深井動(dòng)壓巷道機(jī)械化清底工藝及配套底板注漿錨索鉆裝注成套技術(shù)研究

深井動(dòng)壓巷道機(jī)械化清底工藝及配套底板注漿錨索鉆裝注成套技術(shù)研究階段報(bào)告中國(guó)礦業(yè)大學(xué)淮北礦業(yè)股份有限公司十二月目錄1概述 ②工作面在巷道后方時(shí)，采空區(qū)被破碎頂板巖石充填，但無(wú)法承受巷道所有垂直應(yīng)力，采空區(qū)上方壓力向四周擴(kuò)散，而測(cè)點(diǎn)2所在巷道正在應(yīng)力擴(kuò)散區(qū)，巷道底板受此應(yīng)力開始急速底鼓，最大變形速度達(dá)成4。1mm/d。底鼓變形破壞機(jī)理Ⅱ82人行上山下口、Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷底鼓治理段在Ⅱ829工作面采動(dòng)的影響下出現(xiàn)明顯的再次底鼓，具體表現(xiàn)為在Ⅱ829工作面超前支承壓力下巷道底板可以較好保持穩(wěn)定性，而在Ⅱ829工作推動(dòng)過(guò)后的滯后支承壓力下巷道底板出現(xiàn)了較為強(qiáng)烈的底鼓。巷道底鼓的因素通常在于兩個(gè)方面，一個(gè)是圍巖巖性及地質(zhì)條件(自然因素)，另一個(gè)是巷道布置、施工和支護(hù)措施(人為因素)。由于影響巷道底鼓的因素很多，不同巷道底鼓的因素有著一定的差別，因此必須結(jié)合巷道所處的特定條件來(lái)分析底鼓因素，圖2-12為Ⅱ82人行上山、Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷與Ⅱ829采面的時(shí)空關(guān)系圖。圖2-12Ⅱ82人行上山、Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷與Ⅱ829采面時(shí)空關(guān)系圖Ⅱ82人行上山底鼓破壞分析1)Ⅱ829工作面超前支承壓力、滯后支承壓力的影響Ⅱ82新人行上山在Ⅱ829工作面回采的前后巷道出現(xiàn)了不同的底鼓特性，而水平應(yīng)力是影響巷道底鼓的重要應(yīng)力，故為了分析Ⅱ829工作面采動(dòng)時(shí)超前支承壓力、滯后支承壓力對(duì)Ⅱ82新人行上山底板巷道水平應(yīng)力的影響，現(xiàn)對(duì)處在兩種支承壓力條件下Ⅱ82新人行上山底板圍巖的水平應(yīng)力變化規(guī)律進(jìn)行了FLAC3D模擬。巷道距工作面水平距離為20m巷道距工作面水平距離為10m巷道距工作面水平距離為0m巷道距工作面水平距離為-10m圖2-13距離采面不同水平距離時(shí)底板圍巖內(nèi)水平應(yīng)力的分布特性圖2-13給出了Ⅱ82新人行上山巷道距工作面不同水平距離時(shí)，巷道圍巖內(nèi)水平應(yīng)力的分布特性，由該圖可以得出：(1)巷道底板內(nèi)部圍巖在工作面采動(dòng)超前支承壓力、滯后支承壓力的影響下都出現(xiàn)了水平應(yīng)力的增大與集中，而巷道正處在工作面采空區(qū)下方時(shí)水平應(yīng)力得到了緩解減少。(2)巷道底板圍巖內(nèi)部水平應(yīng)力集中限度和范圍在巷道距工作面水平距離為10m時(shí)達(dá)成最大，高達(dá)22。8MPa，應(yīng)力集中系數(shù)達(dá)成1。52；當(dāng)工作面逐漸遠(yuǎn)離巷道時(shí)，在采動(dòng)滯后支承壓力的影響下巷道底板內(nèi)部水平集中應(yīng)力再次出現(xiàn)了增大與集中。以上分析的Ⅱ829工作面跨采作用下Ⅱ82新人行上山底板內(nèi)的水平應(yīng)力分布規(guī)律與Ⅱ82新人行上山底鼓治理段的礦壓觀測(cè)是相符的，底板位移變化分為三個(gè)階段：開始加速破壞階段、中期穩(wěn)定階段以及后期加速階段。巷道底板受力也通過(guò)三個(gè)階段，前期巷道受到Ⅱ829工作面超前支承壓力影響底板內(nèi)水平應(yīng)力急劇增大，中期巷道處在Ⅱ829工作面下方巷道處在應(yīng)力減少區(qū)域底板水平應(yīng)力隨之得到緩解減少，后期當(dāng)Ⅱ829采空區(qū)滯后支承壓力開始作用時(shí)底板內(nèi)水平應(yīng)力再次迅速增高，底板則出現(xiàn)了再次底鼓現(xiàn)象。2)底板應(yīng)力分析圖2-14Ⅱ82人行上山剖面圖采空區(qū)下方不同深度的底板其應(yīng)力集中限度差異較大，越靠近煤層底板巖層內(nèi)應(yīng)力集中限度越高，越遠(yuǎn)離煤層底板巖層內(nèi)應(yīng)力集中限度越低。不同底板深度相應(yīng)工作面跨上山開采下應(yīng)力在底板巖層中的分布規(guī)律如圖4-4所示，CH006代表距離煤層底板6m處的底板應(yīng)力分布規(guī)律，CH016代表距離煤層底板16m處的底板應(yīng)力分布規(guī)律，CH026代表距離煤層底板26m處的底板應(yīng)力分布規(guī)律。圖2-15工作面跨采期間底板不同深度應(yīng)力分布Ⅱ82新人行上山在下口水平底鼓治理段隨著向末端靠近，巷道圍巖所處層位與煤層底板距離不斷減小，故巷道所處層位的煤層底板應(yīng)力也是逐漸增大，從現(xiàn)場(chǎng)巷道底板的破壞情況來(lái)看，底板的位移也是逐漸增大，Ⅱ82新人行上山起坡點(diǎn)至巷道水平末端約40m，前25m底鼓情況不明顯巷道整體較為穩(wěn)定，后15m至三叉門附近巷道底板明顯鼓起，這與工作面跨采期間煤層底板不同深度應(yīng)力分布規(guī)律是一致的。3)圍巖結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度在Ⅱ829工作跨采前后變化的影響巖體在拉、壓條件下一般要通過(guò)彈性階段、塑性階段、破壞階段，如圖2-16、2-17所示，巖體在彈性階段隨著拉、壓力的增大應(yīng)變較小，當(dāng)拉、壓力超過(guò)巖體的抗拉、抗壓強(qiáng)度極限，巖體破壞成松散狀，但巖體不同于巖塊，在摩擦咬合力的作用下巖體仍能保持一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定，但當(dāng)再承受拉、壓力時(shí)即使拉、壓力很小，巖體也會(huì)產(chǎn)生劇烈變形。2-16巖塊抗壓強(qiáng)度曲線2-17巖塊抗拉強(qiáng)度曲線Ⅱ82新人行上山底板在Ⅱ829工作面超前支承壓力作用下，已加固的底板承受復(fù)雜應(yīng)力破壞，底板巖體已經(jīng)出現(xiàn)松散破碎，圍巖強(qiáng)度大幅減少，在通過(guò)超前支承壓力影響區(qū)后Ⅱ82新人行上山巷處在Ⅱ829工作面采動(dòng)應(yīng)力減少區(qū)域，巷道圍巖應(yīng)力較低，故巷道可保持一定的穩(wěn)定性，未發(fā)生劇烈底鼓，但當(dāng)Ⅱ829工作面遠(yuǎn)離Ⅱ82新人行上山后，巷道處在當(dāng)Ⅱ829工作面滯后支承壓力區(qū)，巷道底板圍巖再次進(jìn)入高應(yīng)力狀態(tài)，已破壞的底板圍巖在高應(yīng)力作用下出現(xiàn)劇烈變形破壞，巷道底鼓表現(xiàn)嚴(yán)重。4)水理作用Ⅱ82新人行上山屬于準(zhǔn)備巷道，底鼓治理段處在上山下口，底板經(jīng)常出現(xiàn)積水，水的存在加劇了底鼓的發(fā)生，其重要表現(xiàn)在三個(gè)方面：底板巖層浸水后，水的潤(rùn)滑作用減少了巖塊間的摩擦力，使巖體更加破碎松散，破壞了其完整性，大大減少底板的承載能力，同時(shí)水還減小了巖層間的粘結(jié)力，形成滑移面使巖體分層，減少了巖體的抗拉壓能力，易于引起底鼓；Ⅱ82新人行上山下口處底板其底板多以泥巖或砂質(zhì)泥巖為主，節(jié)理、滑面及層間滑動(dòng)構(gòu)造發(fā)育，受壓易發(fā)生塑性流變，物理力學(xué)性質(zhì)極差，在浸水化條件下更易軟化崩解而松散破碎；底板水不僅與暴露的底板巖層表面相接觸，還要通過(guò)裂隙進(jìn)一步到底板深部巖層，加速底板圍巖的強(qiáng)度損失和體積膨脹，形成惡性循環(huán)。Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷底鼓破壞分析(1)側(cè)向支承壓力影響Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷位于Ⅱ829采空區(qū)的側(cè)向，同時(shí)受到周邊巷道及Ⅱ829回采工作面影響，處在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，由于巷道頂板與兩幫支護(hù)密度及支護(hù)強(qiáng)度較大，圍巖變形較小，圍巖壓力得不到有效釋放，作用在頂板及幫部圍巖的壓力，經(jīng)兩幫圍巖擠壓底板，底板在嚴(yán)重?cái)D壓變形的情況下發(fā)生斷裂，然后底板隆起。為了分析Ⅱ829采空區(qū)側(cè)向支承壓力對(duì)Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷底鼓的影響，根據(jù)底鼓形成的機(jī)制和Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷的條件，采用數(shù)值模擬方法對(duì)Ⅱ829采空側(cè)巷道底鼓主應(yīng)力及變形量突出的位置進(jìn)行了模擬，巷道前后左右側(cè)邊界約束水平方向位移，底部邊界條件約束垂直方向位移。地應(yīng)力通過(guò)初始應(yīng)力的形式輸入，根據(jù)巷道埋深為590m，考慮采動(dòng)應(yīng)力影響，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)巷道破壞特點(diǎn)，頂幫現(xiàn)有支護(hù)情況，垂直地應(yīng)力取15。75MPa，水平地應(yīng)力取3。875MPa。模擬結(jié)果如圖2-18、2-19所示。由圖4-7最大主應(yīng)力分布圖可以看出，在巷道的兩個(gè)底腳，最大主應(yīng)力應(yīng)力集中現(xiàn)象表現(xiàn)明顯；在巷道底板中部，出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)，并且在巷道底板中部附近相對(duì)位移量最大。由圖4-8中Z方向位移圖可以看出，Z方向的位移最大值出現(xiàn)在巷道底板的中部，并且方向向上，該處位移也是導(dǎo)致巷道底鼓現(xiàn)象嚴(yán)重的重要因素。圖2-18最大主應(yīng)力分布圖圖2-19Z方向位移分布圖(2)施工工藝的影響圖2-20Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷剖面圖Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷底鼓治理段總長(zhǎng)度約60m，前20m內(nèi)采用了淺部注漿+深部注漿+6。3m鋼絲繩錨固治理，深淺孔的注漿使底板圍巖強(qiáng)度得到了大幅的提高，同時(shí)6。3m的鋼絲繩將淺部圍巖與深部圍巖聯(lián)合為統(tǒng)一的承載整體，進(jìn)一步增強(qiáng)了底板的穩(wěn)定性，故在采空區(qū)及臨近巷道復(fù)雜高側(cè)向支承壓力作用下巷道底板整體仍可以保持較好的穩(wěn)定性；后40m范圍內(nèi)僅僅采用了淺部注漿+深部注漿，未將淺部圍巖與深部圍巖錨固聯(lián)合成共同承載體，單純的底板注漿加固了圍巖，但不能提高底板的支護(hù)強(qiáng)度，在復(fù)雜側(cè)向壓力的影響下，最終底板呈現(xiàn)剛性擠壓斷裂破壞形式。(3)臨近巷道承載壓力轉(zhuǎn)移影響Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷臨近巷道施工的大孔徑、深鉆孔改變了圍巖中的應(yīng)力分布，使支撐壓力峰值向Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷轉(zhuǎn)移，使巷道處在應(yīng)力增高區(qū)，從而減少了巷道圍巖的穩(wěn)定性。鉆孔周邊的應(yīng)力狀態(tài)重要與側(cè)壓系數(shù)有關(guān)，即Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷在采空區(qū)及臨近巷道復(fù)雜高側(cè)向支承壓力條件下，當(dāng)臨近巷道開挖大孔徑、深鉆孔后，在鉆孔的頂?shù)撞砍霈F(xiàn)應(yīng)力集中，應(yīng)力集中系數(shù)可以達(dá)成2。5，當(dāng)周邊應(yīng)力超過(guò)鉆孔圍巖強(qiáng)度極限時(shí)，鉆孔周邊巖體會(huì)發(fā)生破壞，圍巖應(yīng)力得到釋放，使得應(yīng)力集中峰值向Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷轉(zhuǎn)移，Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷在承載臨近巷道轉(zhuǎn)移壓力的情況下，底板進(jìn)一步產(chǎn)生劇烈變形。綜合分析(1)底板圍巖性質(zhì)Ⅱ82新人行上山、Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷在地應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力、采動(dòng)應(yīng)力影響下圍巖結(jié)構(gòu)破碎，且局部巷道底板以泥巖或砂質(zhì)泥巖為主，節(jié)理、滑面及層間滑動(dòng)構(gòu)造發(fā)育，物理力學(xué)性能差。一方面巖石遇水膨脹，另一方面巖石在浸水或風(fēng)化的條件下軟化崩解而松散破碎，而這兩方面又是互相影響的，遇水膨脹加劇了松散破碎，松散破碎的巖石更容易讓水浸入巖體內(nèi)部，從而加劇遇水膨脹，兩方面共同作用的結(jié)果是圍巖強(qiáng)度越來(lái)越低，同時(shí)產(chǎn)生大量的膨脹變形量。此外，巷道底板的長(zhǎng)期臥底導(dǎo)致松散破碎的底板圍巖強(qiáng)度較低，進(jìn)而導(dǎo)致擴(kuò)容變形量及剪脹變形量也比較大。復(fù)合變形量的疊加共同作用使得該巷道容易產(chǎn)生底鼓。(2)采動(dòng)影響Ⅱ82新人行上山受Ⅱ829工作面采動(dòng)時(shí)超前支承壓力的影響，使Ⅱ82新人行上山巷道底板圍巖出現(xiàn)水平應(yīng)力增大與集中，使得巷道產(chǎn)生底鼓。當(dāng)工作面逐漸遠(yuǎn)離巷道時(shí)，在采動(dòng)滯后支承壓力的影響下巷道底板內(nèi)部水平集中應(yīng)力再次出現(xiàn)了增大與集中，導(dǎo)致巷道再次發(fā)生底鼓。(3)支護(hù)結(jié)構(gòu)Ⅱ82新人行上山、Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷底板支護(hù)方式為單純的深淺孔注漿+鋼絲繩深部錨固，屬于一種常規(guī)的方式，未根據(jù)巷道的實(shí)際需要來(lái)設(shè)計(jì)，支護(hù)結(jié)構(gòu)中沒(méi)有采用底板高強(qiáng)錨桿，也沒(méi)有形成錨桿+錨索+底板圍巖的網(wǎng)狀骨架整體結(jié)構(gòu)，故不能充足調(diào)動(dòng)圍巖自身的穩(wěn)定性，也未發(fā)揮出支護(hù)構(gòu)件協(xié)同耦合共同支護(hù)的優(yōu)勢(shì)，也沒(méi)有采用封閉底板圍巖、控制水的侵蝕等防水措施。因此，在巷道周邊集中應(yīng)力（涉及超前支承壓力、采空區(qū)滯后支承壓力、構(gòu)造應(yīng)力等）及水分和空氣侵蝕的共同作用下，巷道底板成為巷道加固體系的薄弱環(huán)節(jié)，其表面位移速度比頂板和兩幫收斂速度大得多，巷道的變形破壞表現(xiàn)為強(qiáng)烈的底鼓。(4)加固材料的柔性（鋼絲繩）Ⅱ82新人行上山、Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷底板支護(hù)中采用的是鋼絲繩深孔錨固，鋼絲繩自身屬于柔性支護(hù)構(gòu)件，在采用錨索鎖具后，前期鋼絲繩與錨具間可緊密咬合，錨固效果表現(xiàn)良好；但在復(fù)雜應(yīng)力條件下，鋼絲繩的柔性特性會(huì)導(dǎo)致其變形，減少了鋼絲繩與錨具的咬合力，進(jìn)而錨固力急劇下降，導(dǎo)致深孔錨固失效，無(wú)法調(diào)動(dòng)深部圍巖的穩(wěn)定性。一旦巷道所處應(yīng)力增高或方向發(fā)生變化，極易導(dǎo)致底板整體支護(hù)失效，進(jìn)而巷道發(fā)生底鼓變形。2.4小結(jié)本章重要揭示了廬嶺煤礦Ⅱ82新人行上山、Ⅱ8212集中巷抽放聯(lián)巷底鼓變形特性、底鼓因素以及底鼓機(jī)理，重要得到以下結(jié)論：(1)深井動(dòng)壓巷道底鼓變形特性重要表現(xiàn)在：受跨采影響，距離采煤工作面近，巷道圍巖變形量大，且底板變形量明顯大于兩幫變形量；隨著采煤工作面與巷道時(shí)空關(guān)系的變化，底板的變形速度不同。(2)深井動(dòng)壓巷道底鼓變形的因素重要在于巖體自身強(qiáng)度低，遇水易膨脹軟化，在上覆工作面超前支承壓力和滯后支承壓力的影響下，導(dǎo)致巷道底板水平應(yīng)力增大與集中，從而使巷道底鼓變形。(3)深井動(dòng)壓巷道底鼓變形的機(jī)理：在地應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力、采動(dòng)應(yīng)力影響下圍巖結(jié)構(gòu)破碎，物理力學(xué)性能差，一方面巖石遇水膨脹，另一方面巖石在浸水或風(fēng)化的條件下軟化崩解而松散破碎，兩方面又是互相影響的，產(chǎn)生大量的膨脹變形量；單純的深淺孔注漿+鋼絲繩深部錨固，屬于一種常規(guī)的方式，不能充足調(diào)動(dòng)圍巖自身的穩(wěn)定性，也未發(fā)揮出支護(hù)構(gòu)件協(xié)同耦合共同支護(hù)的優(yōu)勢(shì)；在復(fù)雜應(yīng)力條件下，鋼絲繩的柔性特性會(huì)導(dǎo)致其變形，減少了鋼絲繩與錨具的咬合力，極易導(dǎo)致底板整體支護(hù)失效，進(jìn)而巷道發(fā)生底鼓變形。3深井動(dòng)壓巷道圍巖穩(wěn)定性分析3.1建立模型數(shù)值模擬經(jīng)常用來(lái)解決一些使用常規(guī)手段很難實(shí)現(xiàn)的工程力學(xué)分析問(wèn)題，廣泛用于采礦、巖土及土木工程等領(lǐng)域?，F(xiàn)結(jié)合-590西軌大巷的支護(hù)方案進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，預(yù)先觀測(cè)巷道維護(hù)變形情況，用于輔助方案設(shè)計(jì)，檢查設(shè)計(jì)方案可行性。3.1.1數(shù)值模擬方法簡(jiǎn)介三維快速拉格朗日法是一種基于三維顯式有限差分法的數(shù)值分析方法，它可以模擬巖土或其他材料的三維力學(xué)特性。三維快速拉格朗日分析將計(jì)算區(qū)域劃分為若干四周體單元，每個(gè)單元在給定的邊界條件下遵循指定的線性或非線性本構(gòu)關(guān)系。假如單元應(yīng)力使得材料屈服或產(chǎn)生塑性流動(dòng)，則單元網(wǎng)格可以隨著材料的變形而變形。這就是所謂的三維快速拉格朗日算法，這種算法非常適合于模擬大變形問(wèn)題。三維快速拉格朗日分析采用了顯式有限差分格式來(lái)求解場(chǎng)的控制微分方程并且用了混合單元離散模型，可以準(zhǔn)確地模擬材料的屈服、塑性流動(dòng)、軟化直至大變形，特別在材料的彈塑性分析，大變形分析以及模擬施工過(guò)程等領(lǐng)有其獨(dú)到的特點(diǎn)。數(shù)值計(jì)算方法作為一種解決采礦與巖土力學(xué)問(wèn)題的有力工具，在解析存在困難的時(shí)候，它有著突出的優(yōu)越性，它可以考慮眾多的影響因素，進(jìn)行多方案的快速比較，在參數(shù)敏感性分析中具有明顯優(yōu)勢(shì)，同時(shí)有的軟件還具有強(qiáng)大的前解決和后解決功能，顯著提高了輸入和輸出結(jié)果的可視化限度。FLAC(FastLagrangianAnalysisofContinua)就是這種用于工程力學(xué)計(jì)算的顯式有限差分程序。FLAC3D是美國(guó)ITASCA征詢集團(tuán)公司開發(fā)的三維快速拉格朗日分析往序。該程序較好地模擬地質(zhì)材料在達(dá)成強(qiáng)度極限或屈服極限時(shí)發(fā)生的破壞或塑性流動(dòng)的力學(xué)特性，特別合用于分析漸進(jìn)破壞失穩(wěn)以及模擬大變形。它包含11種彈塑性材料本構(gòu)模型，有靜力、動(dòng)力、蠕變、滲流、溫度等多種計(jì)算模式各種模式間可以互相耦合，可以模擬多種結(jié)構(gòu)形式，如巖體、土體或其他材料實(shí)體，可以模擬梁、錨元、樁、殼以及人工結(jié)構(gòu)，如支護(hù)、襯砌、錨索、巖栓、土工格柵、摩擦樁、板樁、分界面單元等還可以模擬復(fù)雜的巖土工程力學(xué)問(wèn)題。廣泛應(yīng)用于邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、支護(hù)設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)、地下洞室、施工設(shè)計(jì)（開挖、填筑等）、河谷演化進(jìn)程再現(xiàn)、拱壩穩(wěn)定性分析、隧道工程、礦山工程等多個(gè)領(lǐng)域。分析計(jì)算環(huán)節(jié)：與大多數(shù)程序采用數(shù)據(jù)輸入方式不同，F(xiàn)LAC3D采用的是命令驅(qū)動(dòng)方式，命令控制著程序的運(yùn)營(yíng)，在必要的時(shí)候，特別是繪圖，還可以啟動(dòng)FLAC3D用戶交互式圖形界面。為了建立FLAC3D計(jì)算模型，必須進(jìn)行一下三個(gè)方面的工作：=1\*GB3①有限差分網(wǎng)格生成；=2\*GB3②本構(gòu)特性與材料參數(shù)設(shè)立；=3\*GB3③邊界條件與初始條件設(shè)立。完畢上述工作后，可以獲得模型的初始平衡狀態(tài)，也就是模擬開挖前的原巖應(yīng)力狀態(tài)，然后進(jìn)行工程開挖或改邊界條件來(lái)進(jìn)行工程的響應(yīng)分析，進(jìn)行一些列計(jì)算后達(dá)成問(wèn)題的解。最后，進(jìn)行結(jié)果的分析與總結(jié)3.1.2數(shù)值計(jì)算模型及有關(guān)參數(shù)模型采用蘆嶺礦-590西軌大巷的的實(shí)際地質(zhì)情況，做如下假設(shè)：①層狀巖體具有彈塑性，各層皆為均質(zhì)連續(xù)體；②掘進(jìn)的動(dòng)態(tài)過(guò)程相應(yīng)力分布最終結(jié)果沒(méi)有影響；③不考慮溫度場(chǎng)、瓦斯壓力場(chǎng)對(duì)模擬結(jié)果的影響，模型四周空間位置不變；④除頂部外其余5面是固定邊界，但是考慮上覆巖層的重量；為了簡(jiǎn)化模型及提高模型運(yùn)營(yíng)速度，模型長(zhǎng)度為100m，高度為80m，寬度為20m，巷道為直墻半圓拱形（寬×高：5m×5m）。巷道為重要研究對(duì)象，因此，巷道周邊網(wǎng)格密度高于其他地方，共劃分39000個(gè)單元格，44957個(gè)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)格生成如圖3-1所示，模型巖層分布依據(jù)礦方提供的-590西軌大巷巖性綜合柱狀圖地質(zhì)資料情況來(lái)建立，參考有關(guān)巖石力學(xué)分析計(jì)算手冊(cè)，具體物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表3-1。模型左右、前后及底板采用零位移邊界條件約束，將模型頂板以上巖層對(duì)模型垂直應(yīng)力簡(jiǎn)化為作用于模型頂板的均布載荷，大小約為15Ma，約相稱于厚600m巖層的重量。模型及邊界條件見(jiàn)圖3-2所示，模型建好后初始地應(yīng)力垂直方向地應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如圖3-3所示。圖3-1網(wǎng)格生成圖表3-1-590西軌大巷圍巖物理力學(xué)參數(shù)序號(hào)巖性厚度m體積模量Mpa切變模量Mpa內(nèi)摩擦角°內(nèi)聚力Mpa抗拉強(qiáng)度Mpa密度kg/m30砂巖10370380353。516。342。50e31泥巖1。5255198251。252。412。20e32砂巖4。5370380353。516。342。50e33砂質(zhì)泥巖6。5270280301。513。342。20e34細(xì)砂巖3348352303。216。342。50e35泥巖5。5255198251。252。412。20e36砂巖1370380353。516。342。50e37泥巖11255198251。252。412。20e38中砂巖2。5370380353。516。342。50e39粗砂巖2。5390390353。816。542。50e310細(xì)砂巖3348352303。216。342。50e3119#煤2。317815520131。35e312泥巖6。7255198251。252。412。20e3138#煤917815520131。35e314泥巖11255198251。252。412。20e3圖3-2模型及邊界條件圖3-3模型垂直方向初始應(yīng)力圖3.2圍巖應(yīng)力分布特性分析3.2.1垂直應(yīng)力分布特性根據(jù)上述模型和方案，得到了底板巷道在不同支護(hù)條件下圍巖應(yīng)力分布特性。圖3-4描繪了三種支護(hù)條件下，整個(gè)模型垂直應(yīng)力的變化情況。圖3-4給出了底板巷道分別在未支護(hù)、原方案支護(hù)以及設(shè)計(jì)支護(hù)方案支護(hù)下圍巖內(nèi)垂直應(yīng)力的分布特性。由該圖可以得出：(1)巷道圍巖內(nèi)部垂直應(yīng)力集中效應(yīng)重要作用于巷道底板內(nèi)部，兩幫內(nèi)部無(wú)應(yīng)力集中效應(yīng)，未支護(hù)條件下水平應(yīng)力集中限度大于原支護(hù)方案下水平應(yīng)力集中限度。(2)巷道在未支護(hù)及原支護(hù)方案條件下，巷道底板均處在受拉狀態(tài)，最大值分別達(dá)2。86MPa、1。7MPa；而在設(shè)計(jì)支護(hù)方案下，巷道底板處在受壓縮狀態(tài)。這也是在未支護(hù)及原支護(hù)方案下巷道底板底鼓嚴(yán)重而設(shè)計(jì)支護(hù)條件下底鼓相對(duì)輕微的重要因素，同時(shí)表白原支護(hù)方案雖然在改善巷道圍巖受力狀態(tài)方面起到一定作用，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)成有效治理底鼓的目的。a)未支護(hù)時(shí)垂直應(yīng)力b)原支護(hù)方案下垂直應(yīng)力c)設(shè)計(jì)支護(hù)下垂直應(yīng)力圖3-4不同支護(hù)條件下垂直應(yīng)力分布特性3.2.2水平應(yīng)力分布特性圖3-5給出了底板巷道分別在未支護(hù)、原方案支護(hù)以及設(shè)計(jì)支護(hù)方案支護(hù)下圍巖內(nèi)水平應(yīng)力的分布特性。由該圖可以得出：a)未支護(hù)時(shí)水平應(yīng)力b)原支護(hù)方案下水平應(yīng)力c)設(shè)計(jì)支護(hù)下水平應(yīng)力圖3-5不同支護(hù)條件下水平應(yīng)力分布特性(1)巷道圍巖內(nèi)部水平應(yīng)力集中效應(yīng)在不同的支護(hù)條件下具有不同的重要作用位置。在巷道未支護(hù)時(shí)，重要作用于巷道兩幫內(nèi)部，頂?shù)装鍍?nèi)部無(wú)應(yīng)力集中效應(yīng)，且巷道深部部圍巖處在低應(yīng)力狀態(tài)；在原支護(hù)方案下，巷道兩幫及底板均出現(xiàn)應(yīng)力集中；在設(shè)計(jì)支護(hù)條件下，水平應(yīng)力集中效應(yīng)重要作用于底板。(2)巷道未支護(hù)時(shí)水平應(yīng)力集中限度及范圍大于原支護(hù)方案的情況，而原支護(hù)方案下的水平應(yīng)力集中限度又大于設(shè)計(jì)支護(hù)下的情況。3.2.3切向應(yīng)力分布特性圖3-6給出了底板巷道分別在未支護(hù)、原方案支護(hù)以及設(shè)計(jì)支護(hù)方案支護(hù)下圍巖內(nèi)切向應(yīng)力的分布特性。由該圖可以得出：(1)巷道圍巖內(nèi)部剪應(yīng)力集中效應(yīng)重要作用于巷道兩肩拱角及兩底角圍巖內(nèi)部，且巷道淺部圍巖處在低應(yīng)力狀態(tài)。(2)底板巷道兩底角內(nèi)部剪應(yīng)力集中限度明顯高于兩肩拱處圍巖內(nèi)部應(yīng)力。巷道未支護(hù)時(shí)應(yīng)力集中限度及范圍大于原支護(hù)方案的情況，而原支護(hù)方案下的水平應(yīng)力集中限度又大于設(shè)計(jì)支護(hù)下的情況。a)未支護(hù)時(shí)切向應(yīng)力b)原支護(hù)方案下切向應(yīng)力c)設(shè)計(jì)支護(hù)下切向應(yīng)力圖3-6不同支護(hù)條件下切向應(yīng)力分布特性3.3圍巖變形特性分析3.3.1頂?shù)装遄冃翁匦詧D3-7給出了底板巷道分別在未支護(hù)、原方案支護(hù)以及設(shè)計(jì)支護(hù)方案支護(hù)下圍巖內(nèi)頂?shù)装遄冃蔚臄?shù)值模擬結(jié)果。圖3-8、3-9分別為所監(jiān)測(cè)的頂板及底板變形量變化圖。從以上圖中我們可以得出：(1)在變形量方面，巷道未支護(hù)時(shí)大于原支護(hù)方案的情況，而原支護(hù)方案下又大于設(shè)計(jì)支護(hù)下的情況。(2)巷道頂?shù)装遄冃沃匾缘装骞钠馂橹?，在原支護(hù)方案下，底鼓有所改善，但巷道底鼓量仍在500mm以上，屬于破壞性底鼓范圍。巷道底鼓量大，發(fā)展快，對(duì)底板，兩幫和頂板圍巖破壞性較大，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。(3)在設(shè)計(jì)支護(hù)情況下，無(wú)論是巷道底鼓還是頂板下沉均得到明顯改善，巷道底鼓量最大值僅為200mm左右，使巷道底鼓得到有效治理。a)未支護(hù)時(shí)垂直變形b)原支護(hù)方案下垂直變形c)設(shè)計(jì)支護(hù)下垂直變形圖3-7不同支護(hù)條件下垂直變形圖3-8三種情況下頂板變形量檢測(cè)圖3-9三種情況下底板變形量檢測(cè)3.3.2巷幫變形特性圖3-10、3-11為巷道兩幫變形數(shù)值模擬結(jié)果，從圖中可以看出，兩幫變形量相近；未支護(hù)時(shí)巷幫變形量最大，原支護(hù)方案次之，設(shè)計(jì)支護(hù)方案下最小，充足表白設(shè)計(jì)支護(hù)方案同樣可以有效減少巷幫變形。a)未支護(hù)時(shí)巷幫變形b)原支護(hù)方案下巷幫變形c)設(shè)計(jì)支護(hù)下巷幫變形圖3-10不同支護(hù)條件下巷幫變形圖3-11三種情況下巷幫變形監(jiān)測(cè)3.3.3塑性區(qū)分布特性a)未支護(hù)時(shí)塑性區(qū)分布b)原支護(hù)方案下塑性區(qū)分布c)設(shè)計(jì)支護(hù)下塑性區(qū)分布圖3-12不同支護(hù)條件下塑性區(qū)分布特性圖3-12給出了底板巷道分別在未支護(hù)、原方案支護(hù)以及設(shè)計(jì)支護(hù)方案支護(hù)下圍巖內(nèi)塑性區(qū)分布特性的數(shù)值模擬結(jié)果。從圖中我們可以看出在不同支護(hù)條件下，巷道塑性區(qū)范圍不同，未支護(hù)時(shí)最大，原支護(hù)方案下次之，設(shè)計(jì)支護(hù)方案下最小。因此設(shè)計(jì)支護(hù)方案可以改善圍巖條件，縮小塑性區(qū)范圍。3.4小結(jié)本章運(yùn)用模擬軟件FLAC重要從圍巖應(yīng)力分布特性及變形兩個(gè)方面對(duì)深井動(dòng)壓巷道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行了模擬。通過(guò)度析模擬結(jié)果。我們重要得出以下結(jié)論：(1)在巷道未支護(hù)的情況下，巷道底鼓嚴(yán)重，最大底鼓量達(dá)成近900mm，屬于破壞性底鼓范圍。這類底鼓上升量很大，兩幫巖石易開裂、內(nèi)移、片幫，頂板易下沉、破裂、掉塊，連續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，最后巷道完全破壞，必須徹底翻修，才干使用。(2)原支護(hù)方案雖然可以在一定限度上改善圍巖受力狀態(tài)，減小巷道底鼓破壞，但巷道底鼓量仍然大于500mm，屬于破壞性底鼓，不能使巷道底鼓得到有效治理。(3)設(shè)計(jì)支護(hù)方案可以有效改善圍巖受力狀態(tài)，減小圍巖塑性區(qū)分布范圍。不僅可以有效控制巷道底鼓，減少巷道底鼓量，還能有效控制并減少頂板及巷幫的變形。4深井動(dòng)壓巷道底板強(qiáng)化控制技術(shù)采動(dòng)期間，巷道圍巖應(yīng)力場(chǎng)及裂隙場(chǎng)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，圍巖強(qiáng)度弱化，自身承載能力明顯減少，單一支護(hù)形式難以適應(yīng)強(qiáng)動(dòng)壓巷道的變形特性，支護(hù)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)易被強(qiáng)動(dòng)壓各個(gè)擊破，導(dǎo)致巷道失穩(wěn)，因此，需結(jié)合多種支護(hù)手段，實(shí)現(xiàn)不同支護(hù)形式的耦合承載，提高圍巖強(qiáng)度和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，控制底板變形。斷面形狀選擇與底板加固深度擬定巷道開挖后形成的塑性區(qū)和圍巖應(yīng)力分布與等效開挖的塑性區(qū)和應(yīng)力分布基本一致，但巷道周邊位移大小不同，重要因素為低效加固區(qū)不同，低效加固區(qū)的松動(dòng)變形從主線上決定著巷道周邊位移大小，低效加固區(qū)越大，在巷道表面產(chǎn)生的變形就越大，反之亦然，減小巷道低效加固區(qū)，可以明顯減小巷道的變形。開挖半徑相同的情況下，曲線形巷道比折線形巷道穩(wěn)定性高就是這一因素。最抱負(fù)、穩(wěn)定性最高的斷面形狀是等效開挖斷面，因此，選擇的斷面應(yīng)當(dāng)盡量接近巷道等效開挖斷面。巷道圍巖應(yīng)力對(duì)巷道等效開挖斷面形狀有較大影響，由此對(duì)巷道斷面的選擇產(chǎn)生影響。垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力相等時(shí)，等效開挖斷面為圓形，巷道處在均勻狀態(tài)，巷道圍巖的穩(wěn)定性最高；垂直應(yīng)力大于水平應(yīng)力時(shí)，等效開挖的斷面為橢圓形，巷道處在均壓狀態(tài)，橢圓的長(zhǎng)軸在垂直方向上；垂直應(yīng)力小于水平應(yīng)力時(shí)，等效開挖的斷面仍為橢圓形，巷道處在均壓狀態(tài)，但橢圓長(zhǎng)軸在水平方向上。雖然圓形巷道或橢圓形巷道是最抱負(fù)，但在實(shí)際斷面選擇往往要考慮巷道的用途、服務(wù)年限以及圍巖自身的穩(wěn)定性。服務(wù)年限越長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)越重要的巷道越需要較高的工程質(zhì)量，以保證生產(chǎn)過(guò)程中長(zhǎng)期正常使用?；夭上锏婪?wù)年限一般1~2年，維護(hù)時(shí)間較短，當(dāng)圍巖堅(jiān)硬時(shí)，可采用矩形（梯形）巷道，當(dāng)圍巖松軟、處在斷層破碎帶時(shí)，用U型鋼支護(hù)或錨架支護(hù)的拱形巷道。服務(wù)年限較長(zhǎng)的準(zhǔn)備巷道和開拓巷道，需要保證圍巖的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和在其服務(wù)期間盡量不用維修，因此，一般均采用拱形巷道。圍巖穩(wěn)定性中檔，可采用直墻半圓拱；頂壓及側(cè)壓較大時(shí)，可使用三心拱巷道；巷道底鼓嚴(yán)重時(shí)，可采用馬蹄形巷道；當(dāng)圍巖松軟、礦井深或處在斷層破碎帶時(shí)，可根據(jù)圍巖應(yīng)力水平選擇圓形或橢圓形巷道，消除巷道低效加固區(qū)，保證巷道最小加固長(zhǎng)度。合理斷面形狀選擇見(jiàn)表4-1，不同斷面的合用條件見(jiàn)表4-2。

表4-1合理斷面形狀擬定巷道用途地質(zhì)力學(xué)評(píng)估合理斷面形狀回采巷道圍巖較穩(wěn)定，可錨性較好矩（梯）形圍巖松軟或受水和斷層影響，圍巖自穩(wěn)性和可錨性較差拱形開拓巷道圍巖應(yīng)力較高，特別是垂直應(yīng)力大，側(cè)壓系數(shù)λ<1時(shí)，圍巖變形以頂板下沉為主半圓拱橢圓形（長(zhǎng)軸在Y方向）圍巖應(yīng)力高，側(cè)壓較大，兩幫變形較嚴(yán)重，底鼓不明顯三心拱圍巖應(yīng)力高，側(cè)壓較大，圍巖松軟，斷面收縮較嚴(yán)重，特別是底鼓和兩幫移近馬蹄形圍巖應(yīng)力高，圍巖松軟，斷面收縮嚴(yán)重，表現(xiàn)為四周來(lái)壓，壓力較均勻圓形圍巖應(yīng)力高，側(cè)壓系數(shù)較大，圍巖松軟，移近量大，底鼓和兩幫變形十分強(qiáng)烈橢圓形（長(zhǎng)軸在X方向）表4-2不同斷面形狀適應(yīng)條件巷道用途斷面形狀斷面名稱合用條件回采巷道矩（梯）形圍巖較完整，具有施工錨桿的條件半拱形圍巖破碎，裂隙十分發(fā)育，隨掘隨冒，或者是巷道處在地質(zhì)異常帶，錨桿可錨性差，不具有施工錨桿的條件開拓巷道半圓拱圍巖應(yīng)力高，但水平應(yīng)力和垂直應(yīng)力相差不大，圍巖的變形較小橢圓形（長(zhǎng)軸在Y方向）圍巖應(yīng)力高，水平應(yīng)力明顯小于垂直應(yīng)力，頂壓大，頂板下沉十分嚴(yán)重三心拱圍巖應(yīng)力高，水平應(yīng)力略高于垂直應(yīng)力，兩幫變形較嚴(yán)重，底鼓不明顯馬蹄形圍巖松軟破碎，圍巖應(yīng)力高，有一定側(cè)壓，斷面收縮較嚴(yán)重，特別是底鼓和兩幫移近圓形圍巖松軟破碎，圍巖應(yīng)力高，水平應(yīng)力和垂直應(yīng)力大小相稱，巷道兩幫和底板移近十分嚴(yán)重橢圓形（長(zhǎng)軸在X方向）圍巖松軟破碎，應(yīng)力高，水平應(yīng)力高于垂直應(yīng)力，巷道兩幫和底板移近十分嚴(yán)重基于以上成果和結(jié)識(shí)，提出了對(duì)于巷道圍巖控制的新結(jié)識(shí)：在巷道開挖過(guò)程中，認(rèn)為圍巖破壞變形存在如下力學(xué)模型，巷道開挖后，存在一個(gè)與巷道相外切的等效開挖區(qū)，隨斷面形狀和應(yīng)力條件的不同，周邊存在明顯的低效加固區(qū)(應(yīng)力條件分為三類，σy=σx，σy>σx，σy<σx)，見(jiàn)圖4-1。(a)垂直應(yīng)力與水平應(yīng)力近似相等(b)垂直應(yīng)力大于水平應(yīng)力等(c)垂直應(yīng)力小于水平應(yīng)力圖4-1巷道圍巖及承載結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)等效開挖和有效加固的觀念，隨巖性不同，巷道的破碎區(qū)也有明顯的不同，而對(duì)于巷道整體的加固，存在一個(gè)合理的加固范圍和最小加固深度，才干使各加固措施可以形成有效的承載環(huán)。為了有效的控制底鼓，必須消除或減少底板的低效加固區(qū)，使各項(xiàng)加固措施能直接形成可靠的承載結(jié)構(gòu)，有效加固底板。底板最小加固深度：H=H1+H2+△H式中：H1——低效加固區(qū)厚度；H2——最小承載環(huán)厚度；根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)取值。△H——考慮巖性、服務(wù)時(shí)間和錨固質(zhì)量，取不同數(shù)值。底板高性能錨、架、注支護(hù)技術(shù)高性能預(yù)拉力錨桿支護(hù)技術(shù)高性能錨桿有如下特點(diǎn)：①采用20MnSi無(wú)縱筋左旋螺紋鋼加工，其強(qiáng)度和延伸率都符合高強(qiáng)度錨桿對(duì)材質(zhì)的規(guī)定，材質(zhì)優(yōu)良，取材方便，桿體表面凸紋可以滿足攪拌阻力和錨固規(guī)定，不必二次加工；②外端螺紋部采用低強(qiáng)度損失加工新工藝，螺母、托盤、鋼帶等附件尺寸匹配、強(qiáng)度相稱；③雙重減摩措施，保證實(shí)現(xiàn)預(yù)拉力（初錨力），并調(diào)整錨桿外端受力；④扭矩螺母實(shí)現(xiàn)快速機(jī)械安裝；⑤有醒目的標(biāo)志直觀顯示安裝施工質(zhì)量；⑥配套的新型附件性能優(yōu)越，涉及頂板用M型鋼帶和幫用的Π型輕型帶鋼，前者是針對(duì)W型鋼帶易撕裂、抗彎模量小的缺陷，通過(guò)斷面形狀優(yōu)化產(chǎn)生的高翼緣結(jié)構(gòu)；后者是針對(duì)鋼筋梯子梁焊點(diǎn)不牢，整體性差，與圍巖接觸困難的缺陷而開發(fā)出來(lái)的，用料省，整體力學(xué)性能好，它們都屬于更新?lián)Q代產(chǎn)品，有多種規(guī)格和多個(gè)系列。為了強(qiáng)調(diào)預(yù)拉力的作用，這種錨桿又稱高性能預(yù)拉力錨桿。幾種典型的高性能預(yù)拉力錨桿如圖4-2所示。根據(jù)鋼帶形狀配套使用相應(yīng)的托盤，如圖4-3所示。圖4-2幾種典型的高性能預(yù)拉力錨桿圖4-3幾種配套的新型托盤以高性能錨桿和新型附件組成的錨帶網(wǎng)支護(hù)在使用中體現(xiàn)出以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：①及時(shí)積極高阻加固，支護(hù)效果明顯；②錨桿鉆機(jī)連續(xù)一體化安裝，施工規(guī)范，安裝質(zhì)量有保證，安全可靠性高；③大間排距控制圍巖變形，省時(shí)省力省錢；④系列化產(chǎn)品可以滿足多種條件規(guī)定，使用范圍廣。中空注漿錨索現(xiàn)階段用于礦山巷道支護(hù)與加固的錨索重要有兩大類：一類是樹脂錨固錨索；另一類是注漿錨固錨索。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的錨索產(chǎn)品技術(shù)含量比較低，存在一些如承載能力小、支護(hù)強(qiáng)度低、索體偏軟、鎖具質(zhì)量差等固有的問(wèn)題。中空注漿錨索把注漿錨固錨索和樹脂錨固錨索合二為一，通過(guò)兩者之間的取長(zhǎng)補(bǔ)短，兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)，克服它們各自的缺陷，是一種全新的錨索品種，并通過(guò)提高注漿壓力，使?jié){液在充滿鉆孔、實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固的同時(shí)，向鉆孔周邊巖石裂隙中擴(kuò)散，對(duì)圍巖起到粘結(jié)固化作用，實(shí)現(xiàn)深孔錨注。1)中空注漿錨索結(jié)構(gòu)形式中空注漿錨索重要由索具、托盤、止?jié){塞、中空索體等組成，見(jiàn)結(jié)構(gòu)圖4-4。1—螺母；2—托板；3—止?jié){塞；4—桿體；5—錨頭L—桿體長(zhǎng)度圖4-4中空注漿錨索結(jié)構(gòu)圖螺母：能將圍巖應(yīng)力集中傳遞到托板上。拱形托板：能承受更大的圍巖應(yīng)力。止?jié){塞：使注漿保持一定壓力以充足填充圍巖空隙。錨索體：波形連續(xù)螺紋，便于安裝鉆頭、聯(lián)結(jié)套、緊固螺母。錨頭：用于固定錨索和出漿。2)中空注漿錨索支護(hù)機(jī)理錨注加固的原理是將錨索的支護(hù)作用與注漿加固的作用組合起來(lái)，共同作用于巷道圍巖，通過(guò)注漿錨索壓注有機(jī)或無(wú)機(jī)漿液，不僅能從主線上保證錨索錨固可靠，并且漿液可以滲透到鉆孔周邊較大范圍的煤巖體中，對(duì)出現(xiàn)松動(dòng)的煤巖體產(chǎn)生粘結(jié)固化作用，顯著改善其整體性，提高煤巖體的自撐能力，從而大大改善巷道支護(hù)效果。與單純采用錨桿支護(hù)相比，由于錨注支護(hù)既通過(guò)注漿加固了圍巖，又給錨桿錨索提供了可靠的著力基礎(chǔ)；既能有效地提高圍巖的自身強(qiáng)度又能改善支護(hù)體的支護(hù)特性，使圍巖承載能力得到顯著提高，巷道變形量明顯減少，是一種非常好的積極支護(hù)形式，它具有強(qiáng)初撐、急增阻、高承載的特性，可以比較好地解決高應(yīng)力區(qū)、斷層帶附近以及“三軟”地層由于巷道圍巖松動(dòng)破碎和大變形引起的錨固力迅速衰減和喪失的難題。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表白，同樣條件下其實(shí)際錨固力可比普通錨桿、錨索提高1～3倍，可以有效地控制破碎松動(dòng)范圍和限度都比較大的應(yīng)力集中區(qū)以及“三軟”地層巷道圍巖的劇烈變形，從而擴(kuò)大錨桿/錨索支護(hù)的合用范圍，對(duì)于解決應(yīng)力集中區(qū)以及“三軟”地層巷道圍巖支護(hù)問(wèn)題具有現(xiàn)實(shí)意義。錨注支護(hù)通過(guò)注漿改變巖體的力學(xué)性能，提高其支護(hù)效果，其支護(hù)機(jī)理重要涉及以下幾個(gè)方面：(1)采用注漿錨索注漿，可以運(yùn)用漿液封堵圍巖裂隙，隔絕空氣，防止圍巖風(fēng)化，且能防止圍巖被水浸濕而減少圍巖的自身強(qiáng)度。(2)注漿后漿液將松散破碎的圍巖膠結(jié)成整體，提高了巖體強(qiáng)度和內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角及彈性模量，從而提高了巖體強(qiáng)度，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)用圍巖自身作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，且與原巖形成一個(gè)整體，使巷道保持穩(wěn)定而不易產(chǎn)生破壞。(3)注漿使普通端錨變?yōu)槿L(zhǎng)錨固錨索，使錨索對(duì)圍巖的粘著力進(jìn)一步增強(qiáng)，索體與圍巖形成一個(gè)互相作用的有機(jī)整體，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體剛度。錨索支護(hù)系統(tǒng)的剛度可以用式4-1表達(dá)：（4-1）式中E—錨索的彈性模量，GPa；A—錨索的截面積，cm2；△L—錨索自由段長(zhǎng)度，cm。從式4-1可以看出，錨索支護(hù)系統(tǒng)的剛度隨自由端長(zhǎng)度的減小而成倍增長(zhǎng)。端錨大部分桿體為自由段，其軸向約束只能通過(guò)錨固端與錨桿托盤施加到圍巖上，對(duì)圍巖沿軸向的約束能力取決于圍巖的強(qiáng)度和變形大小，隨著圍巖向未錨空間移動(dòng)和鼓出，錨固體的對(duì)圍巖的移動(dòng)的約束能力相應(yīng)減弱。通過(guò)全長(zhǎng)錨固，錨索對(duì)圍巖的粘著力加大，軸向約束集中在巖層發(fā)生變形破壞的層位，圍巖發(fā)生微小的位移就可以提供十幾噸的約束力，錨索對(duì)巖層橫向和縱向約束作用大大增強(qiáng)。(4)中空注漿錨索具有預(yù)應(yīng)力錨索的特點(diǎn)，索體采用高強(qiáng)度螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲編絞而成，特別合用于施加很高的預(yù)應(yīng)力。施工時(shí)，先將錨索張拉至設(shè)計(jì)錨固力值，再進(jìn)行錨索孔全長(zhǎng)范圍內(nèi)的高壓注漿，從而保證錨索在全長(zhǎng)范圍內(nèi)具有較高的預(yù)應(yīng)力，真正實(shí)現(xiàn)錨索對(duì)破碎巖層的積極支護(hù)，巖體壓力荷載便通過(guò)錨索被傳遞到深部穩(wěn)定的巖體，深部穩(wěn)定的巖層自穩(wěn)潛能得到充足發(fā)揮，從而可有效控制巷道變形。(5)運(yùn)用注漿錨桿注漿充填圍巖裂隙，配合錨噴支護(hù)，可以形成一個(gè)多層有效組合拱，即噴網(wǎng)組合拱、錨桿壓縮區(qū)組合拱及漿液擴(kuò)散加固拱，從而擴(kuò)大了支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效承載范圍，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和承載能力。(6)注漿后使得作用在頂板上的垂直載荷能有效地傳遞到兩幫，通過(guò)對(duì)幫的加固，又能把荷載傳遞到底板；同時(shí)由于組合拱厚度的加大，這樣又能減小作用在底板上的荷載集中度，從而減小底板巖石中的應(yīng)力，減弱底板的塑性變形，減輕底臌；且底板的穩(wěn)定，有助于兩幫的穩(wěn)定，在底板及兩幫穩(wěn)定的情況下，又能保持頂板的穩(wěn)定。U型鋼封閉拱形可伸縮支架封閉形可縮性支架又稱環(huán)形可縮性支架，支架各節(jié)連接后形成一個(gè)封閉的環(huán)形，故因此而得名。封閉形支架與拱形、梯形支架不同之處是其底部是封閉的，因此帶來(lái)了兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：①由于支架自身是一個(gè)閉合體，其承載能力較拱形、梯形支架有較大提高，支架變形損壞?。虎谟捎谥Ъ艿撞糠忾]，對(duì)巷道底鼓有良好的控制作用，對(duì)巷道兩幫也有較強(qiáng)的控制能力。但是封閉形支架結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，鋼材消耗較多，通常只是在圍巖松軟、采深大、壓力大、底鼓嚴(yán)重、兩幫移近量很大的巷道均可使用這種支架。U型鋼拱形可縮性支架是國(guó)內(nèi)外使用最廣泛的一種架型。它具有結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)樸、承載能力較大、可縮性能較好等優(yōu)點(diǎn)。1)可縮性金屬支架工作原理當(dāng)連接件鎖緊后，可縮性支架節(jié)間連接段的型鋼受到壓緊，產(chǎn)生預(yù)緊力。若要推動(dòng)支架節(jié)間連接部分滑動(dòng)，必須克服連接部分型鋼與型鋼之間、型鋼與連接件之間的摩擦阻力。當(dāng)巷道圍巖的變形使支架承受的載荷增長(zhǎng)時(shí)，支架內(nèi)力隨之增長(zhǎng)。支架內(nèi)力中的軸力推動(dòng)支架節(jié)間連接段型鋼的滑動(dòng)，而彎矩則阻止其滑動(dòng)。當(dāng)軸力推動(dòng)型鋼連接部分時(shí)，連接件將發(fā)生歪斜，并出現(xiàn)變形，彎矩導(dǎo)致支架的撓曲。當(dāng)型鋼滑移后，支架曲率半徑減小，使連接件與型鋼間的壓力加大，這就產(chǎn)生了附加壓緊力。巷道圍巖連續(xù)變形，支架外載和其內(nèi)力也不斷增長(zhǎng)，當(dāng)支架節(jié)間連接處的軸力大于此處預(yù)緊力與附加壓緊力形成的型鋼之間的摩擦力時(shí)，型鋼之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，支架縮短。支架收縮后，減少了支架承受的外載。當(dāng)軸力小于上述摩擦力時(shí)，支架不再收縮，與外載處在相對(duì)平衡狀態(tài)。假如巷道圍巖繼續(xù)變形，支架外載與內(nèi)力進(jìn)一步增長(zhǎng)，當(dāng)軸向推力又大于上述摩擦力時(shí)，型鋼連接處又產(chǎn)生滑動(dòng)，如此往復(fù)進(jìn)行。隨著支架的收縮，附加壓緊力一次比一次加大，工作阻力也隨之增長(zhǎng)，可縮性金屬支架井下使用時(shí)表現(xiàn)出的力學(xué)特性見(jiàn)圖4-5所示。（a）載荷與巷道掘出時(shí)間關(guān)系（b）載荷與斷面收縮率關(guān)系圖4-5可縮性金屬支架井下實(shí)際力學(xué)性能2)封閉形支架的重要架型及結(jié)構(gòu)封閉形可縮性支架又稱環(huán)形可縮性支架，支架各節(jié)連接后形成一個(gè)封閉的環(huán)形，故因此而得名。封閉形支架與拱形、梯形支架不同之處是其底部是封閉的，因此帶來(lái)了兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：①由于支架自身是一個(gè)閉合體，其承載能力較拱形、梯形支架有較大提高，支架變形損壞小；②由于支架底部封閉，對(duì)巷道底鼓有良好的控制作用，對(duì)巷道兩幫也有較強(qiáng)的控制能力。但是封閉形支架結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，鋼材消耗較多，通常只是在圍巖松軟、采深大、壓力大、底鼓嚴(yán)重、兩幫移近量很大的巷道均可使用這種支架。封閉形可縮性支架的重要架型有馬蹄形、圓形、方（長(zhǎng)）形等。(1)馬蹄形支架馬蹄形支架是由拱形支架加彎曲底梁而構(gòu)成。各種類型的拱形支架都可以與不同的彎曲底梁相結(jié)合，這樣就形成了不同類型的馬蹄形支架。我國(guó)常用的馬蹄形支架是由曲腿拱形支架（4節(jié)及5節(jié)兩種）加彎曲底梁（2節(jié)）而構(gòu)成，有6節(jié)和7節(jié)兩種，圖4-5所示為6節(jié)馬蹄形可縮性支架。圖4-66節(jié)馬蹄形可縮性支架馬蹄形可縮性支架腿與底梁之間的聯(lián)結(jié)有4種方式，如圖4-6所示。圖4-7（a）與圖（b）為鉸接聯(lián)結(jié)，圖（c）與圖（d）為螺栓連接件聯(lián)結(jié)。圖（a）為插入式，腿插入底梁中，允許有一定轉(zhuǎn)動(dòng)。圖（b）采用螺栓或銷子鉸接，安全可靠。圖（c）是將柱腿彎曲后與底梁重合，布置螺栓連接件。圖（d）是在柱腿下部聯(lián)結(jié)。為了加快掘進(jìn)速度，合理安排掘進(jìn)工序，可以在緊跟迎頭處先架設(shè)拱形支架，落后一定距離再下底梁，這時(shí)可用圖（d）的聯(lián)結(jié)方式。底梁可以是整梁，也可以分兩節(jié)，中間布置連接件。（a）插入式；（b）螺栓（或銷子）鉸接；（c）在底梁上用連接件；（d）在柱腿下部用連接件圖4-7馬蹄形支架腿與底梁的聯(lián)結(jié)方式(2)圓形支架國(guó)內(nèi)常用的圓形支架有4，5，6節(jié)三種。4節(jié)支架通常用4節(jié)等長(zhǎng)度等規(guī)格的支架節(jié)組成，各節(jié)通用，節(jié)與節(jié)之間用連接件連接。5、6節(jié)支架底梁間可用連接件連接，也可用剛性連接。圓形支架的結(jié)構(gòu)如圖4-8所示。（a）4節(jié)式（b）5節(jié)式圖4-8圓形可縮性支架(3)方（長(zhǎng)）環(huán)形支架方（長(zhǎng)）環(huán)形可縮性支架在徐州、淮南、開灤等礦務(wù)局使用，效果很好。方環(huán)形支架的形狀既似方形，又似圓形；長(zhǎng)環(huán)形支架的形狀既似長(zhǎng)方形，又似橢圓形。方、長(zhǎng)環(huán)形支架的結(jié)構(gòu)基本相同，均由4節(jié)等長(zhǎng)度等規(guī)格的支架節(jié)組成，各節(jié)通用。每節(jié)由大、小兩種曲率半徑的不同弧曲線組成。方環(huán)形的小圓弧段位于支架節(jié)的正中，長(zhǎng)環(huán)形的小圓弧段則偏于支架節(jié)的一側(cè)。這兩種支架的結(jié)構(gòu)如圖4-9所示。（a）方環(huán)形（b）長(zhǎng)環(huán)形圖4-9方（長(zhǎng)）環(huán)形可縮性支架3)U型鋼可縮支架連接件螺栓式連接件有以下幾種類型。①雙槽形夾板式。它由兩塊槽形夾板和一對(duì)螺栓組成。它起源于德國(guó)，日前在波蘭、法國(guó)和我國(guó)應(yīng)用比較廣泛。它具有強(qiáng)度高、剛性較大、支架可縮性能好、工作阻力穩(wěn)定、型鋼滑移平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。由于定位方式不同，雙槽形夾板式連接件有耳定位和腰定位之分，如圖4-10所示。兩種定位方式僅下槽形夾板不同，上槽形夾板形狀相同。（a）圖為耳定位方式，用于耳下帶有凹槽的耳定位型鋼；（b）圖為腰定位方式，耳定位和腰定位型鋼均可使用。與耳定位和腰定位型鋼的受力狀況相似，耳定位方式的連接件型鋼滑移平穩(wěn)，力學(xué)性能較好，型鋼和連接件的損壞較少，但需要專用的下槽形夾板型鋼。（a）耳定位（b）腰定位圖4-10雙槽形夾板式連接件定位方式雙槽形夾板式連接件有三種型式：上限位連接件（SKL），中間連接件（ZKL），下限位連接件（XKL），其斷面形狀見(jiàn)圖4-11。SKL系上槽形夾板上有限位塊，XKL系下槽形夾板上有限位塊，它們分別安裝在兩型鋼連接處的兩端．當(dāng)型鋼滑移時(shí)，型鋼推動(dòng)SKL、XKI。一起滑動(dòng)，它們總是處在型鋼連接處的端部，使連接處工作阻力穩(wěn)定，型鋼、連接件受力條件好，損壞少，ZKL上，下槽形夾板均沒(méi)有限位塊，當(dāng)需要加大支架阻力時(shí)才安裝在型鋼連接段的中部。（a）上限位連接件（b）中限位連接件（c）下限位連接件1—上限位塊；2—下限位塊圖4-11雙槽形夾板式連接件的三種類型國(guó)產(chǎn)雙槽形夾板式連接件的力學(xué)特性如圖4-12所示。擰緊力矩分別為：1-100N·m；2-150N·m；3-200N·m；4-250N·m圖4-12雙槽形夾板式連接件力學(xué)特性曲線我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)目前使用的雙槽形夾板式連接件存在工作阻力不高且不穩(wěn)定、型鋼連接處易損壞、連接件易變形等缺陷，重要是由于材料質(zhì)量較差和加工質(zhì)量不高所致。提高現(xiàn)有連接件質(zhì)量的措施重要有：（a）下槽形夾板上設(shè)立限位塊；（b）改善上、下槽形夾板的材質(zhì)，增長(zhǎng)其剛度；（c）對(duì)螺栓進(jìn)行熱解決，提高其強(qiáng)度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，采用以上措施后，連接件工作阻力可提高30％~40％，且不易損壞。②螺桿夾板式。這是我國(guó)60年代廣泛使用的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸，操作方便，造價(jià)低廉，目前仍使用甚多。它由一根螺桿、一塊夾板和兩個(gè)螺母組成。螺桿系由圓鋼彎曲成U型，兩端有螺紋。夾板有平板形和槽形兩種，如圖4-13所示。圖4-13桿夾板式連接件由于螺桿與U型鋼接觸為線接觸，接觸面積甚小，在型鋼受力將要滑移時(shí)，連接件發(fā)生歪斜，擠壓型鋼，附加阻力急劇加大，因而出現(xiàn)初始阻力急劇上升的現(xiàn)象。由于連接件的歪斜，螺桿有了較大伸長(zhǎng)，所以一旦當(dāng)兩型鋼滑移后，連接件即卸壓，工作阻力急劇下降，接頭最高阻力可達(dá)300~350kN，超過(guò)了型鋼的屈服強(qiáng)度，因而在型鋼未滑移前，型鋼已經(jīng)彎曲變形甚至受到破壞，而連接件因變形也損壞嚴(yán)重，復(fù)用次數(shù)少，特別是螺桿。由于缺陷較多。其使用已逐漸減少。③約束夾緊器。這是德國(guó)研制的一種小型連接裝置，它由夾緊板1、吊鉤螺栓2、螺母3組成，如圖4-14所示。左、右約束夾緊器組成一對(duì)，成對(duì)使用，分別安裝在型鋼的左、右耳上。因安裝位置不同而分為=1\*ROMANI型、=2\*ROMANII型，=1\*ROMANI型安裝在型鋼連接段的端部，只夾緊一個(gè)型鋼；=2\*ROMANII型安裝在型鋼連接段的中部，夾緊兩個(gè)型鋼。除=2\*ROMANII型螺栓比I型螺栓較長(zhǎng)外，其余構(gòu)件兩者均相同。安裝約束夾緊器的目的在于增長(zhǎng)支架工作阻力，當(dāng)螺母擰緊力矩為500N·m時(shí)一對(duì)約束夾緊器約可增長(zhǎng)工作阻力100kN。（a）=1\*ROMANI型；（b）=2\*ROMANII型1-夾緊板；2-吊鉤螺栓；3-螺母圖4-14約束夾緊器4)U型鋼支架連接裝置U型鋼支護(hù)雖然具有高阻、可縮和強(qiáng)護(hù)表的優(yōu)點(diǎn)，但其作為一種被動(dòng)支護(hù)并不可以控制和適應(yīng)復(fù)雜應(yīng)力條件下巷道的變形特性，必須針對(duì)其結(jié)構(gòu)上存在的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)依靠其提供的支護(hù)阻力控制淺部圍巖的剪脹變形。每一架U型棚在腰線以下400mm位置進(jìn)行鎖腿，每?jī)蓚€(gè)鎖腿卡纜在棚中間位置進(jìn)行搭接并采用M24-Ф22×3000mm錨桿固定，沿走向連續(xù)施工，形成巷幫連續(xù)約束。其作用如下：（1）可起到部分類似架間拉桿的作用，將支架沿走向連接起來(lái)，增強(qiáng)支架的整體性和走向穩(wěn)定性；（2）將棚腿固定到較穩(wěn)定圍巖內(nèi)，從而使其生根牢固，增長(zhǎng)其抗側(cè)壓的能力，可有效克制巷幫內(nèi)移。巷幫連續(xù)約束實(shí)照如圖4-15所示。(a)搭接式卡纜(b)效果圖圖4-15幫部連續(xù)約束裝置巷道滯后注漿技術(shù)國(guó)內(nèi)外注漿工程設(shè)計(jì)和施工重要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)類比法，大型注漿工程一般都開展盡也許模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件的注漿實(shí)驗(yàn)或原位試注漿以擬定注漿參數(shù)并進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，這種方法是行之有效的，但也反映出注漿理論尚處在發(fā)展的初級(jí)階段，技術(shù)、工藝等方面都存在不能擬定的因素。理論成果還不能滿足現(xiàn)階段注漿工程的實(shí)際需要，究其因素重要有以下幾點(diǎn)：①裂隙巖體的滲流問(wèn)題在理論和實(shí)踐上都比多孔介質(zhì)滲流復(fù)雜的多，目前的重要研究方法為室內(nèi)平面裂隙或裂隙組的模擬實(shí)驗(yàn)，已有的理論成果也重要是引用裂隙水滲流動(dòng)力學(xué)，許多理論問(wèn)題尚未得到解決。②注漿工程是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，裂隙的性質(zhì)、分布特性和規(guī)律難以準(zhǔn)擬定量把握，注漿介質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，客觀上很難定量分析各因素之間關(guān)系。③由于注漿前的準(zhǔn)備工作（工程地質(zhì)勘查、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)等）及施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)工作得不到應(yīng)有的重視和實(shí)行，在開展設(shè)計(jì)和施工控制時(shí)缺少所需的足夠的信息量。施工操作尚無(wú)統(tǒng)一明確的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，帶有隨意性，注漿效果難以保證。④不同注漿工程有不同的特點(diǎn)，進(jìn)一步增長(zhǎng)了研究的難度。煤礦地下巷道的維護(hù)期一般有限，相對(duì)于地面大型的巖土工程服務(wù)時(shí)間較短的工程，特別是采準(zhǔn)巷道是維持正常生產(chǎn)的常規(guī)巷道，一般僅有數(shù)年維護(hù)時(shí)間，客觀上規(guī)定維護(hù)技術(shù)簡(jiǎn)樸實(shí)用，支護(hù)費(fèi)用少，施工操作方便，因此需針對(duì)巷道圍巖注漿的特點(diǎn)，研究巷道圍巖滯后注漿技術(shù)，一方面填補(bǔ)理論研究的局限性，另一方面掌握該技術(shù)便于推廣應(yīng)用。巷道圍巖注漿是一種在巷道開掘后作業(yè)的滯后注漿技術(shù)，實(shí)踐表白，巷道圍巖注漿加固的有效作用范圍是周邊淺部圍巖，其賦存特點(diǎn)如下：①圍巖處在應(yīng)力調(diào)整后的減少區(qū)，徑向周邊圍巖處在低約束狀態(tài)；淺部圍巖的應(yīng)力減少是隨著塑性變形而產(chǎn)生的，是巖體強(qiáng)度和承載能力的下降，它不同于未遭破壞巖體的應(yīng)力解除。圍巖在強(qiáng)度弱化和破裂過(guò)程中，始終保持一定的承載能力；其殘余強(qiáng)度重要表現(xiàn)為裂隙面間的摩擦咬合性能，較完整巖塊承載能力大大減少；②宏觀裂隙的大量存在使巖塊間不連續(xù)性大大加強(qiáng)，巖塊事實(shí)上多以點(diǎn)線結(jié)觸，塊間傳力機(jī)制弱化或部分喪失，承載結(jié)構(gòu)處在極易失穩(wěn)的極限平衡狀態(tài)，其中松動(dòng)巖體只提供自重載荷；受圍巖應(yīng)力場(chǎng)﹑圍巖強(qiáng)度控制的主破裂面不久形成，巷道礦壓表現(xiàn)為頂板下沉、兩幫擠入、底鼓及全斷面來(lái)壓。③圍巖賦存狀態(tài)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，受多因素影響，圍巖自身穩(wěn)定性始終有惡化趨向。注漿加固是在巷道圍巖變形過(guò)程中但尚未穩(wěn)定期進(jìn)行的，是為巷道維護(hù)提供更好的圍巖條件?？紤]圍巖變形的動(dòng)態(tài)影響是這一技術(shù)區(qū)別于一般注漿技術(shù)的重要特性。因而注漿參數(shù)涉及加固時(shí)機(jī)，即滯后注漿加固時(shí)間；與圍巖破壞及變形相應(yīng)的注漿深度和注漿加固體強(qiáng)度；以及注漿孔間排距、注漿壓力等與巷道圍巖裂隙滲透性能相關(guān)的注漿參數(shù)。(1)注漿壓力的擬定巷道圍巖滯后注漿加固應(yīng)符合注漿壓力有限的原則，采用控壓注漿的方式進(jìn)行。關(guān)鍵是合理注漿壓力的擬定、對(duì)的的注漿施工工藝及注漿泵的工作性能。巷道圍巖滯后注漿時(shí)，注漿壓力重要受開挖后的二次應(yīng)力場(chǎng)影響，與巷道埋深并不直接相關(guān)，因而不能采用基于埋深的壓力公式；由于巷道圍巖的裂隙是相對(duì)干燥的，顯然注漿壓力與靜水壓力關(guān)系不大。因此巷道圍巖注漿加固時(shí)，注漿壓力具有特殊的規(guī)律性，不同于一般的巖土注漿工程。巷道圍巖注漿壓力重要取決于圍巖的滲透性能和漿液性能，設(shè)計(jì)的滲透范圍等，注漿壓力高有助于漿液滲透，減少注漿孔等工程量，但有也許破壞圍巖的整體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致漏漿。采用滯后注漿方式時(shí)，規(guī)定注漿深度有限，巖體有明顯的裂隙，注漿壓力一般不超過(guò)2MPa，圍巖裂隙發(fā)育嚴(yán)重破碎時(shí)一般不超過(guò)1MPa，裂隙開度較小時(shí)可采用1~2MPa。假如巖性軟弱，應(yīng)控制注漿壓力不超過(guò)抗壓強(qiáng)度的1/10，以防產(chǎn)生劈裂面，對(duì)于滲透性能較差的巖體，應(yīng)采用加密注漿孔的辦法解決，不能僅靠提高注漿壓力來(lái)解決問(wèn)題。這里對(duì)巷道圍巖注漿時(shí)的劈裂效應(yīng)作一簡(jiǎn)樸解釋。當(dāng)鉆孔內(nèi)施加注漿壓力后，由于巖石的初始應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度被注漿壓力克服，從而發(fā)生有助于可注性的水力劈裂，它一方面發(fā)生在垂直于小主應(yīng)力的平面上。巷道周邊破裂巖石內(nèi)存在大量的破裂面，裂隙尖端極易在注漿壓力作用下進(jìn)一步破裂，產(chǎn)生劈裂效應(yīng)。實(shí)際情況也許是張開度比較大的宏觀裂隙容易受漿，其尖端進(jìn)一步破裂；而相對(duì)張開度較小的裂隙由于粒度效應(yīng)等因素不能進(jìn)漿，同時(shí)裂隙兩側(cè)結(jié)構(gòu)體受到擠壓而進(jìn)一步閉合。因此從巷道圍巖支護(hù)加固來(lái)說(shuō)，采用相對(duì)較低的支護(hù)壓力，使?jié){液在裂隙中流動(dòng)，盡量不破壞裂隙巖體的原有結(jié)構(gòu)，以避免大范圍的劈裂現(xiàn)象，但同時(shí)允許一定限度的劈裂效應(yīng)，以提高巖體的可注性和注入漿液的總量，并改善細(xì)小裂隙（未注入漿液的）的受力狀態(tài)，使其趨向閉合，而提高圍巖強(qiáng)度。此外松散煤體的裂隙多為細(xì)微裂隙，水泥類漿液在低水灰比下很難滲入，只有通過(guò)劈裂效應(yīng)產(chǎn)生互相貫通的滲徑結(jié)構(gòu)，才也許通過(guò)注漿固結(jié)松散煤體，井下實(shí)驗(yàn)表白這種劈裂效應(yīng)在低壓下即可以實(shí)現(xiàn)，一方面形成滲流通道，另一方面將通道周邊煤體內(nèi)的裂隙壓密，從而達(dá)成提高圍巖強(qiáng)度的目的。記錄工程實(shí)例，巷道圍巖注漿壓力差異較大，本課題組提供的注漿壓力一般低于同類注漿工程，因素有兩個(gè)：①明確提出滯后注漿方式，并選擇合理的注漿時(shí)機(jī)在圍巖滲透系數(shù)最高時(shí)開展注漿；②選用高水速凝材料作注漿液，與普通水泥材料相比，低粘度和和良好的流動(dòng)性可以大大減少注漿壓力。這對(duì)于注漿加固巷道圍巖是十分有利的。(2)注漿加固深度和注漿孔深注漿深度也是巷道圍巖注漿的一個(gè)特殊參數(shù)，它取決于如下因素：①支護(hù)強(qiáng)度。支護(hù)強(qiáng)度重要取決于穩(wěn)定巷道圍巖所規(guī)定的固結(jié)圈厚度。滯后注漿穩(wěn)定巷道圍巖重要是通過(guò)對(duì)淺部破裂區(qū)巖體的注漿固結(jié)，促使其形成承載結(jié)構(gòu)，從這個(gè)意義上說(shuō)，固結(jié)圈厚度越大越好，其承載能力與半徑的平方成正比，可以較大幅度地提高支護(hù)強(qiáng)度。但固結(jié)厚度過(guò)大，圍巖的徑向變形剛度則很大，載荷快速增長(zhǎng)，適應(yīng)圍巖變形的能力減小，經(jīng)濟(jì)上也不合理；同時(shí)較深部圍巖的滲透性能很低，破壞較小，難以實(shí)現(xiàn)有效注漿固結(jié)。軟巖巷道維護(hù)一般強(qiáng)調(diào)在支讓平衡中實(shí)現(xiàn)圍巖穩(wěn)定，同時(shí)礦井巷道特別是其中的采準(zhǔn)巷道維護(hù)周期相對(duì)較短，不需要完全控制圍巖變形，允許一定的變形量，因而固結(jié)圈厚度可適當(dāng)減小。②破裂巖體的固結(jié)效果。根據(jù)巷道圍巖的破壞特點(diǎn)及應(yīng)力狀態(tài)依此可分為三個(gè)區(qū)：破碎區(qū)、峰后強(qiáng)度和彈性區(qū)。破碎區(qū)涉及周邊松散及殘余階段巖體，此區(qū)可見(jiàn)宏觀裂隙；峰后強(qiáng)度區(qū)巖體內(nèi)，圍巖處在極限平衡狀態(tài)，已發(fā)生不同限度的塑性變形，裂隙張開度較小，不很發(fā)育。破裂巖體注漿固結(jié)實(shí)驗(yàn)表白，注漿固結(jié)體的強(qiáng)度重要取決于被注介質(zhì)性質(zhì)、漿液性能和注漿壓力，其中被注介質(zhì)的塊體強(qiáng)度和破壞限度是最大的影響因素，而具體到一個(gè)注漿工程，巖性是擬定的，注漿固結(jié)體強(qiáng)度重要取決于圍巖的破裂限度，隨破裂限度的增長(zhǎng)，固結(jié)效果越趨明顯，殘余破壞段巖體的固結(jié)系數(shù)可達(dá)1。5。而破裂面較少的巖體注漿固結(jié)作用甚微。由此可見(jiàn)破碎區(qū)注漿固結(jié)效果顯著，容易實(shí)現(xiàn)注漿，峰后強(qiáng)度區(qū)裂隙小，應(yīng)力水平較高，滲透性能差，且注漿效果不明顯。因而，僅就注漿效果而言，注漿深度應(yīng)進(jìn)一步破碎區(qū)達(dá)成峰后強(qiáng)度區(qū)邊沿較合適，這樣可以保證破碎區(qū)圍巖的充足固結(jié)。③漿液在徑向擴(kuò)散的性能。由于裂隙張開度在徑向由表及里是逐漸減小，而圍巖應(yīng)力是由表及里是快速增長(zhǎng)的，因而巷道圍巖在徑向的滲透性能呈負(fù)指數(shù)規(guī)律快速衰減，即漿液向圍巖內(nèi)部滲透性能很弱，因而為保證注漿效果，注漿孔深設(shè)計(jì)應(yīng)基本與加固深度相同，可不考慮向內(nèi)的滲透距離，實(shí)際注漿巷道的翻修證實(shí)漿液重要沿注漿孔向兩側(cè)及圍巖表面滲透。綜上所，注漿加固深度的擬定歸結(jié)為巷道圍巖的破碎區(qū)范圍的擬定，一般可用聲波測(cè)試圍巖的破碎區(qū)范圍或用多點(diǎn)位移計(jì)觀測(cè)分析圍巖的破碎區(qū)范圍，也可以用經(jīng)驗(yàn)公式估算裂隙發(fā)育區(qū)半徑。30d裂隙發(fā)育區(qū)半徑的相對(duì)比值有如下關(guān)系：頂板（與巷道半寬比）：兩幫（與巷道半高比）：式中：σc分別為頂板及兩幫巖石的單軸抗壓強(qiáng)度。經(jīng)驗(yàn)表白，一般效果明顯的注漿深度不超過(guò)1。0~1。5m，這個(gè)加固深度即可以實(shí)現(xiàn)巷道圍巖的穩(wěn)定，為保證該范圍內(nèi)的圍巖得到有效加固，一般注漿深度設(shè)計(jì)為2。0~2。5m，進(jìn)一步加大注漿孔深作用甚微。煤礦的實(shí)際情況表白，注漿孔設(shè)計(jì)若超過(guò)2。5m，常規(guī)施工機(jī)具也難以完畢。(3)注漿孔間排距巷道圍巖裂隙滲流存在各向異性、不均勻性和方向性，用滲透半徑或擴(kuò)散半徑來(lái)描述漿液的擴(kuò)散范圍已不能反映實(shí)際情況，也不能說(shuō)明問(wèn)題的本質(zhì)，用不同方向的擴(kuò)散距離更適合。層狀裂隙巖體中節(jié)理和原生裂隙的方向性是十分明顯的，其主導(dǎo)裂隙常被一些次要裂隙切割，巷道開挖后產(chǎn)生新的破裂面，進(jìn)一步形成裂隙網(wǎng)絡(luò)，弱化了裂隙的方向性，但其滲透能力仍是各向異性的，因此注漿孔的間排距設(shè)計(jì)必須考慮不同方向的擴(kuò)散距離及漿液的偏流效應(yīng)。裂隙水交叉流具有三個(gè)水力特性：偏向﹑裂隙α、β兩方向上水流阻力效應(yīng)不等﹑偏流。因此不能將裂隙巖體視為單個(gè)裂隙的組合，而應(yīng)當(dāng)作是單個(gè)交叉裂隙的組合，不考慮偏流效應(yīng)所進(jìn)行的分析與預(yù)測(cè)與實(shí)際情況相差較大。在隙寬不等的交叉裂隙中，裂隙水過(guò)交叉時(shí)由于偏向而在α與β兩方向上出現(xiàn)不等的局部阻力效應(yīng)，是偏流形成的機(jī)制。實(shí)驗(yàn)表白寬縫及窄縫的進(jìn)水量分別與各自的泄水量不等，在某種條件下偏流現(xiàn)象十分劇烈，以致窄縫進(jìn)水量過(guò)交叉后，幾乎所有偏向?qū)捒p流走。由于存在變形的臨空面，巷道圍巖裂隙中垂直于軸向的開度往往較大，并向圍巖內(nèi)部衰減，使圍巖裂隙網(wǎng)絡(luò)中的交叉裂隙具有明顯的傾向。這種分布特性，將導(dǎo)致絕大部分漿液沿寬裂隙在軸向上流動(dòng)，其它方向滲流較少。實(shí)踐中經(jīng)常能觀測(cè)到漿液沿某一條或數(shù)條大裂隙沿巷道軸向流動(dòng)很遠(yuǎn)，而鉆孔附近及大裂隙附近未進(jìn)漿或僅有少量進(jìn)漿的現(xiàn)象。因此必須考慮交叉流效應(yīng)導(dǎo)致的注漿滲透范圍的極度不均勻，調(diào)整鉆孔布置和注漿施工順序，以保證注漿效果。綜上所述，漿液流動(dòng)有如下特性：①漿液沿進(jìn)漿裂隙擴(kuò)散，受裂隙的方向性限制而不能超越于裂隙之外；②隨裂隙開度不同有不同的擴(kuò)散距離；③存在偏流效應(yīng)，漿液在非重要裂隙方向的滲透能力較低、即漿液在兩個(gè)方向上滲透距離相差較大；④隨應(yīng)力增長(zhǎng)及巖體的破裂限度減弱，圍巖在徑向的滲透性能衰減不久，因而漿液的滲流重要表現(xiàn)為沿注漿孔底向周邊圍巖扇形滲透，向更深的圍巖內(nèi)部滲透很弱，設(shè)計(jì)時(shí)可以不考慮這個(gè)因素。采準(zhǔn)巷道一般是順層布置的，根據(jù)沉積巖的裂隙分布規(guī)律，在一般情況下必有一組主導(dǎo)裂隙的延伸方向與巷道軸線成銳角，因而巷道軸向的滲透性能經(jīng)常是比較強(qiáng)的，注漿孔排距可以適當(dāng)加大。實(shí)測(cè)表白，巷道表層軸向滲透距離可以達(dá)成2。0~3。0m，設(shè)計(jì)注漿孔距應(yīng)使兩個(gè)注漿孔的滲透距離有一個(gè)交叉，可以取0。65~0。75的系數(shù)，即注漿孔排距一般為1。2~2。2m。為施工和操作方便，注漿孔排距經(jīng)常設(shè)計(jì)為錨噴支護(hù)錨桿排距或金屬支架中棚距的整數(shù)倍，一般解決為2~3倍。注漿孔間距除考慮裂隙的滲透性能外，還受巷道形狀，圍巖不同部位的破裂限度等因素影響，10m2左右的巷道全斷面注漿加固時(shí)一般需6~8個(gè)注漿孔?？砂慈缦略瓌t根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整：①重要裂隙間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的發(fā)育限度，發(fā)育良好的可以采用較大的間排距，反之則要加密孔間距；②注漿孔與重要裂隙間的交叉關(guān)系，對(duì)重要裂隙面的控制限度高，可以減少注漿孔、反之需要加密；③適當(dāng)增大注漿壓力、延長(zhǎng)注漿時(shí)間，可以增長(zhǎng)注漿量，減少注漿孔。(4)注漿加固部位的設(shè)計(jì)注漿加固部位可分為全斷面加固和局部注漿加固，根據(jù)需要和也許選取。全斷面注漿加固對(duì)控制圍巖穩(wěn)定性最有利，但施工復(fù)雜；有些圍巖條件幫角以上注漿幾乎不也許，比如松散煤體注漿由于煤體過(guò)于松碎，且無(wú)法通過(guò)噴漿形成注漿墊層，只能采用特殊手段加固兩幫底角及底板。根據(jù)煤層巷道層狀巖層的賦存狀態(tài)和礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)，提出加固幫角控制底鼓，進(jìn)而控制圍巖穩(wěn)定性的理論，已為廣泛的實(shí)踐所證實(shí)，也為我們局部加固巷道圍巖提供了理論依據(jù)。該理論認(rèn)為：巷道兩幫煤體強(qiáng)度一般都遠(yuǎn)低于頂?shù)装鍘r層，因而其破裂范圍遠(yuǎn)大于頂?shù)装鍘r石，在圍巖承載結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)為最弱的部位。而上覆巖層的重力是通過(guò)兩幫傳遞到底板的，這樣兩幫的大范圍破壞必將導(dǎo)致底板壓曲變形的顯著增長(zhǎng)，可以認(rèn)為兩幫的穩(wěn)定性對(duì)圍巖的整體穩(wěn)定性影響最大，對(duì)支護(hù)作用也最敏感。事實(shí)上，煤巷多為矩形，幫角在開掘卸載后是應(yīng)力集中點(diǎn)，圍巖塑性區(qū)從兩幫開始發(fā)展，當(dāng)?shù)装鍘r層強(qiáng)度也很低時(shí)，塑性區(qū)從兩幫和底角開始，最終也以兩幫最大。加固幫角可直接提高其強(qiáng)度，同時(shí)有效地衰減該處圍巖的應(yīng)力集中度，避免幫角過(guò)早破壞而引起巷幫及底板的較大變形。此外加固幫角在工藝及施工技術(shù)上比直接解決底板更易于實(shí)現(xiàn)。因此加固兩幫及底角是控制圍巖穩(wěn)定的關(guān)鍵技術(shù)，它反映了層狀巖層中軟弱煤體巷道維護(hù)的一般規(guī)律。因而，巷道圍巖注漿部位的設(shè)計(jì)可根據(jù)巷道的重要性、維護(hù)周期等因素靈活選取，建議一般采準(zhǔn)巷道采用加固幫角的局部注漿加固方案。底板施工設(shè)備及材料新型底板鉆機(jī)石家莊奧迅礦用設(shè)備有限公司生產(chǎn)的MQJ-120架柱式氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)，是結(jié)合我國(guó)煤礦行業(yè)實(shí)際現(xiàn)狀和需求，由石家莊奧迅礦用設(shè)備有限公司自主開發(fā)研制生產(chǎn)制造的、煤巷打孔的一種新機(jī)型。分D型底板鉆機(jī)(鉆孔深度≤6m)和B型邊幫機(jī)(鉆孔深度≤30m)，可廣泛合用于硬度F≤8的煤礦井下巷道和地下工程，特別適應(yīng)煤巷、巖巷打孔和錨桿、錨索按裝作業(yè)。重要結(jié)構(gòu)“奧迅”MQJ—120/2。8S架柱式型氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)按功能分為六大部分：鉆機(jī)支撐系統(tǒng)、架柱系統(tǒng)、鉆機(jī)定位系統(tǒng)、鉆機(jī)控制系統(tǒng)、推動(dòng)回拔系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)。(1)鉆機(jī)支撐系統(tǒng)鉆機(jī)支撐系統(tǒng)由氣缸總成，兩個(gè)支撐頂錐組成使作業(yè)時(shí)鉆機(jī)更穩(wěn)定。氣缸總成由二級(jí)氣缸筒、防塵圈、密封圈、外缸筒、后連接座及接頭構(gòu)成，與鉆機(jī)控制系統(tǒng)連接，通過(guò)壓縮氣體進(jìn)入鉆機(jī)支撐系統(tǒng)完畢支撐作業(yè)。氣缸上安裝支撐頂錐，作業(yè)時(shí)支撐頂錐，頂住頂板用來(lái)固定鉆機(jī)，根據(jù)不同的煤巷高度選配不同長(zhǎng)度的頂錐，以保障鉆進(jìn)作業(yè)的穩(wěn)定。氣缸由非金屬材料制成，具有強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、阻燃抗靜電的性能。(2)架柱系統(tǒng)架柱系統(tǒng)架由鉆架、承重輪組成。架柱系統(tǒng)是鉆機(jī)各系統(tǒng)的組配平臺(tái)，各系統(tǒng)通過(guò)模塊式設(shè)計(jì)安裝在鉆架上。鉆架是有特殊型鋼制成具有牢固穩(wěn)定、運(yùn)送方便等性能，鉆機(jī)作業(yè)時(shí)承重輪起支撐和反扭矩作用，運(yùn)送和移動(dòng)時(shí)通過(guò)換向拉桿可以實(shí)現(xiàn)承重輪的移位，承載鉆機(jī)的重量，方便井下的快速移動(dòng)和運(yùn)送，從而減少了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。(3)鉆機(jī)定位系統(tǒng)鉆機(jī)定位系統(tǒng)由定位升降油缸總成、鏈條支撐輪、旋轉(zhuǎn)座分總成、滾動(dòng)輪分總成等組成。升降油缸固定在架柱上，升降油缸帶動(dòng)滾動(dòng)輪分總成在架柱上滾動(dòng)，推動(dòng)回拔系統(tǒng)與旋轉(zhuǎn)座分總成連接，作業(yè)時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)升降油缸，調(diào)整推動(dòng)回拔系統(tǒng)的水平位置，來(lái)完畢推動(dòng)回拔系統(tǒng)的水平定位。通過(guò)調(diào)節(jié)角度支撐板上的旋緊把手，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)角度的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)邊幫多高度、多角度的鉆孔作業(yè)。升降油缸采用腳踏式油缸。(4)鉆機(jī)控制系統(tǒng)控制部分重要由油霧器、支撐氣缸控制閥、回轉(zhuǎn)馬達(dá)控制閥，推動(dòng)回?fù)芟到y(tǒng)控制閥和轉(zhuǎn)換接頭組成。通過(guò)操縱桿來(lái)控制回轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)，架柱支撐系統(tǒng)，推動(dòng)回拔系統(tǒng)，從而控制整臺(tái)鉆機(jī)的工作。(5)推動(dòng)回拔系統(tǒng)推動(dòng)回拔系統(tǒng)由氣缸總成、導(dǎo)軌組件及限位支撐組成。氣缸總成由三級(jí)氣缸組成，控制閥控制氣缸推動(dòng)、回拔及停止。氣缸前部與回轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)連接，作業(yè)時(shí)通過(guò)氣缸總成的推動(dòng)和回拔完畢鉆進(jìn)作業(yè)。此外尚有防塵圈、密封圈、零部件。推動(dòng)氣缸由非金屬材料制成，強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、阻燃抗靜電。(6)回轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)回轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)器總成﹑涉及消聲器分總成，馬達(dá)分總成、齒輪箱分總成、超越軸承、主軸、水套、消音器等零部件。馬達(dá)由髙壓氣帶動(dòng)回轉(zhuǎn)，廢氣經(jīng)消音器排出，消音材料及排氣系統(tǒng)的改善，大大減少了噪音、改善了井下作業(yè)環(huán)境。主軸前端裝有水套，沖洗水通過(guò)水套、主軸、鉆套、鉆桿，冷卻鉆頭，并清冼孔底、排出巖屑。MQJ—120/2。8S架柱式B型氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)具有下列獨(dú)特的性能與特點(diǎn)：(1)MQJ—120/2。8S架柱式B型氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)在邊幫鉆孔，深度和高度上有了突破性發(fā)展，可鉆進(jìn)深度≥15米并輕松安裝錨桿和錨索。高度上0。5米-2米范圍內(nèi)可任意打水平孔，2米以上可打0-45度斜孔。(2)MQJ—120/2。8S架柱式B型氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)配有取芯鉆桿，可以完畢任意角度的取芯工作。(3)一次定位可以完畢井巷半壁的打孔和錨桿錨索安裝，可實(shí)現(xiàn)多高度、多角度的鉆孔作業(yè)。(4)擺脫了肩扛人擔(dān)的繁重勞役，一個(gè)可折疊的等腰三角支架，由兩個(gè)膠輪承托著鉆進(jìn)支架和回轉(zhuǎn)馬達(dá)重心，兩個(gè)人就可以輕松自如的移運(yùn)鉆機(jī)。(5)可根據(jù)不同高度的巷道，任意選配不同高度的頂錐。鉆機(jī)配有獨(dú)特的鉆桿快速連接桿，不僅可以使用六方鉆桿，也可使用螺旋鉆桿和取芯鉆桿。(6)采用雙支撐缸使打鉆時(shí)鉆機(jī)更為穩(wěn)定，可在大巷內(nèi)施工，增長(zhǎng)了鉆桿定位裝置可使打鉆位置更加精確?！皧W迅”MQJ—120/2。8S型架柱式氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)基本參數(shù)見(jiàn)下表：表4-3MQJ-120/S型架柱式氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)重要技術(shù)參數(shù)表4-4架柱鉆機(jī)專用配套螺旋鉆桿鉆頭重要參數(shù)新型底板加固錨索與錨桿巷道圍巖治理實(shí)踐中，對(duì)頂板和幫部的加固比較容易，可采用的措施非常多，如長(zhǎng)錨桿、長(zhǎng)錨索、注漿等。受施工機(jī)具、掘進(jìn)工藝、巷道正常使用等限制，對(duì)底板圍巖加固施工極其困難。因此，必須引進(jìn)新型底板錨桿鉆機(jī)以及注漿錨桿，實(shí)行底板鎖注一體化施工工藝。重要采用中空注漿錨桿、自鉆式中空注漿錨桿以及中空注漿錨索。1)普通中空注漿錨桿由中空錨桿體、錨頭、止?jié){塞、拱形墊板和螺母組成。合用于地質(zhì)條件中檔，良好的圍巖永久性支護(hù)、超前支護(hù)、邊坡支護(hù)、基坑支護(hù)等工程，通過(guò)中空錨桿體的壓力注漿，可達(dá)成固結(jié)破碎巖體，改良巖體，從而達(dá)成良好的支護(hù)目的。圖4-16普通中空注漿錨桿實(shí)物圖(1)中空錨桿體：錨桿體采用中空桿體設(shè)計(jì)，桿體中孔作為鉆進(jìn)高壓風(fēng)水通道和注漿通道，與實(shí)心桿體相比，中空桿體設(shè)計(jì)可獲得更好的剛度和抗剪強(qiáng)度。錨桿體外表面為全長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)大螺距螺紋結(jié)構(gòu)，螺紋結(jié)構(gòu)便于錨桿的切割和接長(zhǎng)，與光滑桿體相比增長(zhǎng)了錨桿體與注漿材料的粘接面積從而提高了錨固力，與其它螺紋類型相比，該螺紋結(jié)構(gòu)也不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中而損失桿體抗拉強(qiáng)度，左旋螺紋結(jié)構(gòu)也便于排除鉆屑。(2)錨頭：錨頭采用鋼質(zhì)錨頭，不僅能固定和居中錨桿體部件并且能在巖石錨孔中產(chǎn)生一定的錨固力。(3)止?jié){塞：止?jié){塞由橡塑材料制成，考慮了注漿排氣，有一定的密封作用，便于實(shí)現(xiàn)有壓注漿，增長(zhǎng)注漿材料的飽滿度和密實(shí)度。止?jié){塞有對(duì)中支架的作用。(4)墊板：采用熱軋成型球形墊板，具有一定彈性，便于應(yīng)力傳遞。墊板可提供7o的可調(diào)角度，便于密貼巖石表面。(5)螺母：采用半球形六角螺母，可通過(guò)螺母對(duì)桿體施加積極應(yīng)力。圖4-17普通中空注漿錨桿施工示意圖表4-5普通中空注漿錨桿規(guī)格及技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品型號(hào)名義外徑/壁厚(mm)極限抗拉力(kN)延伸率(%)螺紋旋向桿體標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度(m)BQD2525/51806左旋2/2。5/3/3。5/4/4。5/5/5。5/6/6。5/7/7。5/8BQD2828/52006左旋BQD3232/62806左旋BQ03838/73506左旋BQD515l/85006左旋備注1。中空錨桿力學(xué)性能指標(biāo)可按用戶技術(shù)生產(chǎn)。2。墊板、螺母、止?jié){塞、錨頭可根據(jù)用戶規(guī)定提供。2)自進(jìn)(鉆)式中空注漿錨桿該產(chǎn)品由中空錨桿體、合金鉆頭、連接套、止?jié){塞、墊板、螺母組成。重要應(yīng)用于破碎巖層、松散土層、風(fēng)化巖層、泥沙夾石層等難以成孔的復(fù)雜地層。在隧道超前支護(hù)、徑向支護(hù)以及各類邊坡解決工程中能很好地支護(hù)改良圍巖，達(dá)成抱負(fù)的支護(hù)效果。圖4-18自鉆式中空注漿錨桿自鉆式注漿錨桿是一種將錨桿鉆進(jìn)、安裝、注漿、錨固合而為一的錨桿。具有可靠、高效、施工方便的特點(diǎn)。適應(yīng)于不同的現(xiàn)場(chǎng)施工情況、工程地質(zhì)條件和使用規(guī)定具有與之適應(yīng)的比較完善的配套系統(tǒng)，可保證在各種不同的復(fù)雜地層中的錨固效果。自鉆式錨固系統(tǒng)，是一個(gè)開放的系統(tǒng)，可以很方便的與其它支護(hù)系統(tǒng)和方法，如纖維噴射混泥土、格柵拱架、邊坡柔性支護(hù)網(wǎng)、框架梁、長(zhǎng)錨索等，配合使用來(lái)滿足不同的巖土工程支護(hù)使用規(guī)定。自鉆式注漿鉆進(jìn)錨桿強(qiáng)調(diào)以施工緊貼干巖石表面的柔性支護(hù)系統(tǒng)來(lái)更好的發(fā)揮圍巖自身強(qiáng)度，克制圍巖變形，恢復(fù)圍巖應(yīng)力平衡狀態(tài)。該系統(tǒng)在歐美國(guó)家的巖土施工中廣泛使用，于上世紀(jì)九十年代初引入中國(guó)后在水利、水電、公路、鐵路、城市地鐵等多個(gè)行業(yè)的巖土工程中投入應(yīng)用，現(xiàn)已成為在復(fù)雜地質(zhì)條件和施工條件下進(jìn)行巖土錨固施工的一種常用工法。產(chǎn)品組成與普通中空注漿錨桿重要不同之處在于其合金鉆頭與錨桿鏈接套。(1)合金鉆頭：錨桿鉆頭為一次性鉆頭，鉆頭在安裝后不回收。錨桿鉆頭的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)不同的地質(zhì)情況使用規(guī)定(如錨桿抗拉強(qiáng)度、防腐保護(hù)規(guī)定及鑿巖效率等)有與之相適應(yīng)的形式。錨桿鉆頭可起到錨頭的作用和對(duì)中支架的作用。(2)錨桿連接套：錨桿連接套方便接長(zhǎng)錨桿，采用高傳能結(jié)構(gòu)，在連接套內(nèi)部，錨桿體兩端直接連接，便于減少鑿巖機(jī)能量傳遞損失。表4-6自鉆式中空注漿錨桿規(guī)格及技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品型號(hào)名義外徑/壁厚(mm)極限抗拉力(kN)延伸率(%)螺紋旋向桿體標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度(m)BQD2525/51806左旋2/2。5/3/3。5/4/4。5/5/5。5/6/6。5/7/7。5/8BQD2828/52006左旋BQD3232/62806左旋BQ03838/73506左旋BQD515l/85006左旋備注1。自進(jìn)(鉆)式中空錨桿力學(xué)性能可按用戶技術(shù)規(guī)定生產(chǎn)。2。錨桿鉆孔大小應(yīng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件擬定。3)新型中空注漿錨索新型中空注漿錨索索體采用高強(qiáng)度螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲編絞而成。高強(qiáng)度螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲是一種新型變形鋼絲，其重要特性是將壓延拉拔工藝解決后的半成品通過(guò)最后一次塑性變形拉拔，使鋼絲表面形成3至6條連續(xù)狀的凸起的螺旋肋，螺旋肋同基圓為一體，共同組成同一個(gè)截面的鋼絲，也就是說(shuō)無(wú)論多長(zhǎng)的鋼絲在任一點(diǎn)其截面積都相等。因此，無(wú)論是外形加工方法、材料性能均有光面鋼絲、刻痕鋼絲和三股鋼絞線不可替代的優(yōu)良特性。具有強(qiáng)度高、塑性好、松弛值低、伸直性好、與錨固劑的握裹力強(qiáng)等特點(diǎn)。圖4-19所示為高強(qiáng)螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲外形特寫。圖4-19高強(qiáng)螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲高強(qiáng)螺旋肋預(yù)應(yīng)力鋼絲的重要特點(diǎn)：(1)良好的錨固性能，合理的外形使鋼絲與錨固劑間形成連續(xù)的凹凸咬合齒，與錨固劑的握裹力大，從而達(dá)成抱負(fù)的錨固效果。螺旋肋鋼筋不僅