2000托梁鋼帶頂部：T型強(qiáng)力力托梁長(zhǎng)度2400mmm規(guī)格：T1300×24000/4++1加固網(wǎng)確定為了保持圍巖的的完整性，利利用網(wǎng)子可可以被動(dòng)的的形成防護(hù)護(hù)煤體自然然坍塌或是是圍巖體快快的吊落。選擇10#鐵絲編制的70×70菱形網(wǎng)。錨索頂部破碎時(shí)必須須用礦用錨錨索加固，規(guī)規(guī)格φ15.224，錨索長(zhǎng)長(zhǎng)度43000mm。錨固長(zhǎng)度度15000mm。每每孔1個(gè)K23335+2個(gè)Z23700樹(shù)脂錨固固劑。錨桿間排距間距800mmm排距800mmm。噴射混凝土噴厚100mmm初噴時(shí)間在錨桿桿支護(hù)后448小時(shí)進(jìn)行行，復(fù)噴在在初噴喉10天進(jìn)行。錨網(wǎng)支護(hù)綜合布布置圖錨桿布置綜合見(jiàn)見(jiàn)圖4-1，4-2。使用該初步設(shè)計(jì)計(jì)的支護(hù)圖圖進(jìn)行施工工中進(jìn)行監(jiān)監(jiān)測(cè)，將監(jiān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)收收集并經(jīng)過(guò)過(guò)優(yōu)化整理理后修該初初步設(shè)計(jì)，確確定合理參參數(shù)。圖4-1.運(yùn)輸巷道斷面圖fig.4-1.cross-sectionofthelevel巷道斷面：圓角矩形。掘進(jìn)寬度4800mm，頂寬2500mm；巷道高度3500mm；起弧點(diǎn)在墻高1800mm，形成自然弧形錨網(wǎng)支護(hù)：排距800mm，錨桿間距800mm孔徑配合：鉆頭直徑φ28，藥卷直徑φ23，錨桿直徑φ20頂部錨桿：無(wú)縱筋左旋螺紋鋼錨桿。規(guī)格φ20/M22圖4-1.運(yùn)輸巷道斷面圖fig.4-1.cross-sectionofthelevel巷道斷面：圓角矩形。掘進(jìn)寬度4800mm，頂寬2500mm；巷道高度3500mm；起弧點(diǎn)在墻高1800mm，形成自然弧形錨網(wǎng)支護(hù)：排距800mm，錨桿間距800mm孔徑配合：鉆頭直徑φ28，藥卷直徑φ23，錨桿直徑φ20頂部錨桿：無(wú)縱筋左旋螺紋鋼錨桿。規(guī)格φ20/M22×2000，滾制絲扣，球形快速安裝螺母幫部錨桿：無(wú)縱筋左旋螺紋鋼錨桿。規(guī)格φ18/M20×1800，滾制絲扣，球形快速安裝螺母，球面鐵托板120×120×8錨固方式：加長(zhǎng)錨固。使用樹(shù)脂錨固劑，每個(gè)錨桿1個(gè)CK2335+1個(gè)Z2360網(wǎng)片：網(wǎng)目80×80鐵絲網(wǎng)，用12#鐵絲編織錨索：頂板破碎時(shí)候加強(qiáng)支護(hù)用。規(guī)格φ15.24，長(zhǎng)度4300mm。使用樹(shù)脂錨固劑，每個(gè)錨桿1個(gè)CK2335+2個(gè)Z2360，每3.2米一根托梁：T型強(qiáng)力托梁，規(guī)格：T130×2600/800（4+1）混凝土噴層：厚度100mm，初噴30mm，復(fù)噴在10天后進(jìn)行80048003500T型強(qiáng)力托梁規(guī)格：T130×2600/800（4+1）金屬網(wǎng)子網(wǎng)目80×80混凝土噴層厚100mm錨桿：φ20/M22×2000mm樹(shù)脂錨固劑：CK2335+Z2360頂板破碎的時(shí)候加錨索：規(guī)格φ15.24，長(zhǎng)度4300mm樹(shù)脂錨固劑CK2335+2×Z2360弧拱起拱點(diǎn)墻高：1800mm圖4-2.回風(fēng)巷道斷面圖fig.4-2.cross-sectionofthelevelforair巷道斷面：半圓拱形，掘進(jìn)寬度5000mm，高度4300mm；墻高1800mm，拱高2500mm錨網(wǎng)支護(hù)：排距800mm，錨桿間距800mm孔徑配合：鉆頭直徑φ28，藥卷直徑圖4-2.回風(fēng)巷道斷面圖fig.4-2.cross-sectionofthelevelforair巷道斷面：半圓拱形，掘進(jìn)寬度5000mm，高度4300mm；墻高1800mm，拱高2500mm錨網(wǎng)支護(hù)：排距800mm，錨桿間距800mm孔徑配合：鉆頭直徑φ28，藥卷直徑φ23，錨桿直徑φ20錨桿：無(wú)縱筋左旋螺紋鋼φ20/M22×2000，滾制絲扣；球面鐵托板120×120×8；球形快速安裝螺母錨固方式：加長(zhǎng)錨固，使用樹(shù)脂錨固劑，每個(gè)錨桿1個(gè)CK2335+1個(gè)Z2360網(wǎng)子：網(wǎng)目60×60鐵絲網(wǎng)，用12#鐵絲編織混凝土噴層：厚度100mm，初噴30mm，復(fù)噴在10天后進(jìn)行5000800