浅析锚注支护技术在小煤柱开采巷道支护中的应用
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[摘 要]本文浅析了小煤柱开采巷道现状，举例分析锚杆支护中存在的问题以及应用锚注支护技术的可行性。解决了深部开采巷道支护困难的难题，改善了巷道支护状况，提高了巷道安全度。
[关键词]锚注支护；破断分析；支护；
中图分类号：J62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0206-01
1.前言
锚注支护技术是一种软岩巷道支护技术，其通过打设注浆孔、埋设注浆锚杆及注浆，使巷道周边较为松散的煤岩体在注浆锚杆和浆体的作用下变得更加坚固，使巷道工作更加安全。
2.锚注锚索联合支护机理
在破裂区围岩形成过程中，有害变形是不断的形成和发展的，而现有支护方式是通过限制有害变形的发展来起到防护作用的。依据围岩破裂区的应力力学属性（见图2），
图1 250102工作面矿压显现位置
可知地下围岩中的弹性区、塑性区、破裂区与岩石全应力应变曲线中的各阶段是相对应的关系：弹性区、塑性区与应峰前的弹性、塑性阶段相对应，而破裂区则与应力峰后的软化和残余强度阶段相对应。由于在围岩发生的位移变形中破裂区的岩石破裂膨胀位移占绝大部分，故岩石破裂后（峰后部分）的破裂膨胀位移为主要的支护目标。破裂区围岩应力状态及力学属性示意图如图2，在现有的支护方法中，锚杆主要锚固于塑性区，起到悬吊作用，预应力锚索主要锚固于弹性区，起到约束作用。在上述2种支护方式的基础上进行改良后，可针对峰后岩体的力学特性，实现对峰后岩体的有效支护。
图2 破裂区围岩应力状态及力学属性示意图
2.1锚注支护机理
锚注支护的本质通过以锚杆兼做注浆管方式，将锚固支护技术和注浆加固技术两者有机的结合起来。注浆材料能够在一定程度上改变围岩性质，有效提高围岩强度，保证巷道的稳定。其支护机理主要包括以下几个方面。
1）锚注支护时，注浆材料能够进入围岩裂隙中，起到隔绝空气、水汽的作用，有效防止围岩因风化作用和软化作用而产生强度降低的现象。
2）锚注支护时，注浆材料能够将塑性区内围岩黏结为1个整体，有效增强了岩体的黏聚力、内摩擦角、弹性模量等物理力学性质，提高了围岩的强度与稳定性。
3）注浆支护与锚杆支护相结合能够形成组合拱结构，即喷网组合拱、锚杆压缩区组合拱及浆液扩散加固组合拱。多层组合拱结构能够令支护结构的约束范围有效扩大，可显著提高支护结构的承载能力。
2.2锚索支护机理
1）锚索可将已经松动的围岩或较软弱的岩层悬吊在稳定岩层上，使其与稳定岩层连接在一起，这样能够有效限制有害变形的发展，延缓围岩的破坏过程。
2）锚索支护时产生轴向力会令各岩层间发生相互挤压，各岩层之间的摩擦力显著增加，岩层间相对滑动的趋势得到有效抑制。
3）随着巷道的不断开挖，围岩的受力状态由三向受力转化为双向或单向受力，围岩强度逐步降低。采用预应力锚索支护后，会产生沿锚索轴线方向较大的附加位移和附加应力，使锚固区的围岩处于受压状态，能够有效防止围岩产生松动破坏。
3.应对措施
（1）煤柱的减小在一定程度上减少了围岩应力集中程度，掘进期间压力显现频次及能量释放程度都大幅减弱。
（2）在生产过程中，由于受采动影响及采空区未充分垮落顶板再次垮落的影响，致使小煤柱内破碎区与裂隙区的形成，煤柱内岩体产生弱化，一方面使得煤柱内岩体被进一步切割，使煤体更加破碎，打破了自锁状态，使煤柱的载荷能够降低和转移；另一方面使煤柱内岩体存储的弹性变形能在其沿裂隙的滑动过程中得到一定程度的释放，在250103、250104、250105工作面生产过程中，均未发生破坏性的矿压显现以及人员伤亡事故。
（3）提高了采区的回采率，初设的煤柱尺寸为20m，现在优化为6m，仅以正在回采的250105工作面计算，可采走向长度2000m，煤厚平均12.8m，回采率85%，工作面可多采出煤炭40.2万吨。
（4）小煤柱实施以来，未出现过煤柱体的漏风、发火和有害气体溢出等现象，也未出现煤柱体大流变带来的巷道失稳现象。
5.总结
我国煤矿已经形成了具有中国特色的煤巷锚杆支护成套技术体系，锚杆支护已经成为煤矿巷道首選的、安全高效的主要支护方式。因此，锚注支护技术在松散的煤岩体支护中越来越具有优势，只要对其充分合理利用对华亭煤业集团公司华亭煤矿高产高效矿井建设、煤炭产量与效益的大幅度提高及安全状况的改善起到不可替代的重要作用。进而促进里我国经济的稳定发展。
参考文献
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