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摘 要： 以某特厚煤层工作面全煤大断面巷道为试验研究背景，利用理论分析、数值模拟和现场实测的综合研究手段，深入研究全煤大断面动压巷道全锚索支护技术，提出全煤大断面动压巷道顶板全锚索支护合理技术参数，为工作面全煤大断面巷道支护提供理论依据。
关键词： 特厚煤层；全煤；大断面；全锚索
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1220102－01
0 引言
近几年，全煤大断面巷道的应用增多，其具有巷道动压大、存在明显的冲击矿压、锚杆杆体被拉断、锚固构件失效等矿压显现特征，传统的锚网索支护技术已经不适应，通过对锚索支护作用机理的研究发现，高预应力锚索在围岩中产生支护应力场，能有效控制围岩离层、滑动、裂隙张开及新裂纹产生等扩容变形，保持围岩的连续性与稳定性。
1 基于胡克布朗破坏准则的巷道塑性区半径
胡克布朗破坏准则在土木工程中应用较为广泛，反映岩石断裂、层理、完整性的一种非线性的强度准则，能够客观地反映出全煤巷道塑性破坏，具体的准则公式见算式（2）。
1.1 基于胡克布朗破坏准则的塑性区应力分布
由弹性力学可以知道，应力平衡方程：
联立（1）（2），积分代入边界条件得：
式中： 为单轴抗压强度，m，s为两个无量纲系数，m与岩性有关，而s则反映岩石的完整性。
1.2 塑性破坏半径
根据弹性力学可知，在弹塑性交界面处弹性区应力之和与塑性区应力之和要相等：
解方程可得
2 研究对象
某煤矿工作面标高1010.8～1034.1m，地面标高1387.3～1561.5m，煤厚11.44～20.55m，平均13.27m，该面煤层稳定，煤层结构复杂，节理裂隙发育，煤层硬度1.7～2.3。
工作面顺槽高度H=3.5m，半跨a=3m，等效圆半径r：
根据现场的巷道岩性的具体情况，我们取
代入（6）式计算得：x=2.41m。
由计算结果可以看出，全煤巷道顶板松散破坏的高度范围大，顶部锚杆支护已经失效，锚杆失去顶部着力点，传统锚网索支护适应性降低。
3 全煤大断面巷道全锚索支护参数设计
预应力锚索支护参数包括预应力，索体直径、强度、长度、密度、角度等。具体的参数见表1。
4 全锚索支护设计数值模拟
使用锚索张拉机具能使锚索产生较高的预应力，从而能更有效的限制巷道围岩受掘进和工作面回采扰动影响后的裂纹扩展。锚杆锚索联合支护与巷道顶板全锚索支护中支护构件在巷道围岩中形成的预应力场如图1所示。由图可知，巷道顶板全锚索支护形成的顶部预应力场范围和数值都较锚杆与锚索联合支护的要大，其有效预应力场高度达到5.8m，可以直观的看出，全锚索支护巷道顶部煤体有效承载范围增加。
（a）锚杆锚索联合支护方案 （b）巷道顶板全锚索支护方案
图1 不同支护方案猫杆与锚索在巷道围岩中预应力场分布
5 全煤大断面动压巷道全锚索应用
全锚索支护技术主要用于受邻近工作面回采影响的巷道一般变形比较强烈，支护非常困难，特别是留设的煤柱尺寸较小的情况。针对该问题，近年来在多个矿区开展了高预应力全锚索支护试验，并取得了良好的支护效果。目前动压巷道全锚索支护技术主要在潞安、晋城矿区推广使用。
为了了解动压巷道全锚索支护的效果，现场进行了巷道顶底板位移观测，采用三角布点法[3]。由观测的结果可知，巷道表面位移量很小，在观测的一个月内，巷道顶板位移量为30mm，底板底鼓量为34mm，变形量较小，顶底板相对移近量得到了很好的控制。
6 结论
1）基于胡克布朗破坏准则，算出巷道塑性圈半径，得到全煤大断面巷道塑性区半径较大，顶部锚杆支护已经失效，锚杆失去顶部着力点，传统锚网索支护适应性降低。
2）顶板全锚索支护预应力场范围增大，顶部煤体有效承载区域变大。
3）通过现场观测得知，全煤大断面巷道顶板全锚索支护技术能有效的减少巷道的变形，控制巷道的稳定性。
参考文献：
[1]刘德平、王彩勤、孙永香，全煤巷道锚杆支护设计与稳定性分析[J].
煤炭技术，2010，29（11）：63-65.
[2]查文华、谢广祥，锚网索支护综放全煤巷道矿压显现规律数值模拟研究[J].矿山压力与顶板管理，2010，4：8-12.
[3]朱训国、杨庆、栾茂田，岩体锚固效应及锚杆的解析本构模型研究[J].岩土力学，2007，28（3）：527-532.
作者简介：
朱伟（1984-），男，汉族，安徽颍上人，工程硕士在读，助理工程师，现在国投新集能源股份有限公司杨村煤矿工作。
关键词： 特厚煤层；全煤；大断面；全锚索
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1220102－01
0 引言
近几年，全煤大断面巷道的应用增多，其具有巷道动压大、存在明显的冲击矿压、锚杆杆体被拉断、锚固构件失效等矿压显现特征，传统的锚网索支护技术已经不适应，通过对锚索支护作用机理的研究发现，高预应力锚索在围岩中产生支护应力场，能有效控制围岩离层、滑动、裂隙张开及新裂纹产生等扩容变形，保持围岩的连续性与稳定性。
1 基于胡克布朗破坏准则的巷道塑性区半径
胡克布朗破坏准则在土木工程中应用较为广泛，反映岩石断裂、层理、完整性的一种非线性的强度准则，能够客观地反映出全煤巷道塑性破坏，具体的准则公式见算式（2）。
1.1 基于胡克布朗破坏准则的塑性区应力分布
由弹性力学可以知道，应力平衡方程：
联立（1）（2），积分代入边界条件得：
式中： 为单轴抗压强度，m，s为两个无量纲系数，m与岩性有关，而s则反映岩石的完整性。
1.2 塑性破坏半径
根据弹性力学可知，在弹塑性交界面处弹性区应力之和与塑性区应力之和要相等：
解方程可得
2 研究对象
某煤矿工作面标高1010.8～1034.1m，地面标高1387.3～1561.5m，煤厚11.44～20.55m，平均13.27m，该面煤层稳定，煤层结构复杂，节理裂隙发育，煤层硬度1.7～2.3。
工作面顺槽高度H=3.5m，半跨a=3m，等效圆半径r：
根据现场的巷道岩性的具体情况，我们取
代入（6）式计算得：x=2.41m。
由计算结果可以看出，全煤巷道顶板松散破坏的高度范围大，顶部锚杆支护已经失效，锚杆失去顶部着力点，传统锚网索支护适应性降低。
3 全煤大断面巷道全锚索支护参数设计
预应力锚索支护参数包括预应力，索体直径、强度、长度、密度、角度等。具体的参数见表1。
4 全锚索支护设计数值模拟
使用锚索张拉机具能使锚索产生较高的预应力，从而能更有效的限制巷道围岩受掘进和工作面回采扰动影响后的裂纹扩展。锚杆锚索联合支护与巷道顶板全锚索支护中支护构件在巷道围岩中形成的预应力场如图1所示。由图可知，巷道顶板全锚索支护形成的顶部预应力场范围和数值都较锚杆与锚索联合支护的要大，其有效预应力场高度达到5.8m，可以直观的看出，全锚索支护巷道顶部煤体有效承载范围增加。
（a）锚杆锚索联合支护方案 （b）巷道顶板全锚索支护方案
图1 不同支护方案猫杆与锚索在巷道围岩中预应力场分布
5 全煤大断面动压巷道全锚索应用
全锚索支护技术主要用于受邻近工作面回采影响的巷道一般变形比较强烈，支护非常困难，特别是留设的煤柱尺寸较小的情况。针对该问题，近年来在多个矿区开展了高预应力全锚索支护试验，并取得了良好的支护效果。目前动压巷道全锚索支护技术主要在潞安、晋城矿区推广使用。
为了了解动压巷道全锚索支护的效果，现场进行了巷道顶底板位移观测，采用三角布点法[3]。由观测的结果可知，巷道表面位移量很小，在观测的一个月内，巷道顶板位移量为30mm，底板底鼓量为34mm，变形量较小，顶底板相对移近量得到了很好的控制。
6 结论
1）基于胡克布朗破坏准则，算出巷道塑性圈半径，得到全煤大断面巷道塑性区半径较大，顶部锚杆支护已经失效，锚杆失去顶部着力点，传统锚网索支护适应性降低。
2）顶板全锚索支护预应力场范围增大，顶部煤体有效承载区域变大。
3）通过现场观测得知，全煤大断面巷道顶板全锚索支护技术能有效的减少巷道的变形，控制巷道的稳定性。
参考文献：
[1]刘德平、王彩勤、孙永香，全煤巷道锚杆支护设计与稳定性分析[J].
煤炭技术，2010，29（11）：63-65.
[2]查文华、谢广祥，锚网索支护综放全煤巷道矿压显现规律数值模拟研究[J].矿山压力与顶板管理，2010，4：8-12.
[3]朱训国、杨庆、栾茂田，岩体锚固效应及锚杆的解析本构模型研究[J].岩土力学，2007，28（3）：527-532.
作者简介：
朱伟（1984-），男，汉族，安徽颍上人，工程硕士在读，助理工程师，现在国投新集能源股份有限公司杨村煤矿工作。