２０１１年第１７期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｏ矿业论￣ｋＯ 科技信息 钢带、锚杆、锚索联合支护技术的研究与应用 王秀清 （神华神东电力公司煤矿管理部陕西神木７１９３００） 【摘要】通过研究巷道顶板破坏机理和钢带、锚杆、锚索的支护作用机理，提出应用钢带、锚杆、锚索联合支护野青项板裂隙发育段的支护 方法，利用钢带、锚杆、锚索的组合梁、加固拱和悬吊理论，解决了高应力区野青顶板裂隙发育段支护困难的问题，通过实际应用说明了该支护 方法具有加固硕板，提高顶板自身承载能力和支护强度的优越性。证明在野青顶板裂隙发育段采用钢带、锚杆、锚索联合支护能充分利用钢带、 锚杆、锚索的组合梁加固、韧性、刚度等属性，形成了高强度、高弹性的稳定承载体，解决了野青顶板裂隙发育段顶板强度低、稳定性差、易沿裂 隙断裂等支护难题。 【关键词】裂隙发育；组合梁；锚固；悬吊；联合支护 Ｏ前言 薛村矿是一个具有近五十年开采历史的老矿井，随着开采水平的 不断延深，巷道支护问题日渐突出。在西翼延深的第一个野青工作面 ９４６２１工作面掘进过程中．由于埋藏深和青顶厚度薄且地质构造裂隙 发育，特别是顶板沿巷道走向方向的裂隙发育等原因，巷道掘出后在 顶板垂直剪切力作用下，顶板很容易沿裂隙发生断裂．丧失顶板自身 承载的能力。造成该工作面的三条巷道全部采用工字钢梯形棚子支护 （原设计为木点柱支护，局部破碎时用工字钢棚子支护），但在回采前， 岩层铝称 粉砂卷 －艨蝶 枉状 Ｊ掣度（ｍ） ６．５ ０．６ 深获色，敛密，稳定 半亮型，结构简 粉砂 石灰岩 野青煤 Ｉ Ｉ ３．０ １．１ １．２５ 熙灰色，致密南泥赝 深灰色，裂涨发裔，含水 、ｌ 亮型，较稳定 由于顶板本身已经丧失了承载能力。工字钢棚子歪扭变形严重，已不 能满足安全和生产需要，又重新整修更换为对工字钢棚子支护。这样 巷道顶板岩层柱状图 既提高了支护成本，又降低了掘进速度，严重制约生产和正常衔接。为 此，在该地区第二个工作面９４６２３溜子道掘进时，我们采用了钢带、锚 ４．１锚杆长度Ｌ的确定 杆、锚索联合支护技术来支护野青顶板裂隙发育段的顶板并取得了较 Ｌ＝Ｌｐ＋ＬＩ＋Ｌ２＝Ｉ．４＋０．５＋０．１＝２．０ｍ 好的支护效果和经济效益 式中：Ｌｐ——松动圈，Ｉｎ； ４支护参数的选择 １ 巷道顶板破坏机理 １．１巷道顶板破坏的一般过程 Ｌｌ——锚杆锚入松动圈以外岩体中长度，取值０．５ｍ； 锚杆外露长度．ｒｆｌ ４．２间排距ａ的确定 根据松动圈锚杆排距的建议值０．６～１０ｍ范围进行验算选用，结合 顶板受压变形一岩石局部屈服变形一节理弱面发生破坏一顶板 薛村矿具体情况，决定取Ｏ．８～１．０ｍ。 较低层位发生弯曲变形（伴有局部岩块脱落）一岩层发生拉伸或局部 ４．３锚杆的选择 剪切破坏一巷道顶板变形破坏 根据《峰局煤巷锚杆支护技术规范》的要求，锚杆锚固力不得小于 ６４ｋＮ，锚杆选用直径为１８ｒａｍ的螺纹钢锚杆，其破断力为８０ｋＮ。 （１）巷道掘出后，岩层抗水平应力的截面减少，在水平应力作用下 煤层沿水平层理面向巷道挤入，致使巷道顶板受水平应力的挤压作用 ４．４锚索长度的确定 Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＝４．４＋０．７＋０．４＝５．５ 而破坏。 Ｌ为锚索长度，ｉｎ （２）巷道掘出后，围岩受力状态由三轴应力变为单轴压应力状态， １．２巷道顶板破坏机理 由于岩石单轴抗压强度低，致使围岩产生塑性破坏或沿节理弱面破 坏。岩层受压破坏的结果产生侧向变形和弯曲。破坏区域越大、弯曲 变形越大，由此造成巷道周边原处于压缩塑性状态（未破断）的岩石转 变为弯曲拉伸破坏。 Ｌ１为锚索悬吊直接顶的厚度总和，ｍ（取平均值） Ｌ２为锚索锚人稳定老顶的长度，ｉ＂／１ Ｌ３为锚索外露长度．ＩＴＩ 根据以上计算，结合９４６２３溜子道的顶板岩层厚度及稳定情况和 （３）围岩中节理构造面的存在对围岩的承载能力及其稳定性影响 薛村矿锚索支护有关规定并考虑一定的安全系数。确定锚索长度为 很大，尤其是节理面与最大主应力方向斜交时，岩体最容易沿节理弱 ６．０米，锚索采用直径１５．２ｍｍ低延伸率钢绞线，其破断载荷为 ７ｋＮ。 面破坏而失稳。我矿该地区由于地质构造发育．巷道顶板存在纵向裂 ２６０．隙，故而容易发生顶板开裂、冒落事故。 ４．５其他支护材料 （１）锚固剂：锚索设计锚固力为２６０ｋＮ锚固剂选用ＺＫ２８３５树脂 ２钢带、锚杆、锚索的支护作用机理 药卷三支和ＣＫ２８３５树脂药卷两支．根据经验锚固力可达２６０ｋＮ以上 满足设计要求。 钢带主要作为顶板组合梁使用。因为裂隙发育的顶板在受到垂直 于巷道顶板的剪切力时沿裂隙被剪切断开。利用钢带作为顶板组合梁 （２）托盘：托盘采用１２０ｍｍ＊１２０ｒａｍ＊１０ｍｍ的钢托盘，锚杆使用专 的一部分能有效抵抗这种剪切力的作用。锚杆、锚索的主要作用机理 用角托盘。（３）钢带：钢带采用Ｗ型钢带，长度２．８ｍ。 是组合梁加固作用（即把几层岩层组合加固成为一个共同的承载体， 共同承载巷道的压力，控制了巷道复合顶板因受应力作用而产生弯曲 ５施工程序及要求 变形和离层破碎的发生）和悬吊作用（即利用锚索把巷道掘出后的松 ５．１ 巷道掘进每２Ｏ米探一次野青顶板厚度．若顶板厚度大于等于 动圈与老顶连接起来，有效控制顶板底部岩层因受压而变形垮落）。 ３支护巷道概况 １．０米且顶板完整时采用原设计的锚网柱支护．若顶板厚度小于１．０ 米或顶板裂隙发育时采用钢带、锚杆、锚索联合支护技术支护巷道顶 ９４６２３溜子道设计断面为矩形断面，净宽２．８米，净高２．１米，巷 板（原锚网柱支护要求不变）。２采用钢带、锚杆、锚索联合支护技术支护巷道顶板时每条钢带用 道顶板为石灰岩，厚度０．６～１．１米，且沿巷道走向方向裂隙发育，上部 ５．垂直 为稳定性较差的粉砂岩和一座煤，再上部为稳定的粉砂岩。巷道顶板 二根锚杆和二根锚索进行锚固，锚索布置在钢带中间两排眼中．岩层柱状图见下图。 顶板打设。两端锚杆与顶板法线成３Ｏ～４５度夹角打设。锚杆、锚索布置 ３７６ 科技信息 。矿业论￣２０ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２０１１年第１７期 见图２。 行锚固，每条锚杆用ＺＫ２８３５树脂药卷三支进行锚固。 ５．４钢带带距０．８米，锚杆、锚索间距０．９米。 ５．５ 巷道支护完毕后及时安设测站，每一测站安没一个Ｉ ＢＹ一３型顶 板离层仪和一个ｚＭＣ一ⅡＡ型锚杆测力计进行观测．顶板离层仪和托 锚计交错布置且安设在巷道中央，其安设紧跟迎头与锚杆施工同时进 行。 ５．６单位顶板管理小组必须认真观测顶板离层指示仪，当顶板位移 达到３０ｍｍ时，立即通知技术科进行现场调查，采取缩小锚杆排距、加 使棚子等加强支护措施。位移达到５０ｍｍ时，必须停止掘进，由外向里 架棚支护．以里巷道不得有人。 ６结论 实践证明，利用钢带、锚杆、锚索联合支护野青顶板裂隙发育段， 能够防止裂隙顶板受剪切力失去承载能力，大大提高野青裂隙发育段 顶板自身承受载荷的能力，使顶板裂隙发育段不再采用工字钢棚子支 护，简化了施工工艺，提高了顶板裂隙发育段的掘进速度，减少了巷道 整修工程量，取得了良好的支护效果和经济效益。 作者简介：王秀清（１９７６ ０７ Ｏ８一），河北廊坊人，１９９９年毕业于华北科技学 院采矿专业．现在神华神东电力公司煤矿管理部３－．作．工程师。 图２支护布置示意图 ５＿３ 每条锚索用ＺＫ２８３５树脂药卷三支和ＣＫ２８３５树脂药卷两支进 ［责任编辑：张慧］ （上接第３５４页）４ 结束语 随着我国电力行业的高速发展及技术水平的不断提升．智能电网 能源布局乃至国家能源安全 【参考文献】 的建设必然会引导我国电力行业逐渐形成一个系统的技术、产业、经 ［１］李永坚，等．电能质量及其研究方法［Ｊ】．湖南工程学院学报，２００２，４ 济综合体，其建设内容涉及到电力行业中发电、输送、使用、管理的全 ［２］藏春艳，裴振江，等．智能电网与现代电力电子技术Ⅲ．电气应用，２０１０，１３ 过程。另外．在面临国内能源危机的现实情况，智能电网的建设和发展 还可以促进新材料、清洁能源、高端设备研发等多行业发展，同时涉及 ［责任编辑：张慧】 （上接第１３页）符号之间并没有什么瓜葛，它相对与图像和图形是一 符号以多元化的动态生命力。 种更为理性和抽象的思维表达符号，其意义的抽象性、丰富性大大超 ３结语 过图像和图形。但文字和图像、图形之间的血缘传承关系让我们看到， 文字除了内在所包含的理性抽象的概念、意义之外，其外部“形式”摆 作为视觉传达设计的基本符号，图像、图形、文字因其直观的视觉 脱不了图像、图形的起源。是一种“形”、“义”相结合表达思维的符号， 性而有很多共性．但也存在很多差别，整体来说，图像、图形以其直观 人类早期的象形文字即是这一观点最好的佐证。 性和具象性见长：文字以其联想性和抽象性著称。图像、图形符号因为 文字思维传达的优点是概念明确，意义认知有一定深度。但在视 更侧重于直观的视觉特性．往往能引起人们的注意，并激发阅读兴趣， 觉传达中，文字所传达信息的抽象性，使之不能像图像、图形符号一样 给人的视觉印象要优于文字．但在视觉传达设计中，我们依然要关注 具体完整和富有动态感。如何弥补单纯文字思维传达的局限和不足？ 到文字自身的图像、图形化表达，从文字到图像，再从图像到文字，“读 文字的视觉符号化设计即成为最好的策略。 的符号”与“看的形体”之间的互为转换和阐发，图像、图形和文字间在 在视觉传达设计中．文字的外部形态作为对概念、内容意义的表 视觉作用下互为语境，互补意义，使得我们的信息表达和获取变得具 达有着极其重要的意义。文字“图形化”“图解式”的造型特点使其首 有游戏性的趣味。对信息的快速、准确、有效传达是三者合作的基础和 先是记录“物象之本”的符号。“像似性”增强其识别性和艺术表现力。 根本目的．视觉传达对各类符号（尤其是文字符号）进行视觉化设计的 即便是那些不具备“图形化”“图解式”造型特点的其他文字符号和符 过程，即时帮助传受双方优化视觉信息解读的过程。如何发挥各类符 号系统，在艺术美学的视野中，其本身的外在造型特征也具有一定的 号的优势，进行整合化传达，有待于从多层面进行研究和探索。 隐含意义，经过艺术的视觉设计处理，其意义将更为丰富。因此，我们 可以说，在设计中，文字不仅只是简单的、语言的外在符号，更是一种 【参考文献】 意义传达的复合视觉形象基础，其意义不仅在内涵，也在其外部“形 ［１］盂华．符号表￣ＮＮ［ＭＩ．山东：青岛海洋大学出版社，１９９９． 式”。 ［２］余志鸿．传播符号学［Ｍ】．上海：上海交通大学出版社，２００７． ３］罗兰・巴尔特．符号学ＮＮ［Ｍ］．李幼蒸，译．北京：人民大学出版社，２００８ 以汉字的“解构”视觉传达设计为例。我国汉字从具像图形发展到 ［抽象符号，由繁入简，形成了一套符号程式，也留下了特定的文化内 涵。汉字本身虽然具备了点线面等图形符号视觉语言特征，但和图像 图形符号相比，依然属于较为抽象的符号系统。很多意义的指示是深 层的、高度概括的隐喻性象征，因而利用其字义和结构进行的解构是 作者简介：南长全（１９７５一），男，甘肃金昌人，硕士，讲师，主要从事广告传 播理论研究。 现代视觉传达设计常用的方法，这样做的目的，就是为了能够更完整、 ２００９ＡｚＺ１４５。 形象地传递出其深层意义，通过文字符号的视觉化“解构”设计，使“有 意味的形式”将信息传达更为丰富化、具体化和完整化，甚至赋予文字 ※基金项目：山东科技大学科研“春蕾计划”资助项目，项目编号 ［责任编辑：常鹏飞］ ３７７