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1、煤矿深部巷道锚杆支护理论与技术研究新进展康红普煤炭科学研究总院北京开采研究所，北京 100013摘 要针对我国深部高地压巷道围岩条件的特殊性与复杂性，巷道支护存在的问题，分析高地压巷道围岩变形与破坏机理，支护系统控制围岩变形的作用。介绍适用于深部巷道围岩的地质力学快速测试系统，包括地应力测量、围岩强度原位测试及围岩结构观察；高预应力、强力锚杆支护系统，包括高冲击韧性强力锚杆，大吨位、大延伸率单体锚索，高刚度钢带；最后，介绍高预应力、强力锚杆支护系统在新汶矿区和金川镍矿的应用情况，通过分析矿压监测数据，评价支护效果和围岩稳定性。实践表明，高预应力、强力锚杆支护系统是比较适合深部巷道的有效支护形式
2、。关键词深部巷道 强力锚杆支护 研究进展 应用1 引 言煤炭资源开发由浅部向深部发展是客观的必然规律，也是世界上许多产煤国家所面临的共同问题。我国煤矿开采深度以8-12m/年的速度增加。国有大中型煤矿平均开采深度已达到400m以上，开采深度超过600m的有117处煤矿，有10余处煤矿开采深度超过1000m，最深达到1300m。随着煤炭科学技术进步，矿山现代化促进了生产的高产高效，进一步加速矿井深度的增加。浅矿井数目大为减少，中深矿井数目明显增加，深矿井将成倍增加，并将出现更多的特深矿井。预计在未来20年我国很多煤矿将进入到1000-1500m的开采深度。深部开采引起高地压、高地温、高岩溶水压和
3、强烈的开采扰动影响。深部矿井重力引起的垂直应力明显增大，构造应力场复杂，地应力高；矿井开采深度越大，地温越高，同时由于热胀冷缩，温度变化会引起地应力变化；地应力与地温升高，岩溶水压升高，矿井突水严重。此外，在高地应力作用下，开采扰动影响强烈，围岩破坏严重。在高地应力环境下，煤岩体的变形特性发生了根本变化：由浅部的脆性向深部的塑性转化；高地应力作用下，煤岩体具有较强的时间效应，表现为明显的流变或蠕变；煤岩体的扩容现象突出，表现为大偏应力下煤岩体内部节理、裂隙、裂纹张开，出现新裂纹导致煤岩体积增大，扩容膨胀；煤岩体变形的冲击性，表现为变形不是连续的、逐渐变化的，而是突然剧烈增加。高地应力环境和煤岩
4、体变形特征决定了深部矿井会遇到一系列动力灾害，包括冲击矿压、煤岩与瓦斯突出、瓦斯爆炸、矿井突水、矿压显现剧烈、巷道围岩大变形、冒顶片帮等灾害，对深部矿井的安全、高效开采带来巨大威胁。上述灾害主要发生在巷道，可以说，深部开采首要的、关键的技术是巷道支护。而目前一般的巷道支护技术、支护材料与设备无法满足高地压巷道支护的要求。因此，在深入研究高地压巷道支护理论的基础上，开发研制支护材料与配套设备，为深部煤炭资源开采提供技术支持具有非常重要的意义。2 国内外技术状况国外对深部矿井涉及的相关问题的认识与研究从上世纪80年代就开始了。如1983年，前苏联学者就提出对超过1600m的深矿井开采进行专题研究；
5、当时的西德还建立了特大模拟试验台，专门针对1600m深矿井的三维矿压问题进行模拟试验研究。1989年国际岩石力学学会在法国专门召开了“深部岩石力学”国际会议。近20多年来，美国、加拿大、澳大利亚、南非、波兰等有深井开采的国家相继开展了深部开采与支护研究。加拿大联邦和省政府及采矿工业部门合作开展了为期10年的深井研究计划，在冲击地压潜在区的支护技术和冲击矿压危险性评估等方面进行了卓有成效的研究工作；南非政府、大学与工业部门合作，从1998年启动“Deep Mine”研究计划，旨在研究解决深部金矿安全、开采需要的关键技术。总之，国外学者在深部围岩大变形机理、围岩支护与加固技术、围岩应力控制技术、冲
6、击地压预测与防治技术等方面做了大量工作，取得可喜成绩。绸近年味来，银随着娱我国予国民棋经济老的快饼速发千展和嫩科学肤技术翠进步叙，对票深部容开采园遇到回的问饲题进怨行了稠大量硬的研躲究与游试验芬。在甲高地仪压巷屑道围虚岩控丰制技指术、费冲击斜矿压系预测策预报举与防招治技超术等抗方面视，煤艺炭科涉学研羞究总猴院北渣京开腊采研桥究所滩、中筝国矿岩业大秀学、拢中南栋大学邮、东沙北大察学、陆重庆排大学哗及北粮京科虽技大锄学等揉单位延进行渣了比期较系远统的前研究泡，积饶累了艺较为皇丰富皆的实缘践经绩验。伞如北猪京开农采研庭究所累进行赞的盐“思冲击趴地压产矿井况巷道幸锚杆膏支护帽技术壳研究火”虎，中岔国矿
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