一种矿山高应力软岩巷道的锚杆联合支护方法

摘要

本发明涉及一种矿山高应力软岩巷道的锚杆联合支护方法。技术方案是：针对矿山高应力软岩巷道不同位置处锚杆的受力不同，先将矿山高应力软岩巷道划分成8个不同的锚杆支护区域，再针对巷道的垂直应力大于水平应力和水平应力大于垂直应力的两种情况，分别在不同的锚杆支护区域中安装不同材质和不同长度的锚杆。安装材质不同的锚杆能充分发挥各类材料的支护优势，安装长度不同的锚杆，采用长锚杆与短锚杆联合支护的方法，使锚杆穿过巷道围岩塑性区深入稳定围岩中，提高了锚固效果，最后加装金属网固定。本发明具有节省成本、增强巷道稳定性和能有效保证矿山安全生产的特点，适用于矿山高应力软岩巷道的支护。

权利要求

1.一种矿山高应力软岩巷道的锚杆联合支护方法，其特征在于：所述高应力软岩巷道为直墙拱形巷道，所述直墙拱形巷道由巷道底板AH、巷道左直墙AC、巷道右直墙FH和巷道拱CDEF组成；其中：A表示巷道左直墙的下端，C表示巷道左直墙的上端，H表示巷道右直墙的下端，F表示巷道右直墙的上端；

巷道底板AH由巷道底板左段AJ、巷道底板右段IH和巷道底板中段JI组成，巷道底板左段AJ的宽度与巷道底板右段IH的宽度相等，巷道底板左段AJ的宽度为300～1200mm；

巷道拱CDEF由巷道左拱肩CD、巷道右拱肩EF和巷道拱顶DE组成；巷道左拱肩CD与巷道右拱肩EF对称，巷道左拱肩CD和巷道右拱肩EF在巷道底板AH的投影依次等于巷道底板左段AJ的宽度和巷道底板右段IH的宽度；

巷道左直墙AC由巷道左直墙上段BC和巷道左直墙下段AB组成，巷道右直墙FH由巷道右直墙上段GF和巷道右直墙下段HG组成；巷道左直墙AC与巷道右直墙FH对称，巷道左直墙下段AB的高度等于巷道右直墙下段HG的高度，巷道左直墙下段AB的高度为300～1200mm；

所述直墙拱形巷道分成8个锚杆支护区域，分别是：巷道左直墙下段AB和巷道底板左段AJ为锚杆支护区域Ⅰ，巷道左直墙上段BC为锚杆支护区域Ⅱ，巷道左拱肩CD为锚杆支护区域Ⅲ，巷道拱顶DE为锚杆支护区域Ⅳ，巷道右拱肩EF为锚杆支护区域Ⅴ，巷道右直墙上段GF为锚杆支护区域Ⅵ，巷道右直墙下段HG和巷道底板右段IH为锚杆支护区域Ⅶ，巷道底板中段JI为锚杆支护区域Ⅷ；

当所述矿山高应力软岩巷道的垂直应力大于水平应力时，在锚杆支护区域Ⅰ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅱ中选用玻璃钢长锚杆，在锚杆支护区域Ⅲ中选用螺纹钢短锚杆或管缝式短锚杆，在锚杆支护区域Ⅳ中选用玻璃钢长锚杆，在锚杆支护区域Ⅴ中选用螺纹钢短锚杆或管缝式短锚杆，在锚杆支护区域Ⅵ中选用玻璃钢长锚杆，在锚杆支护区域Ⅶ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅷ中选用玻璃钢短锚杆；

当所述矿山高应力软岩巷道的水平应力大于垂直应力时，在锚杆支护区域Ⅰ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅱ中选用玻璃钢短锚杆，在锚杆支护区域Ⅲ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅳ中选用玻璃钢短锚杆，在锚杆支护区域Ⅴ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅵ中选用玻璃钢短锚杆，在锚杆支护区域Ⅶ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅷ中选用玻璃钢短锚杆；

锚杆的安装方式为：按照不同的锚杆支护区域所选用的不同锚杆分别钻对应的锚杆孔，在所述对应的锚杆孔注入水泥砂浆或锚固剂，再安装所选用的锚杆；然后将金属网铺设在已安装锚杆的巷道左直墙AC、巷道右直墙FH和巷道拱CDEF的巷道壁上，最后将金属网所覆盖的锚杆与金属网固定；

所述高应力软岩巷道是巷道围岩的最大主应力大于20MPa且巷道围岩的单轴抗压强度小于30MPa的巷道。

2.根据权利要求1所述的高应力软岩巷道的锚杆联合支护方法，其特征在于所述螺纹钢长锚杆的直径为15～25mm，长度为2500～8000mm；螺纹钢短锚杆的直径为15～25mm，长度为1000～2500mm；管缝式长锚杆的直径为30～45mm，长度为2500～8000mm；管缝式短锚杆的直径为30～45mm，长度为1000～2500mm；玻璃钢长锚杆的直径为15～25mm，长度为2500～

8000mm；玻璃钢短锚杆的直径为15～25mm，长度为2500～8000mm。

3.根据权利要求1所述的高应力软岩巷道的锚杆联合支护方法，其特征在于所述的金属网采用直径为5～10mm的铁丝编织，金属网的网格尺寸为(100～150mm)×(100～150mm)。

说明书

一种矿山高应力软岩巷道的锚杆联合支护方法

技术领域

[0001] 本发明属于矿山巷道的锚杆联合支护技术领域。具体涉及一种矿山高应力软岩巷道的锚杆联合支护方法。

背景技术

[0002] 随着矿山开采深度逐渐增大，许多矿山巷道支护都面临着高地压环境带来的严峻挑战。较大开采深度伴随的高应力环境，使得许多开挖巷道围岩进入大变形软岩状态，造成开挖巷道在服务年限内表现出变形量大、变形速度快和长时间蠕变的特性。高应力软岩巷道围岩发生大变形的特性，增大了锚杆支护难度，出现了较高的锚杆破断失效现象。而锚杆作为巷道支护体系中的重要组成部分，如果发生巷道局部区域锚杆破断失效，则会降低整个锚杆支护巷道的稳定性。

[0003] 目前，关于矿山高应力软岩巷道中锚杆支护方式有：如“一种用于高硫破碎矿岩的联合锚杆支护方法”(CN103277124A)的专利技术，虽有效解决了易受腐蚀失效、支护成本高的问题，但在处理矿山高应力软岩巷道中未考虑巷道各锚杆支护区域的受力特征；“一种金属矿山锚杆支护方法”(CN101892851A)的专利技术，未针对矿山高应力软岩巷道中同断面不同区域中锚杆受力特征的差异进行锚杆分类，从而会导致所选用锚杆会在巷道局部区域极易出现锚杆破断失效现象。

发明内容

[0004] 本发明旨在克服已有技术缺陷，目的是提供一种节省成本、增强巷道支护稳定性和有效保证矿山安全生产的矿山高应力软岩巷道的锚杆联合支护方法。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述高应力软岩巷道为直墙拱形巷道，所述直墙拱形巷道由巷道底板AH、巷道左直墙AC、巷道右直墙FH和巷道拱CDEF组成。其中：A表示巷道左直墙的下端；C表示巷道左直墙的上端；H表示巷道右直墙的下端；F表示巷道右直墙的上端。

[0006] 巷道底板AH由巷道底板左段AJ、巷道底板右段IH和巷道底板中段JI组成，巷道底板左段AJ的宽度与巷道底板右段IH的宽度相等，巷道底板左段AJ的宽度为300～1200mm。

[0007] 巷道拱CDEF由巷道左拱肩CD、巷道右拱肩EF和巷道拱顶DE组成；巷道左拱肩CD与巷道右拱肩EF对称，巷道左拱肩CD和巷道右拱肩EF在巷道底板AH的投影依次等于巷道底板左段AJ的宽度和巷道底板右段IH的宽度。

[0008] 巷道左直墙AC由巷道左直墙上段BC和巷道左直墙下段AB组成，巷道右直墙FH由巷道右直墙上段GF和巷道右直墙下段HG组成；巷道左直墙AC与巷道右直墙FH对称，巷道左直墙下段AB的高度等于巷道右直墙下段HG的高度，巷道左直墙下段AB的高度为300～1200mm。

[0009] 所述直墙拱形巷道分成8个锚杆支护区域，分别是：巷道左直墙下段AB和巷道底板左段AJ为锚杆支护区域Ⅰ，巷道左直墙上段BC为锚杆支护区域Ⅱ，巷道左拱肩CD为锚杆支护区域Ⅲ，巷道拱顶DE为锚杆支护区域Ⅳ，巷道右拱肩EF为锚杆支护区域Ⅴ，巷道右直墙上段GF为锚杆支护区域Ⅵ，巷道右直墙下段HG和巷道底板右段IH为锚杆支护区域Ⅶ，巷道底板中段JI为锚杆支护区域Ⅷ。

[0010] 当所述矿山高应力软岩巷道的垂直应力大于水平应力时，在锚杆支护区域Ⅰ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅱ中选用玻璃钢长锚杆，在锚杆支护区域Ⅲ中选用螺纹钢短锚杆或管缝式短锚杆，在锚杆支护区域Ⅳ中选用玻璃钢长锚杆，在锚杆支护区域Ⅴ中选用螺纹钢短锚杆或管缝式短锚杆，在锚杆支护区域Ⅵ中选用玻璃钢长锚杆，在锚杆支护区域Ⅶ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅷ中选用玻璃钢短锚杆。

[0011] 当所述矿山高应力软岩巷道的水平应力大于垂直应力时，在锚杆支护区域Ⅰ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅱ中选用玻璃钢短锚杆，在锚杆支护区域Ⅲ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅳ中选用玻璃钢短锚杆，在锚杆支护区域Ⅴ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅵ中选用玻璃钢短锚杆，在锚杆支护区域Ⅶ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅷ中选用玻璃钢短锚杆；

[0012] 锚杆的安装方式为：按照不同的锚杆支护区域所选用的不同锚杆分别钻对应的锚杆孔，在所述对应的锚杆孔注入水泥砂浆或锚固剂，再安装所选用的锚杆；然后将金属网铺设在已安装锚杆的巷道左直墙AC、巷道右直墙FH和巷道拱CDEF的巷道壁上，最后将金属网所覆盖的锚杆与金属网固定。

[0013] 所述高应力软岩巷道是巷道围岩的最大主应力大于20MPa且巷道围岩的单轴抗压强度小于30MPa的巷道。

[0014] 所述螺纹钢长锚杆的直径为15～25mm，长度为2500～8000mm；螺纹钢短锚杆的直径为15～25mm，长度为1000～2500mm；管缝式长锚杆的直径为30～45mm，长度为2500～8000mm；管缝式短锚杆的直径为30～45mm，长度为1000～2500mm；玻璃钢长锚杆的直径为15～25mm，长度为2500～8000mm；玻璃钢短锚杆的直径为15～25mm，长度为2500～8000mm。

[0015] 所述的金属网采用直径为5～10mm的铁丝编织，金属网的网格尺寸为(100～150mm)×(100～150mm)。

[0016] 由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：

[0017] 本发明针对矿山高应力软岩巷道不同位置处锚杆受力特征的差异，先将高应力软岩巷道划分成8个不同的锚杆支护区域，再针对巷道的垂直应力大于水平应力和水平应力大于垂直应力的两种情况，分别在不同的锚杆支护区域中安装材质和长度不同的锚杆，从而提高高应力软岩巷道锚杆支护体的稳定性。在不同锚杆支护区域安装材质不同的锚杆能充分发挥各类材料的支护优势，在不同的锚杆支护区域中安装长度不同的锚杆，运用长锚杆与短锚杆联合支护的支护方法，不仅可以节省成本，还可以使锚杆穿过巷道围岩塑性区深入稳定围岩中，提高了锚固效果，从而提高高应力软岩巷道锚杆支护体的稳定性。

[0018] 所以，本发明具有节省成本、增强巷道稳定性和能有效保证矿山安全生产的特点，适用于矿山高应力软岩巷道的支护。

附图说明

[0019] 图1是本发明的一种高应力软岩巷道断面的锚杆支护分区示意图；

[0020] 图2为图1所示锚杆支护分区在垂直应力大于水平应力时的联合支护示意图；

[0021] 图3为图1所示锚杆支护分区在水平应力大于垂直应力时的联合支护示意图。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

[0023] 本具体实施方式中：所述高应力软岩巷道是巷道围岩的最大主应力大于20MPa且巷道围岩的单轴抗压强度小于30MPa的巷道。实施例中不再赘述。

[0024] 实施例1

[0025] 一种矿山高应力软岩巷道的锚杆联合支护方法。如图1所示，所述高应力软岩巷道为直墙拱形巷道，所述直墙拱形巷道由巷道底板AH、巷道左直墙AC、巷道右直墙FH和巷道拱CDEF组成。其中：A表示巷道左直墙的下端；C表示巷道左直墙的上端；H表示巷道右直墙的下端；F表示巷道右直墙的上端。

[0026] 如图1所示，巷道底板AH由巷道底板左段AJ、巷道底板右段IH和巷道底板中段JI组成；巷道底板左段AJ的宽度与巷道底板右段IH的宽度相等，巷道底板左段AJ的宽度为300～1200mm。

[0027] 如图1所示，巷道拱CDEF由巷道左拱肩CD、巷道右拱肩EF和巷道拱顶DE组成；巷道左拱肩CD与巷道右拱肩EF对称，巷道左拱肩CD和巷道右拱肩EF在巷道底板AH的投影依次等于巷道底板左段AJ的宽度和巷道底板右段IH的宽度。

[0028] 如图1所示，巷道左直墙AC由巷道左直墙上段BC和巷道左直墙下段AB组成，巷道右直墙FH由巷道右直墙上段GF和巷道右直墙下段HG组成；巷道左直墙AC与巷道右直墙FH对称，巷道左直墙下段AB的高度等于巷道右直墙下段HG的高度，巷道左直墙下段AB的高度为300～1200mm。

[0029] 如图1所示，所述直墙拱形巷道分成8个锚杆支护区域，分别是：巷道左直墙下段AB和巷道底板左段AJ为锚杆支护区域Ⅰ，巷道左直墙上段BC为锚杆支护区域Ⅱ，巷道左拱肩CD为锚杆支护区域Ⅲ，巷道拱顶DE为锚杆支护区域Ⅳ，巷道右拱肩EF为锚杆支护区域Ⅴ，巷道右直墙上段GF为锚杆支护区域Ⅵ，巷道右直墙下段HG和巷道底板右段IH为锚杆支护区域Ⅶ，巷道底板中段JI为锚杆支护区域Ⅷ。

[0030] 如图2所示，本实施例所述矿山高应力软岩巷道的垂直应力大于水平应力，在锚杆支护区域Ⅰ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅱ中选用玻璃钢长锚杆，在锚杆支护区域Ⅲ中选用螺纹钢短锚杆或管缝式短锚杆，在锚杆支护区域Ⅳ中选用玻璃钢长锚杆，在锚杆支护区域Ⅴ中选用螺纹钢短锚杆或管缝式短锚杆，在锚杆支护区域Ⅵ中选用玻璃钢长锚杆，在锚杆支护区域Ⅶ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅷ中选用玻璃钢短锚杆。

[0031] 锚杆的安装方式为：按照不同的锚杆支护区域所选用的不同锚杆分别钻对应的锚杆孔，在所述对应的锚杆孔注入水泥砂浆，再安装所选用的锚杆；然后将金属网铺设在已安装锚杆的巷道左直墙AC、巷道右直墙FH和巷道拱CDEF的巷道壁上，最后将金属网所覆盖的锚杆与金属网固定。

[0032] 所述螺纹钢长锚杆的直径为15～20mm，长度为2500～5000mm；螺纹钢短锚杆的直径为15～20mm，长度为1000～2000mm；管缝式长锚杆的直径为30～40mm，长度为2500～5000mm；管缝式短锚杆的直径为30～40mm，长度为1000～2000mm；玻璃钢长锚杆的直径为15～20mm，长度为2500～5000mm；玻璃钢短锚杆的直径为15～20mm，长度为2500～5000mm。

[0033] 所述的金属网采用直径为5～8mm的铁丝编织，金属网的网格尺寸为(100～130mm)×(100～130mm)。

[0034] 实施例2

[0035] 一种矿山高应力软岩巷道的锚杆联合支护方法。如图1所示，所述高应力软岩巷道为直墙拱形巷道，所述直墙拱形巷道由巷道底板AH、巷道左直墙AC、巷道右直墙FH和巷道拱CDEF组成。其中：A表示巷道左直墙的下端；C表示巷道左直墙的上端；H表示巷道右直墙的下端；F表示巷道右直墙的上端。

[0036] 如图1所示，巷道底板AH由巷道底板左段AJ、巷道底板右段IH和巷道底板中段JI组成，巷道底板左段AJ的宽度与巷道底板右段IH的宽度相等，巷道底板左段AJ的宽度为300～1200mm。

[0037] 如图1所示，巷道拱CDEF由巷道左拱肩CD、巷道右拱肩EF和巷道拱顶DE组成；巷道左拱肩CD与巷道右拱肩EF对称，巷道左拱肩CD和巷道右拱肩EF在巷道底板AH的投影依次等于巷道底板左段AJ的宽度和巷道底板右段IH的宽度。

[0038] 如图1所示，巷道左直墙AC由巷道左直墙上段BC和巷道左直墙下段AB组成，巷道右直墙FH由巷道右直墙上段GF和巷道右直墙下段HG组成；巷道左直墙AC与巷道右直墙FH对称，巷道左直墙下段AB的高度等于巷道右直墙下段HG的高度，巷道左直墙下段AB的高度为300～1200mm。

[0039] 如图1所示，所述直墙拱形巷道分成8个锚杆支护区域，分别是：巷道左直墙下段AB和巷道底板左段AJ为锚杆支护区域Ⅰ，巷道左直墙上段BC为锚杆支护区域Ⅱ，巷道左拱肩CD为锚杆支护区域Ⅲ，巷道拱顶DE为锚杆支护区域Ⅳ，巷道右拱肩EF为锚杆支护区域Ⅴ，巷道右直墙上段GF为锚杆支护区域Ⅵ，巷道右直墙下段HG和巷道底板右段IH为锚杆支护区域Ⅶ，巷道底板中段JI为锚杆支护区域Ⅷ。

[0040] 如图3所示，本实施例所述矿山高应力软岩巷道的水平应力大于垂直应力，在锚杆支护区域Ⅰ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅱ中选用玻璃钢短锚杆，在锚杆支护区域Ⅲ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅳ中选用玻璃钢短锚杆，在锚杆支护区域Ⅴ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅵ中选用玻璃钢短锚杆，在锚杆支护区域Ⅶ中选用螺纹钢长锚杆或管缝式长锚杆，在锚杆支护区域Ⅷ中选用玻璃钢短锚杆。

[0041] 锚杆的安装方式为：按照不同的锚杆支护区域所选用的不同锚杆分别钻对应的锚杆孔，在所述对应的锚杆孔注入锚固剂，再安装所选用的锚杆；然后将金属网铺设在已安装锚杆的巷道左直墙AC、巷道右直墙FH和巷道拱CDEF的巷道壁上，最后将金属网所覆盖的锚杆与金属网固定。

[0042] 所述螺纹钢长锚杆的直径为20～25mm，长度为5000～8000mm；螺纹钢短锚杆的直径为20～25mm，长度为1500～2500mm；管缝式长锚杆的直径为35～45mm，长度为5000～8000mm；管缝式短锚杆的直径为35～45mm，长度为1500～2500mm；玻璃钢长锚杆的直径为20～25mm，长度为5000～8000mm；玻璃钢短锚杆的直径为20～25mm，长度为5000～8000mm。

[0043] 所述的金属网采用直径为7～10mm的铁丝编织，金属网的网格尺寸为(120～150mm)×(120～150mm)。

[0044] 本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：

[0045] 本具体实施方式针对矿山高应力软岩巷道不同位置处锚杆受力特征的差异，先将高应力软岩巷道划分成8个不同的锚杆支护区域，再针对巷道的垂直应力大于水平应力和水平应力大于垂直应力的两种情况，分别在不同的锚杆支护区域中安装材质和长度不同的锚杆，从而提高高应力软岩巷道锚杆支护体的稳定性。在不同锚杆支护区域安装材质不同的锚杆能充分发挥各类材料的支护优势，在不同的锚杆支护区域中安装长度不同的锚杆，运用长锚杆与短锚杆联合支护的支护方法，不仅可以节省成本，还可以使锚杆穿过巷道围岩塑性区深入稳定围岩中，提高了锚固效果，从而提高高应力软岩巷道锚杆支护体的稳定性。

[0046] 所以，本具体实施方式具有节省成本、增强巷道稳定性和能有效保证矿山安全生产的特点，适用于矿山高应力软岩巷道的支护。