软岩巷道锚喷支护参数的确定.pdf

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软岩巷道
锚喷支护参数的确定
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刘忠良

1的条件下，围岩产生塑变位移。塑变带内圈

一邻近围岩表层松动带的部分因继续位移，应
、软岩巷道围岩的形变机理
力释放发展为松动带。这是软岩巷道的主要
巷道围岩表层由于开挖机械外力(包括特征，其松动带主要是由塑变带发展而成。由
炮震作用)、应力释放产生的张力、吸水膨胀于围岩内塑变带的产生而造成岩石位移量较
力的作用等因素，产生松动区。另外，由于巷稳定围岩大得多。
道开挖以及采动影响造成的集中压力，使原软岩巷道围岩按照形变程度，由巷道周
岩应力7H变为KrH，致使围岩应力大于围壁表层向深部方向依次分为：松动带、塑变
岩强度，即：带、弹变带、原始形态区。
KTH≥1
下Rr／
二、围岩松动带的形成及影响因素
式中：足。——原岩强度极限；

K——应力集中系数，围岩松动带被纵横贯穿的裂隙切割，岩
K=KI··Kl}
体结构受到严重破坏。松动带的发展最终使
K。——巷道开挖应力集中系数}它与母体围岩失去结掏上的联系，成为脱离
K：——巷道周围开采应力集中系数I母岩的自由体。因此．软岩巷道掘出后如果不
K，——地质构造应力系数．加支护、或者支护体因强度不够而破坏，松动
在上述条件下，巷道围岩呈塑变状态，形带内的岩石就要向巷道空间内坍塌，继而在
成塑变带，因而向巷道空间移近．产生位移变原橙动带的外围、塑变带的内部产生新的松
形。塑变带在位移过程中，其内圈应力降低到动带．随之各变形带依次向深部转移，周而复
小于7H，并逐渐释放，发展为松动带。始，直至把巷道空问填满。
巷道围岩松动带的产生有四种原因。围岩松动带和塑变带这两个主要形变区
1．巷道开挖过程中，由于机械和炮震作是相互影响又相互制约的．松动带坍塌后促
用产生的围岩表层松动I使塑变带加快向内部扩展转移}塑变带的发
2．巷道开挖后，围岩由原来的三维受力展运动又直接影响松动带的发展。一般软岩
状态变为二维受力状态，因而围岩表层应力塑变带都有一个从产生、发展到稳定的过程．
释放，产生张力作用，造成表层松动；如果选择的支护方式能够维持松动带的相对
3．围岩中含有吸水膨胀的成分，例如含完整而不至于散落坍塌，那么随着塑变带的
蒙脱石成分的牯土岩，在巷道开挖后吸水膨稳定，松动带也就有个相对的稳定阶段。塑变
胀、风化潮解造成围岩松动}带的稳定是塑变带经过一定的发展阶段后，
4．当围岩应力与强度的比值大于或等于围岩应力在其范围内逐渐降低，并逐渐向深

部的弹变带转移的结果。当塑变带应力降低程进行实地探测。这里特别要强调指出的是
到小于围岩强度时，塑变带和松动带就趋向要探测围岩松动带的全部发展过程，不能只
稳定。探测发展中的某个局部阶段，将局部阶段的
松动带的发展过程即松动带深度由小到探测数据误认为是全过程的松动带深度，对
大的过程。其影响因素有围岩应力、围岩强新巷道的支护设计造成危害。
度、巷道跨度、服务时间等它们之间是函数设计巷道采用类比法，参照同类条件巷
关系，即：道在垒过程中探测得到的松动带深度值，设

一／(P·R．·B·T)计锚喷支护参数由于各类巷道条件的复杂
式中：——围岩松动带深度，m；性，必须选择各种有代表性的巷道进行观测，
P——国岩应力}而且在观测中要同时记录巷道的维护状况，
足．——围岩强度；以便对观测数据和采用的支护参数进行综合
B——巷道跨度；分析，更准确地指导支护参数设计。
r——巷道服务时间。另外，必须注意，利用裂骧探测仪探测的
围岩应力在巷道服务期间随周围开采条松动带深度与塑变带的界线，有个准确的划
件的变化而变化。在一定的开采条件影响下，分问题。这是因为围岩变形带内从塑变带到
松动带的深度随时间的延长，从发展到稳定。松动带有个渐变过程。为了准确地划分这个
在开采条件和围岩物理性质相同的前提下，界线，可以用多点位移计观测围岩在不同深
巷道跨度越大松动带深度越大。必须指出，支度的位移量，画出国岩位移特性曲线曲线急
护方式几乎对塑变带没有直接影响。但合理剧变化的拐点所对应的深度值即为松动带的
的支护方式能够限制松动带的扩展，因而限深度。两种方法相互对照，就能够增加判断的
{6j围岩变形带向深部转移。由于支护形式对准确性。
围岩变形带的发展只能限制，不能制止，这就围岩松动带深度除了直接在现场利用仪
要求我们选用的支护方式和参数，必须适应具观测外，也可采用以下经验公式计算：
服务期内圉岩变形带的全部发展过程。实践
：墨．罢()
中经常发生这样的情况，某一巷道采用锚喷
支护，当巷通未经受回采集中应力影响时，国-．．=惫
岩松动带的深度未超出锚杆的锚固长度，则
锚杆就能满足支护需要；当经受回采集中应．鲁(m)
力影响后，圉岩松动带的深度发展到超过了
式中：R——岩体抗压强度，
锚轩的锚固