A070201-煤礦深部巷道錨桿支護理論與技術研究新進展

A070201煤礦深部巷道錨桿支護理論與技術研究新進展康紅普[煤炭科學研究總院北京開采研究所，北京100013]摘要針對我國深部高地壓巷道圍巖條件的專門性與復雜性，巷道支護存在的咨詢題，分析高地壓巷道圍巖變形與破壞機理，支護系統(tǒng)操縱圍巖變形的作用。介紹適用于深部巷道圍巖的地質(zhì)力學快速測試系統(tǒng)，包括地應力測量、圍巖強度原位測試及圍巖結構觀看；高預應力、強力錨桿支護系統(tǒng)，包括高沖擊韌性強力錨桿，大噸位、大延伸率單體錨索，高剛度鋼帶；最后，介紹高預應力、強力錨桿支護系統(tǒng)在新汶礦區(qū)和金川鎳礦的應用情形，通過分析礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，評判支護成效和圍巖穩(wěn)固性。實踐表明，高預應力、強力錨桿支護系統(tǒng)是比較適合深部巷道的有效支護形式。關鍵詞深部巷道強力錨桿支護研究進展應用1引言煤炭資源開發(fā)由淺部向深部進展是客觀的必定規(guī)律，也是世界上許多產(chǎn)煤國家所面臨的共同咨詢題。我國煤礦開采深度以8-12m/年的速度增加。國有大中型煤礦平均開采深度已達到400m以上，開采深度超過600m的有117處煤礦，有10余處煤礦開采深度超過1000m，最深達到1300m。隨著煤炭科學技術進步，礦山現(xiàn)代化促進了生產(chǎn)的高產(chǎn)高效，進一步加速礦井深度的增加。淺礦井數(shù)目大為減少，中深礦井數(shù)目明顯增加，深礦井將成倍增加，并將顯現(xiàn)更多的特深礦井。估量在以后20年我國專門多煤礦將進入到1000-1500m的開采深度。深部開采引起高地壓、高地溫、高巖溶水壓和強烈的開采擾動阻礙。深部礦井重力引起的垂直應力明顯增大，構造應力場復雜，地應力高；礦井開采深度越大，地溫越高，同時由于熱脹冷縮，溫度變化會引起地應力變化；地應力與地溫升高，巖溶水壓升高，礦井突水嚴峻。此外，在高地應力作用下，開采擾動阻礙強烈，圍巖破壞嚴峻。在高地應力環(huán)境下，煤巖體的變形特性發(fā)生了全然變化：由淺部的脆性向深部的塑性轉(zhuǎn)化；高地應力作用下，煤巖體具有較強的時刻效應，表現(xiàn)為明顯的流變或蠕變；煤巖體的擴容現(xiàn)象突出，表現(xiàn)為大偏應力下煤巖體內(nèi)部節(jié)理、裂隙、裂紋張開，顯現(xiàn)新裂紋導致煤巖體積增大，擴容膨脹；煤巖體變形的沖擊性，表現(xiàn)為變形不是連續(xù)的、逐步變化的，而是突然劇烈增加。高地應力環(huán)境和煤巖體變形特點決定了深部礦井會遇到一系列動力災難，包括沖擊礦壓、煤巖與瓦斯突出、瓦斯爆炸、礦井突水、礦壓顯現(xiàn)劇烈、巷道圍巖大變形、冒頂片幫等災難，對深部礦井的安全、高效開采帶來龐大威逼。上述災難要緊發(fā)生在巷道，能夠講，深部開采首要的、關鍵的技術是巷道支護。而目前一樣的巷道支護技術、支護材料與設備無法滿足高地壓巷道支護的要求。因此，在深入研究高地壓巷道支護理論的基礎上，開發(fā)研制支護材料與配套設備，為深部煤炭資源開采提供技術支持具有專門重要的意義。2國內(nèi)外技術狀況國外對深部礦井涉及的有關咨詢題的認識與研究從上世紀80年代就開始了。如1983年，前蘇聯(lián)學者就提出對超過1600m的深礦井開采進行專題研究；當時的西德還建立了特大模擬試驗臺，專門針對1600m深礦井的三維礦壓咨詢題進行模擬試驗研究。1989年國際巖石力學學會在法國專門召開了“深部巖石力學”國際會議。近20多年來，美國、加拿大、澳大利亞、南非、波蘭等有深井開采的國家相繼開展了深部開采與支護研究。加拿大聯(lián)邦和省政府及采礦工業(yè)部門合作開展了為期10年的深井研究打算，在沖擊地壓潛在區(qū)的支護技術和沖擊礦壓危險性評估等方面進行了卓有成效的研究工作；南非政府、大學與工業(yè)部門合作，從1998年啟動“DeepMine”研究打算，旨在研究解決深部金礦安全、開采需要的關鍵技術?？傊?，國外學者在深部圍巖大變形機理、圍巖支護與加固技術、圍巖應力操縱技術、沖擊地壓推測與防治技術等方面做了大量工作，取得可喜成績。近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的快速進展和科學技術進步，對深部開采遇到的咨詢題進行了大量的研究與試驗。在高地壓巷道圍巖操縱技術、沖擊礦壓推測預報與防治技術等方面，煤炭科學研究總院北京開采研究所、中國礦業(yè)大學、中南大學、東北大學、重慶大學及北京科技大學等單位進行了比較系統(tǒng)的研究，積存了較為豐富的實踐體會。如北京開采研究所進行的“沖擊地壓礦井巷道錨桿支護技術研究”，中國礦業(yè)大學開展的“深部煤礦開采中災難推測與防治研究”，以及中南大學開展的“千米深井巖爆發(fā)生氣理與操縱技術研究”等項目，都做了許多有益的工作。綜合國內(nèi)外在高地壓巷道支護技術研究方面取得的成果，歸納為以下幾方面：①提出了多種高地壓巷道支護理論，包括新奧法支護理論的改進與完善、松動圈支護理論、二次支護理論、聯(lián)合支護理論等，這些支護理論在不同時期與不同條件下對生產(chǎn)實踐起到主動的指導作用。②在高地壓巷道圍巖操縱技術方面，有錨噴支護、U型鋼可縮性支架支護、注漿加固、聯(lián)合支護及卸壓技術等多種形式。這些支護形式在高地應力、破裂圍巖巷道中得到應用，取得一定的支護成效。③高強度錨桿、錨索支護技術得到大面積推廣應用，差不多形成了包括地質(zhì)力學測試、支護設計、支護材料、施工機具與工藝、工程質(zhì)量檢測與礦壓監(jiān)測在內(nèi)的錨桿支護成套技術，成為巷道支護的要緊形式。高地壓巷道支護研究初步成果，還遠不能滿足高地壓巷道圍巖操縱的要求。歸納起來，還存在以下咨詢題：(1)盡管提出了多種巷道支護理論，但任何一種理論都有缺陷，不能全面講明高地壓巷道圍巖變形與破壞的機理，還缺乏高應力環(huán)境下圍巖與支護體相互作用機理全面、系統(tǒng)的研究。目前，國內(nèi)大部分高地壓巷道采納二次支護理論，即巷道支護分兩次進行，一次支護在保持巷道穩(wěn)固的前提下，承諾巷道有一定的變形以開釋壓力；隔一定時刻后實施二次支護，保持巷道的長期穩(wěn)固。然而，這種理論目前已遇到了極大的挑戰(zhàn)，在深部動壓阻礙區(qū)、構造壓力帶、軟巖破裂帶等地點，采納二次支護后仍顯現(xiàn)變形破壞等咨詢題，甚至需要三次、四次支護，巷道周而復始的發(fā)生破壞，圍巖變形長期得不到有效操縱。(2)盡管目前有多種巷道支護形式，但各種支護形式都存在不足。關于高地壓巷道，還缺乏有效的支護方法，導致巷道變形與破壞劇烈，需要多次修理與翻修。不僅支護成本專門高，掘進速度低，而且?guī)韺ｉT多安全隱患，嚴峻制約采煤工作面的快速推進和礦井產(chǎn)量和效益的提升。(3)高強度錨桿、錨索支護技術在一樣條件下支護成效良好，綜合效益明顯。但在高地壓巷道中，顯現(xiàn)了一系列咨詢題：錨桿預應力過低，強度不足，抗沖擊性能差，造成錨桿拉斷或整體失效，甚至錨桿尾部被彈射出去等破壞現(xiàn)象；錨索直徑小、強度低、延伸率低，與鉆孔匹配性差，經(jīng)常顯現(xiàn)錨索被拉斷或整體滑動；鋼帶強度和剛度小，容易撕裂和拉斷，護頂成效差。上述現(xiàn)象嚴峻阻礙了巷道支護成效和安全程度。(4)由于錨桿、錨索強度和剛度偏低，導致單位面積上錨桿、錨索數(shù)多，間排距小，支護密度大，嚴峻阻礙巷道掘進速度，造成采掘接續(xù)緊張。綜上所述，高地壓巷道支護咨詢題，差不多成為制約深部煤炭資源安全、高效開采的關鍵技術瓶頸。如果支護咨詢題得不到有效解決，大量深部煤炭資源無法開采，礦井的安全狀況將會進一步惡化，煤礦的產(chǎn)量與效益受到嚴峻阻礙，煤炭工業(yè)的可連續(xù)進展無法實現(xiàn)。3深部巷道錨桿支護的作用分析傳統(tǒng)的錨桿支護理論有懸吊、組合梁、加固拱等理論。本文在井下實測、數(shù)值運算等研究成果的基礎上，針對深部巷道圍巖變形的流變性、擴容性和沖擊性，分析深部巷道錨桿支護的作用：(1)錨桿可不同程度地提升錨固區(qū)煤巖體強度、彈性模量、凝聚力和內(nèi)摩擦角等力學參數(shù)。如錨桿對煤巖體凝聚力的阻礙可用下式表示：(1)式中：c-有錨桿巖體凝聚力；c0-無錨桿凝聚力；n-錨桿數(shù)；σs-錨桿屈服強度；d-錨桿直徑；S-面積；φ-內(nèi)摩擦角。由上式可知，關于中等強度以上巖石，錨桿對巖石破壞前的強度和變形阻礙不大；關于強度較低的煤體，錨桿在煤體破壞前對其強度有較明顯的阻礙。錨桿的要緊作用是改善發(fā)生塑性變形和破裂煤巖的力學性質(zhì)，明顯提升其屈服后強度，改變屈服后煤巖變形特性。(2)錨桿對節(jié)理、層理、裂隙等不連續(xù)面的本質(zhì)作用在于：通過錨桿提供的軸向力與切向力，提升不連續(xù)面的抗剪強度，阻止不連續(xù)面產(chǎn)生離層與滑動。通過提升結構面的強度，提升節(jié)理煤巖體的整體強度、完整性與穩(wěn)固性。(3)通過錨桿給圍巖施加一定的壓應力，能夠改善圍巖應力狀態(tài)。關于受拉區(qū)域，可抵消部分拉應力，提升圍巖抗拉能力；關于受剪區(qū)域，通過壓應力產(chǎn)生的摩擦力，提升圍巖的抗剪能力。(4)在深部巷道中，錨桿支護要緊作用在于操縱錨固區(qū)圍巖的離層、滑動、張開裂隙等擴容變形與破壞，在錨固區(qū)內(nèi)形成次生承載層，最大限度地保持錨固區(qū)圍巖的完整性，幸免圍巖有害變形的顯現(xiàn)，提升錨固區(qū)圍巖的整體強度和穩(wěn)固性。(5)在沖擊礦壓巷道中，錨桿支護可改善錨固區(qū)煤巖體的沖擊傾向性指標；通過保持錨固區(qū)圍巖的完整性，提升圍巖承載能力，使巷道圍巖應力分布趨于平均化，同時提升了對深部圍巖的約束能力?；谏鲜鲎饔?，錨桿支護對沖擊礦壓有較好的操縱作用，能降低沖擊礦壓的程度。(6)在深部巷道中，應采納高強度、高剛度錨桿組合支護系統(tǒng)，同時要求錨桿有一定的延伸率。高強度要求錨桿具有較大的破斷力，高剛度要求錨桿具有較大的預緊力并實施加長或全長錨固，組合支護要求采納鋼帶、金屬網(wǎng)等護表構件。應盡量一次支護有效操縱圍巖變形，幸免二次支護和巷道修理。(7)錨索的作用要緊是將錨桿支護形成的次生承載層與深部圍巖相連，充分調(diào)動深部圍巖的承載能力，使更大范疇內(nèi)的巖體共同承載，提升支護系統(tǒng)的整體穩(wěn)固性。4巷道圍巖地質(zhì)力學測試圍巖是巷道支護對象，地質(zhì)力學參數(shù)是巷道支護設計的基礎。一切與圍巖有關的工作，如巷道布置、巷道支護設計，采煤方法設備的選型等，都離不開對圍巖地質(zhì)力學特點的充分了解。關于深部巷道，最大的特點是巷道埋深增加，導致地應力高、構造應力場復雜，圍巖強度和變形特點發(fā)生明顯變化。因此，在深部礦井中進行地質(zhì)力學參數(shù)測試顯得更為重要。為了快速、準確測定地質(zhì)力學參數(shù)（包括井下地應力測量、巷道圍巖強度測定、圍巖結構觀看），可采納巷道圍巖地質(zhì)力學快速測試系統(tǒng)。4.1地應力測量地應力測量方法有多種類型，常用的有應力解除法與水壓致裂法。地質(zhì)力學快速測試系統(tǒng)中采納了水壓致裂法。該法有以下優(yōu)點：①能測量較深處的絕對應力狀態(tài)；②直截了當測量，無需了解和測定巖石的彈性模量；③測量應力空間范疇較大，受局部因素阻礙?。徊恍枰仔竟ば?，可利用其它工程的勘探孔進行壓裂。地應力測量儀器為自行開發(fā)的SYY-56型水壓致裂地應力測量裝置。采納小孔徑鉆孔（56mm），最大測量深度為30m，可在井下進行快速、大面積地應力測量。同一鉆孔還能夠用于巷道圍巖強度測量。如圖1，該儀器由分隔器、印模器、定位器、手動泵、儲能器、隔爆油泵及記錄儀等部件組成。 圖1水壓致裂地應力測量示意圖4.2巷道圍巖強度測試采納WQCZ-56型圍巖強度測定裝置進行井下圍巖強度測試（圖2）。該儀器由圍巖強度測定儀、探頭、手搖泵、高壓管、延長桿等部件組成。探頭直徑54mm，測量深度30m，專門適合井下快速測量。圖2巷道圍巖強度測量示意圖巖體強度的測定在井下巷道圍巖鉆孔中進行。探頭內(nèi)的活塞在高壓油的驅(qū)動下發(fā)生移動，使端部頂針壓向鉆孔孔壁。按照頂針壓破鉆孔孔壁的臨界壓力，通過運算，便可得到該點的巖體單軸抗壓強度。通過對30余組巖石試樣同時用圍巖強度測定裝置及實驗室壓力機作了巖石單軸抗壓強度的對比試驗。測試結果表明，巖石單軸抗壓強度Rc與圍巖強度測定裝置臨界破壞壓力Pm呈強有關關系，可用下式描述：Rc=k1PmPm≤20MPaRc=k2+k3logPmPm＞20MPa(2)式中：Rc—巖體單軸抗壓強度，MPa；Pm—臨界破壞壓力，MPa；k1、k2、k3—系數(shù)。為了測定整個鉆孔長度上巖層的抗壓強度，每隔200～300mm取一個測試剖面。4.3巷道圍巖結構觀看巷道圍巖結構觀看采納KDVJ-400型礦用電子鉆孔窺視儀（圖3），由CCD攝像頭、圖像接收與儲備裝置、安裝桿等組成。儀器由攝像頭在鉆孔中同意圖像，通過接收儀直截了當觀看、記錄圖像，并可與運算機連接，分析和處理圖像，能直觀、清晰地反映巷道圍巖的結構情形?？筛Q視鉆孔的最小直徑為28mm，長度為30m，辨論率為0.1mm。圖4是井下巷道頂煤鉆孔的窺視結果，可清晰地觀看到煤體中的節(jié)理、裂隙分布狀況，為分析結構面的分布提升的直觀的依據(jù)。圖3KDVJ-400型礦用電子鉆孔窺視儀圖4圍巖結構觀看結果5煤巷錨桿支護設計方法與軟件5.1動態(tài)信息設計法按照煤礦巷道的特點，提出錨桿支護動態(tài)信息設計法。動態(tài)信息法具有兩大特點，動態(tài)性與信息性：其一，設計不是一次完成的，而是一個動態(tài)過程；其二，設計充分利用每個過程中提供的信息。該設計方法包括五部分，即試驗點調(diào)查和地質(zhì)力學評估、初始設計、井下監(jiān)測、信息反饋和修正設計。初始設計采納數(shù)值運算法，目前應用成效比較好的數(shù)值運算程序為有限差分軟件FLAC[7]和離散單元法軟件UDEC。按照錨桿支護擴容—穩(wěn)固理論，確定支護參數(shù)選擇的原則為：(1)臨界支護強度剛度原則：錨桿支護強度與剛度不能低于臨界值，否則巷道將長期處于不穩(wěn)固狀態(tài)；(2)高預緊力原則：錨桿應施加較大的預緊力，達到桿體屈服載荷的30-50%；(3)錨桿錨索匹配原則：錨桿與錨索的力學性能應相互匹配，保證支護整體成效；(4)“三高一低”原則：在高強度、高剛度、高可靠性的前提下，降低支護密度。5.2適合工程技術人員使用的設計軟件為了使錨桿支護初始設計既簡單、方便，適合工程技術人員使用，又具有較高的科學性和合理性，在大量示范巷道數(shù)值運算設計的基礎上，進行提煉與簡化，編制了適合現(xiàn)場工程技術人員使用的設計軟件。設計軟件由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、咨詢系統(tǒng)、設計系統(tǒng)與繪圖系統(tǒng)組成，可按照巷道原始參數(shù)確定錨桿支護設計，并繪制巷道支護布置圖。該軟件的應用，明顯提升了支護設計的合理性和速度，大大減輕了工程技術人員的設計工作量。6高強度樹脂錨桿與錨索支護材料錨桿支護材料包括錨桿桿體和附件、樹脂錨固劑、W鋼帶和小孔徑樹脂錨固錨索等。6.1錨桿桿體材料傳統(tǒng)的低強度、低剛度錨桿支護材料差不多無法滿足深部巷道支護的要求，必須開發(fā)研制適用于高地應力巷道的新的支護材料。為了大幅度提升錨桿強度，開發(fā)了專用錨桿鋼材配方，設計了3個級不的螺紋鋼筋，達到高強度和超高強度級不，力學性能見表1。桿體形狀設計方面遵循合理孔徑差、有利于提升錨桿錨固力、桿體各個部位等強度三個原則。將桿體設計為左旋無縱肋螺紋鋼筋，確定桿體公稱直徑為18-25mm，桿尾螺紋段采納滾壓工藝加工。關于直徑22mm的BHRB600型鋼筋，屈服力達235.6kN，破斷力達311.6kN，是同直徑一般圓鋼的2.64、2.16倍；關于直徑25mm的強力錨桿，屈服力達300kN以上，破斷力達400kN以上，真正實現(xiàn)了高強度。表1錨桿桿體力學性能錨桿類型牌號直徑(mm)屈服載荷(kN)拉斷載荷(kN)伸長率(5)%低強度Q2351647.276.425高強度BHRB40022152.0216.620BHRB50022190.0250.820BHRB60022235.6311.618強力BHRB60025304.2402.3186.2樹脂錨固劑在樹脂錨固劑配方改進和生產(chǎn)技術方面做了大量工作，現(xiàn)已形成系列產(chǎn)品，要緊性能指標均達到國外先進國家的要求。錨固劑尺寸有多種規(guī)格，從直徑劃分，常用的有23mm，28mm，35mm；從長度劃分，常用的有300mm，350mm，500mm，600mm等。6.3W鋼帶鋼帶是煤巷錨桿支護中的重要組合構件。W型鋼帶是利用帶鋼經(jīng)多組軋輥連續(xù)進行冷彎、滾壓成型的型鋼產(chǎn)品。由于帶鋼在冷彎成型過程中的硬化效應，可明顯提升型鋼強度。冷彎成型出材率高(98%)，與沖壓及熱軋型鋼相比，可節(jié)約鋼材10~30%。按照我國煤礦井下巷道的具體情形，制定了我國礦用W型鋼帶標準（MT/T861-2000）。在井下使用時，可按照巷道的具體條件，選擇不同參數(shù)的W型鋼帶。為了與強力錨桿配合，又設計了厚度5mm的高強度、高剛度W型鋼帶，其破斷載荷高達500kN，同時，剛度也大幅度提升，組合與護表能力大大增強。6.4小孔徑樹脂錨索針對煤巷特點，開發(fā)了小孔徑樹脂錨固預應力錨索加固技術。其最大特點是采納樹脂藥卷錨固，安裝孔徑僅為28mm，用一般單體錨桿機即可完成打孔、安裝。樹脂藥卷固化時刻快，錨索能及時、快速承載。小孔徑錨索要緊用在破裂、復合頂板巷道；放頂煤開采沿煤層底板掘進的煤頂巷道；脆弱和高地應力巷道；以及大跨度開切眼和巷道交叉點。其要緊技術參數(shù)為：鉆孔直徑，28mm；錨索直徑，15.24-22mm；索體破斷力，260-600kN。7應用實例新汶礦區(qū)是我國是開采深度最大的礦區(qū)之一，平均開采深度已達到900m，多個礦井開采深度超過1000m，最深達1300m。它集中了采深大、地質(zhì)構造復雜、礦井災難性現(xiàn)象多重條件，使巷道支護極為困難。目前，深部巖石巷道圍巖變形大、底鼓嚴峻；煤巷愛護困難，需要多次修理與翻修；沖擊地壓煤層巷道支護咨詢題沒有得到解決。以往研究形成的錨網(wǎng)噴二次支護理論受到了挑戰(zhàn)，在深部動壓阻礙區(qū)、構造壓力帶、軟巖破裂帶等地點，采納二次支護后仍顯現(xiàn)大變形與破壞等咨詢題，需要三次甚至更多次的支護，巷道愛護費用極高，而且圍巖變形長期不能穩(wěn)固。為此，開展了系統(tǒng)的深部巷道支護理論與技術研究。7.1巷道圍巖地質(zhì)力學測試在新汶?yún)f(xié)莊礦、孫村礦和華豐礦進行了地應力測量，測試結構見表2。表2新汶礦區(qū)地應力測量結果序號礦井測量地點埋深/m垂直主應力/MPa最大水平主應力/MPa最小水平主應力/MPa最大水平主應力方向1協(xié)莊1202W回風巷79020.9432.3916.56N33.5°E21202E運輸巷115030.4834.6017.89N12.5°E3-850二采中車場107128.3839.7720.64N39.7°E4孫村-1050西大巷128334.0031.9716.51N6.0°W541120疏水巷98226.0233.1216.80N20.6°E62124軌道巷103427.4023.2212.19N35.5°E7華豐-1100水平大巷120031.8031.8022.80N3.0°E從表2的數(shù)據(jù)中看出，在7個測點中，埋深超過1000m的有5個，最深為1283m；最大水平主應力最大為39.77MPa，最小為23.22MPa；7個測點中，最大水平主應力不小于垂直應力的測點有5個，占71.4%，最大水平主應力與垂直應力的比值最大為1.55?？梢?，新汶千米埋深巷道地應力專門高，而且水平應力占明顯優(yōu)勢。協(xié)莊礦圍巖強度測量結果見表3。砂質(zhì)頁巖的單軸抗壓強度在35-40MPa，煤層強度在12MPa左右，煤巖體強度比較低。表3新汶?yún)f(xié)莊礦圍巖強度測量結果巖性累計厚度/m厚度/m巖層柱狀平均強度（MPa）中砂巖9.103.5478.6砂質(zhì)泥巖5.560.5640.5煤5.000.3011.9砂質(zhì)頁巖4.701.2036.1煤3.500.7512.1砂質(zhì)頁巖2.752.7534.67.2高預應力、強力支護系統(tǒng)試驗(1)巷道地質(zhì)與生產(chǎn)條件針對高地應力、軟巖巷道，進行了高預應力、強力支護系統(tǒng)井下試驗。試驗地點為新汶?yún)f(xié)莊礦1202E運輸巷。該巷沿二煤頂板掘進，煤層平均厚度2.4m，傾角20°～26°。直截了當頂為厚6.5m的砂質(zhì)頁巖，水平層理發(fā)育，破裂易冒落；直截了當?shù)诪檎惩翈r，遇水膨脹變軟，厚度0～0.5m；其下為厚2.2m的砂質(zhì)頁巖。巷道埋深1150～1200m。原巖應力測量結果表明：最大水平主應力為35～40MPa，垂直主應力為30～32MPa。巷道掘進斷面11.1m2，全寬3.7m，全高3m(2)錨桿支護設計采納有限差分數(shù)值運算進行了多方案比較，確定巷道支護形式為：高預應力、強力錨桿組合支護（錨桿支護布置如圖5）。錨桿為直徑25mm的左旋無縱筋錨桿，長度2.4m，桿尾螺紋為M27，極限破斷力400kN。樹脂加長錨固，預緊力矩達到100kN。組合構件為W鋼帶，鋼帶厚度5mm，寬280mm。采納金屬經(jīng)緯網(wǎng)護頂、護幫。錨桿排距1.0m，每排12根錨桿，頂板錨桿間距900mm，上幫錨桿間距1100mm，下幫間距800mm。圖5錨桿支護布置圖(3)井下監(jiān)測與支護成效錨桿支護實施于井下后，進行了礦壓監(jiān)測。如表4，強力錨桿支護巷道頂?shù)装逡平繛?15mm，兩幫移近量為55mm，頂板離層為3mm，分不比原錨桿支護巷道降低83.5%、90.6%、96.1%，巷道變形降低幅度專門明顯。可見，強力錨桿支護有效操縱了深部巷道圍巖變形，實現(xiàn)了深部支護的突破。表4不同支護巷道圍巖變形量對比（mm）錨桿形式頂?shù)装逡七M量兩幫移進量頂板離層一般錨桿69858377強力錨桿115553降低值83.5%90.6%96.1%結語(1)深部巷道埋深大、地應力高，構造應力場復雜，圍巖強度和變形特點發(fā)生明顯變化。圍巖變形的流變性、擴容性和沖擊性明顯，巷道支護困難。(2)在深部巷道中，錨桿支護要緊作用在于操縱錨固區(qū)圍巖的離層、滑動、張開裂隙等擴容變形與破壞，在錨固區(qū)內(nèi)形成次生承載層，最大限度地保持錨固區(qū)圍巖的完整性，幸免圍巖有害變形的顯現(xiàn)，提升錨固區(qū)圍巖的整體強度和穩(wěn)固性。(3)深部巷道應