锚喷支护技术在软岩巷道中的应用.doc

锚喷支护技术在软岩巷道中的应用 　　摘 要：简述了锚喷支护的特点，分析了其作用机理、支护工艺，探讨了在软岩锚喷支护中的喷层厚度、让压与支护、锚杆类型选择与支护预应力、光面爆破、支护结构以及联合支护等问题。 　　关键词：软岩；锚喷；巷道支护 　　1 引言 　　锚喷支护现已突破了旧的支护形式和支护理论的束缚，不再是消极地承受围岩压力，而是尽量保持围岩的完整性和稳定性，积极控制围岩的力学形态变化，限制围岩变形、位移和裂隙的发展，充分发挥围岩的自身支承作用，把围岩从荷载变为承载体，变消极因素为积极因素。目前已得到广泛应用并已成为我国软岩巷道支护的主要形式之一。 　　2 锚喷支护的特点 　　锚喷支护是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称，它之所以比传统支护优越，主要是由于它在机理和工艺上具有一些独特的工作特性。 　　（1）及时性。能及时支护、甚至超前支护，能够及时创造安全的工作空间。 　　（2）密贴性。喷层与围岩密贴，是一种强度高、粘结力大、抗渗性能强的薄层支护，能够将围岩表面的裂隙粘成整体，提高围岩的表面强度，防止松动。 　　（3）封闭性。喷层封闭围岩，有防火、防水、防风化的性能，克服软岩怕水、怕震、怕风化的缺点。 　　（4）可分性。喷层可多次喷，先早喷薄喷，使喷层具有柔性，待围岩趋于稳定性，再复喷达到设计厚度。 　　（5）适应性。锚喷支护可用于各种地下工程。既可作为临时支护，又可作为永久支护，既能承受静载荷，又能承受动载荷，适应性非常强。 　　（6）组合性。锚杆可以和各种支护形式组合成各种形式的联合支护。 　　（7）经济性。锚喷支护每米巷道直接成本只相当碹体支护的1/5，相当于金属支架的1/7～1/8。 　　3 锚喷支护作用机理分析 　　喷射混凝土与锚杆围岩共同工作形成一个具有足够抗力的支护体系。喷层的作用在于它能够较早的封闭围岩、防止风化等作用。锚杆的加入提高了围岩的强度和整体性，增强了围岩的稳定性，锚杆预应力的存在使围岩在未发生大变形的情况下就受到反向压力的作用，有利于围岩自身强度的提高。组合拱理论认为，在单根锚杆作用下可形成一个锥形压密区，群体锚杆布置间距适当，锚杆群体在围岩中形成的双锥体压缩区相互交叠，则形成连续的相互重合的层状锚。 　　4 软岩锚喷支护中应注意的几个问题 　　（1）喷层厚度问题 　　由于软岩巷道地压属变形地压，支护体上所受的压力主要来自围岩变形、移动、膨胀所产生的对支护的挤压力。巷道周边围岩在锚杆和混凝土喷层作用下，形成一个拱形承载结构-组合拱。该组合拱起着加固周边围岩和阻止深部岩层变形的作用。混凝土喷层在支护中的主要作用是参与形成承载的组合拱结构，并保护这个结构。但混凝土喷层抗拉抗剪能力差；厚度增加时，强度增加缓慢，而刚度却迅速增加；不容易和巷道围岩连结成一体，厚度越大越容易离层脱落。如果喷层过厚，刚性增加，就容易与围岩离层且破坏组合拱形成，最终导致巷道的破坏。 　　（2）让压与支护的问题 　　支护的让压，是一种应力释放和重新分布的过程。如果支护体有一定的可缩性能，允许围岩有一定的变形，就会导致围岩应力的释放和重新分布，形成一个塑性变形区，集中的弹性应力转移到围岩深处，而作用在支护体上的压力就会减少，从而保护了支护体，保证其发挥支护作用。为了保证安全，避免支护破坏，并最大限度地利用围岩的自身支承能力和节约材料，在施工过程中应提倡让压，提倡先柔后刚，提倡二次支护甚至多次支护。实践证明，合理的让压途径应该是恒阻式或微增阻式的，初撑力应尽量增大，把初撑力和让压对立起来是不正确的。让压绝不是放任自流，应该是在强大的约束限制下进行。二次支护不是目的，而是为了避免支护破坏，减少支护材料消耗和提高支护效果。 　　（3）锚杆类型选择和支护预应力 　　在软岩巷道锚喷支护中，科学地选择锚杆类型十分重要。选用锚杆必须根据软岩的特性，尽量选择能主动支护的锚杆，安装锚杆时必须立即施加足够的预紧力，这样不仅可消除锚杆构件的初始滑移量，而且可给围岩一定的预应力，使围岩受拉截面的拉应力降低，围岩的受剪截面因预应力产生的摩擦力而大大提高抗剪强度，同时避免过早地出现裂缝，可减缓围岩的弱化过程。实践证明，只用提高锚杆的预紧力，才能实现围岩与支护的共同作用。 　　（4）光面爆破问题 　　光面爆破是一种控制爆破，爆破后，巷道断面既能符合设计轮廓要求又能控制围岩松动范围，从而充分发挥围岩本身的自承能力，改善支护受力状态，提高支护效果。因此，光面爆破是软岩巷道施工中的一个重要环节。但是，由于一些软弱围岩的最小抵抗线很小，光爆参数很难确定，光爆效果不理想，巷道成形不好，造成巷道局部应力集中，给支护效果带来很大的负面影响。在软弱地层中采用预留保护层的爆破方法，既剔除了最松动的围岩，缩小了松动圈，又实现了巷