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摘 要：1. 复合顶板压力分析 2. 复合顶板煤巷锚网支护参数的选择
关键词：复合顶板，煤巷锚网支护，参数选择，注锚杆方法。
中图分类号：TF087
概 述
在矿井建设中，锚杆支护被广泛应用，其优越性有目共睹，但在煤层埋深较大的矿井建设过程中，对于多分层、低强度复合顶板的锚杆支护一直是施工的难题。根据顶板岩性、分层等参数曾多次变换顶板锚杆支护设计方案，每种设计方案又经多次优化、改进，但都未能达到预期的支护效果。锚杆支护的巷道顶板随时间的推移，先是局部巷道顶板失稳，然后是一段巷道顶板失稳，最后大面积巷道顶板失稳，巷道先是打点柱，然后分段架棚，最后巷道内大面积架棚，而且在回采前、回采中还要翻修，以保证回采的要求，给国家和企业造成大量人 力、物力、财力的损失。因此解决复合顶板的锚杆支护问题是刻不容缓的。
一、巷道顶板破坏机理
1、巷道顶板破坏的一般过程
顶板受压变形→岩石局部屈服变形→节理弱面发生破坏→顶板较低层位发生弯曲变形（伴有局部岩块脱落）→岩层发生拉伸或局部剪切破坏→巷道顶板变形破坏。
2、塑性破坏机理
（1） 巷道围岩在高地应力作用下，发生应力扩容变形而破坏。
（2） 巷道围岩中含有膨胀性软岩，吸水发生膨胀变形而使围岩发生破坏。
（3）锚固平衡拱内岩石由弹性体转变为破坏松动体，使锚杆丧失加强锚固平衡拱的约束离 层和抗剪切两个基本作用，导致围岩破坏。
（4）巷道开挖后，巷道围岩是先由压应力引起的挤压破坏，随着挤压破坏向围岩深处发展 引起岩石裂隙扩张和体积膨胀，造成巷道周边岩层弯曲，而产生弯曲拉应力，导致顶板岩层破坏。
3、结构破坏机理
（1）巷道开挖后，岩层抗水平应力的截面减少，在水平应力作用下煤层沿水平层理面向巷道挤入，致使巷道帮顶受水平应力作用而破坏。
（2）围岩中节理构造面的存在对围岩的承载能力及其稳定性影响很大，尤其是节理面与最 大主应力方向斜交时，岩体最容易沿节理弱面破坏而失稳。
（3）巷道开挖后，围岩受力状态由三轴应力变为单轴压应力状态，由于岩石单轴抗压强度 低，致使围岩产生塑性破坏或沿节理弱面破坏。岩层受压破坏的结果产生侧向变形和弯曲。 破坏区域越大、弯曲变形越大，由此造成巷道周边原处于压缩塑性状态（未破断）的岩石转 变为弯曲拉伸破坏。
二、复合顶板锚网支护参数的选择
锚杆支护作用的机理是：悬吊作用、组合梁作用，和加固拱作用。
锚杆的作用：锚杆作为一种主动支护方法，可以紧锁破碎的岩体，使之强度提高。每根锚杆在其全长范围对围岩岩体提供作用力，形成一个加压区。所有锚杆加固区相互联结，就使巷道围岩形成一个连续的加固拱（或加固圈），这个加固圈具有拱的效应，既能承受外部岩体地压，防止其变形，又能使本身强度提高，增强自支承效应。锚杆将围岩松动圈进行加固，形成锚杆----围岩共同承载的组合拱，并可随围岩共同移动。网主要使围岩表面破碎圈完整化，同时增加抗弯、抗剪能力，并具有较高的柔性和较大的变形量。
锚网联合支护解决了锚杆抗拉不抗剪的特性，同时也使由于围岩破碎造成锚杆失效的不足得以补充，二者有机结合，使加固拱形成一个更完整的机体，使围岩的自承能力大大提高。
锚杆采用端头锚固。我们在施工二水平北九层三区二段、三段机道时采用，断面8.0平方米，净宽3.5米，中高净2.3米。
1、锚固强度：
Q = 4/3r a2/f = 4/3×2.5×1.92/4 = 2.55 T/m2
式中： r：岩石比重取 2.5 T/m3
f：普氏系系取4
a：巷道跨度之半 1.75 m
2、锚杆长度：
L = N〔1.1+W/10〕= 1ㄨ〔1.1+3.5/10〕= 1.45m
式中： N： 围岩稳定系数取中等稳定 1
W：巷道跨度 3.5 m
在稳定顶板下可以取锚杆长1.45 m 但我们在施工北九层，复合顶板1.4 m，而用1.45m长锚杆不能锚固在岩石顶（细沙岩）上，可以取锚杆长2.0 m。
3、锚杆间距：
D = 0.5L = 0.5ㄨ2 = 1.0 m
金属网宽0.9m，锚杆排距d取0.9m，间距D取0.9m。
金属网采用10#线编织的50mm网格，宽1.0米，长7.5米的菱形金属网；用规格为500mm×300mm×100mm木托板和专用铁托盘压紧金属网和巷帮顶。
4、锚杆直径：
R = L/110 = 1.45×1000/110 = 13.2 mm
锚杆直径取20 mm螺纹钢。
钻头采用32 mm
锚杆的锚固力为T： 3～5吨（按3吨计算）
5、锚固强度验算：
Q'= T/dD = 2.55/[0.9ㄨ0.9] = 3.14 T/m2 >Q
我们施工采用顶板锚杆5根，上帮锚杆3根。
三、补强支护
1、锚索长度的确定：
L = KN+L1+L2 = 2ㄨ1.4+1.2+0.3 = 4.3m
式中：L1：锚入稳定岩层的深度1.2m
L2：锚索外露长度0.3m
K：安全系数取2
N：软岩层厚度或冒落拱高取1.4m
2、锚索起到补强加固作用，锚索的作用决不可忽视。实践证明没有锚索加固的巷道锚杆被拉断，巷道变形大大增加。所以施工中，我们每前进3 m打一根锚索，长度6.3 m。锚索打在巷道中心线上。
四、复合顶板锚网支护存在的问题
1、钻锚杆眼：
﹙1﹚由于锚索机安设位置不当，钻锚杆眼时⑤号锚杆，与煤岩面夹角小于62度时，而钻不到岩石顶板，产生失效锚杆，造成复合顶板下沉。
﹙2﹚锚杆眼钻到岩石顶板岩石面后，④号⑤号锚杆，容易产生滑面，而钻的锚杆眼不直。
2、注锚杆：
由于复合顶板，容易离层，产生滑面。而药卷送不到孔底，⑤号锚杆，造成串糖葫芦。④号锚杆，由于复合顶板离层，而药卷没送到孔底而凝固，产生失效锚杆，造成局部复合顶板下沉。
五、解决方法
1、三径匹配：
钻头直径32 mm，药卷直径26 mm，锚杆外径20 mm。
2、锚索机要安设在与钻锚杆眼的角度一致，必须保证钻锚杆眼，匀速推进，不能突然速度加快，防止遇岩石面产生滑面。保证钻锚杆眼的深度，用2m长锚杆，眼深钻到1.9m，并用水将眼内的岩石粉冲净。
3、注锚杆：
将锚固剂药卷装入锚杆眼中，并用锚杆慢慢将药卷推入锚杆眼底，锚杆外端通过连接套与钻具连接，开动锚杆安装机，边搅拌锚固剂药卷，边将锚杆推入锚杆眼底，待停20秒锚固剂药卷凝固后，挂金属网，网要拉紧，铺平，具有一定的预紧力，上木托板和铁托盘，紧固螺帽，达到有效的支护强度。
在近几年锚网支护使用在不断的进步和改进，在以后的工作中不断的提高和学习。
作者简介：刘吉哲 现年28岁2009年6月毕业于黑龙江科技学院，学历本科，担任龙煤鹤岗分公司峻德矿掘进一区技术员。
关键词：复合顶板，煤巷锚网支护，参数选择，注锚杆方法。
中图分类号：TF087
概 述
在矿井建设中，锚杆支护被广泛应用，其优越性有目共睹，但在煤层埋深较大的矿井建设过程中，对于多分层、低强度复合顶板的锚杆支护一直是施工的难题。根据顶板岩性、分层等参数曾多次变换顶板锚杆支护设计方案，每种设计方案又经多次优化、改进，但都未能达到预期的支护效果。锚杆支护的巷道顶板随时间的推移，先是局部巷道顶板失稳，然后是一段巷道顶板失稳，最后大面积巷道顶板失稳，巷道先是打点柱，然后分段架棚，最后巷道内大面积架棚，而且在回采前、回采中还要翻修，以保证回采的要求，给国家和企业造成大量人 力、物力、财力的损失。因此解决复合顶板的锚杆支护问题是刻不容缓的。
一、巷道顶板破坏机理
1、巷道顶板破坏的一般过程
顶板受压变形→岩石局部屈服变形→节理弱面发生破坏→顶板较低层位发生弯曲变形（伴有局部岩块脱落）→岩层发生拉伸或局部剪切破坏→巷道顶板变形破坏。
2、塑性破坏机理
（1） 巷道围岩在高地应力作用下，发生应力扩容变形而破坏。
（2） 巷道围岩中含有膨胀性软岩，吸水发生膨胀变形而使围岩发生破坏。
（3）锚固平衡拱内岩石由弹性体转变为破坏松动体，使锚杆丧失加强锚固平衡拱的约束离 层和抗剪切两个基本作用，导致围岩破坏。
（4）巷道开挖后，巷道围岩是先由压应力引起的挤压破坏，随着挤压破坏向围岩深处发展 引起岩石裂隙扩张和体积膨胀，造成巷道周边岩层弯曲，而产生弯曲拉应力，导致顶板岩层破坏。
3、结构破坏机理
（1）巷道开挖后，岩层抗水平应力的截面减少，在水平应力作用下煤层沿水平层理面向巷道挤入，致使巷道帮顶受水平应力作用而破坏。
（2）围岩中节理构造面的存在对围岩的承载能力及其稳定性影响很大，尤其是节理面与最 大主应力方向斜交时，岩体最容易沿节理弱面破坏而失稳。
（3）巷道开挖后，围岩受力状态由三轴应力变为单轴压应力状态，由于岩石单轴抗压强度 低，致使围岩产生塑性破坏或沿节理弱面破坏。岩层受压破坏的结果产生侧向变形和弯曲。 破坏区域越大、弯曲变形越大，由此造成巷道周边原处于压缩塑性状态（未破断）的岩石转 变为弯曲拉伸破坏。
二、复合顶板锚网支护参数的选择
锚杆支护作用的机理是：悬吊作用、组合梁作用，和加固拱作用。
锚杆的作用：锚杆作为一种主动支护方法，可以紧锁破碎的岩体，使之强度提高。每根锚杆在其全长范围对围岩岩体提供作用力，形成一个加压区。所有锚杆加固区相互联结，就使巷道围岩形成一个连续的加固拱（或加固圈），这个加固圈具有拱的效应，既能承受外部岩体地压，防止其变形，又能使本身强度提高，增强自支承效应。锚杆将围岩松动圈进行加固，形成锚杆----围岩共同承载的组合拱，并可随围岩共同移动。网主要使围岩表面破碎圈完整化，同时增加抗弯、抗剪能力，并具有较高的柔性和较大的变形量。
锚网联合支护解决了锚杆抗拉不抗剪的特性，同时也使由于围岩破碎造成锚杆失效的不足得以补充，二者有机结合，使加固拱形成一个更完整的机体，使围岩的自承能力大大提高。
锚杆采用端头锚固。我们在施工二水平北九层三区二段、三段机道时采用，断面8.0平方米，净宽3.5米，中高净2.3米。
1、锚固强度：
Q = 4/3r a2/f = 4/3×2.5×1.92/4 = 2.55 T/m2
式中： r：岩石比重取 2.5 T/m3
f：普氏系系取4
a：巷道跨度之半 1.75 m
2、锚杆长度：
L = N〔1.1+W/10〕= 1ㄨ〔1.1+3.5/10〕= 1.45m
式中： N： 围岩稳定系数取中等稳定 1
W：巷道跨度 3.5 m
在稳定顶板下可以取锚杆长1.45 m 但我们在施工北九层，复合顶板1.4 m，而用1.45m长锚杆不能锚固在岩石顶（细沙岩）上，可以取锚杆长2.0 m。
3、锚杆间距：
D = 0.5L = 0.5ㄨ2 = 1.0 m
金属网宽0.9m，锚杆排距d取0.9m，间距D取0.9m。
金属网采用10#线编织的50mm网格，宽1.0米，长7.5米的菱形金属网；用规格为500mm×300mm×100mm木托板和专用铁托盘压紧金属网和巷帮顶。
4、锚杆直径：
R = L/110 = 1.45×1000/110 = 13.2 mm
锚杆直径取20 mm螺纹钢。
钻头采用32 mm
锚杆的锚固力为T： 3～5吨（按3吨计算）
5、锚固强度验算：
Q'= T/dD = 2.55/[0.9ㄨ0.9] = 3.14 T/m2 >Q
我们施工采用顶板锚杆5根，上帮锚杆3根。
三、补强支护
1、锚索长度的确定：
L = KN+L1+L2 = 2ㄨ1.4+1.2+0.3 = 4.3m
式中：L1：锚入稳定岩层的深度1.2m
L2：锚索外露长度0.3m
K：安全系数取2
N：软岩层厚度或冒落拱高取1.4m
2、锚索起到补强加固作用，锚索的作用决不可忽视。实践证明没有锚索加固的巷道锚杆被拉断，巷道变形大大增加。所以施工中，我们每前进3 m打一根锚索，长度6.3 m。锚索打在巷道中心线上。
四、复合顶板锚网支护存在的问题
1、钻锚杆眼：
﹙1﹚由于锚索机安设位置不当，钻锚杆眼时⑤号锚杆，与煤岩面夹角小于62度时，而钻不到岩石顶板，产生失效锚杆，造成复合顶板下沉。
﹙2﹚锚杆眼钻到岩石顶板岩石面后，④号⑤号锚杆，容易产生滑面，而钻的锚杆眼不直。
2、注锚杆：
由于复合顶板，容易离层，产生滑面。而药卷送不到孔底，⑤号锚杆，造成串糖葫芦。④号锚杆，由于复合顶板离层，而药卷没送到孔底而凝固，产生失效锚杆，造成局部复合顶板下沉。
五、解决方法
1、三径匹配：
钻头直径32 mm，药卷直径26 mm，锚杆外径20 mm。
2、锚索机要安设在与钻锚杆眼的角度一致，必须保证钻锚杆眼，匀速推进，不能突然速度加快，防止遇岩石面产生滑面。保证钻锚杆眼的深度，用2m长锚杆，眼深钻到1.9m，并用水将眼内的岩石粉冲净。
3、注锚杆：
将锚固剂药卷装入锚杆眼中，并用锚杆慢慢将药卷推入锚杆眼底，锚杆外端通过连接套与钻具连接，开动锚杆安装机，边搅拌锚固剂药卷，边将锚杆推入锚杆眼底，待停20秒锚固剂药卷凝固后，挂金属网，网要拉紧，铺平，具有一定的预紧力，上木托板和铁托盘，紧固螺帽，达到有效的支护强度。
在近几年锚网支护使用在不断的进步和改进，在以后的工作中不断的提高和学习。
作者简介：刘吉哲 现年28岁2009年6月毕业于黑龙江科技学院，学历本科，担任龙煤鹤岗分公司峻德矿掘进一区技术员。