，防止围岩风化，保证围岩的长期强度。 另外，澳大利亚作为第三大采煤国，也几乎全部采用锚网支护。 国外发达国家锚网支护的特点是单体锚杆强度大锚杆安装应力大 间排距大锚网支护效率高，支护效果良好。 三国内锚杆支护研究现状 自年代以来，锚杆支护技术在我国得到了逐步的应用，特别是进入年代， 随着我国市场经济的建立与实施，锚杆支护因在价格和效率方面的显著优势，许 多矿井改变传统的棚式和砌体支护的理念，开始试用推广锚网支护，大量的实践 验证了锚网支护高效安全的优势。同时，在矿井软岩动压巷道及煤巷中采用锚 杆支护也获得了良好的效果。原煤炭工业部年提出煤巷锚杆支护是我国 煤矿继综合机械化采煤之后的第二次支护技术革命，并将煤矿锚杆支护技 术列为煤炭工业九五重点科技攻关项目的五个项目之，在攻关研究的基 础上，在煤矿中大力推广煤巷锚杆支护技术。但是煤矿锚网支护作为种主动支 护方式，要达到理想的支护效果，在技术细节上尚需要解决和探索问题混凝土 的发展方向,有完全取代传统的挂钢筋网干喷混凝土的趋势。在桥梁隧道水电 等行业中应用取得了良好的效果。 传统的混凝土材料跟岩石材料样，是种抗压而不抗拉的材料，而矿用喷 射混凝土材料因施工的特殊性，凝固后其抗拉抗弯和抗剪强度更低，而巷道混 凝土喷层的破坏大都是剪破坏和拉破坏。为了提高和改善传统的井下喷射混凝土 材料的力学性能，山东科技大学和河海大学研究人员在吸收国外最新复合增强混 凝土材料的基础上，结合矿山巷道施工的特殊情况，最新研制出了适合湿喷的增 强复合钢纤维混凝土材料。该新型复合混凝土材料具有如下特点 强度高，柔性好。复合钢纤维混凝土的抗压强度提高以上抗拉强 度劈裂法平均提高抗弯强度平均提高抗剪强度平 均提高。尤为突出的是钢纤维可控制裂缝的扩展，提高混凝土的裂后 强度，阻裂效果明显，使混凝土裂后仍能承受定的载荷，因而呈现很高的韧性， 钢纤维复合混凝土的韧性平均可提高倍。同时也具有良好的抗冲击抗疲 劳抗震动和抗爆炸性。 钢纤维混凝土抗裂性能良好，意味着它的抗拉强度抗弯强度抗疲劳强度 等性能均比普通混凝土有较大地改善。由于大量很细的钢纤维均匀地分布在混凝 土中，钢纤维与混凝土基体的接触面大，如按体积比掺入 的钢纤维时，每立方米混凝土中有万根，其比表面积为，与同样质量 的钢筋相比，比表面积约增加倍。因而，在所有方向上性能都得到增强，具有 了普通混凝土所不具备的优良性能。 施工方便，易保证质量和安全。可免除钢筋网的架设。对大断面巷道来 说挂网工艺存着定的不安全因素，同时混凝土喷射冲击金属网震动，影响混凝 土与岩石混凝土与金属网的结合力和粘结强度。钢纤维复合混凝土可以免除上 述弊端，确保混凝土与岩面的充分结合。 节省工程量，降低造价。如果保证同样的喷浆层强度，钢纤维复合混凝 土可以降低混凝土厚度。同样的喷射厚度可以增加支护强度 ，是巷道支护强度显著提高。 使传统的锚喷支护更加合理。传统的锚喷支护，混凝土喷浆层的变形性 能刚度和锚网的变形性刚度差别较大，不能保证喷浆层和锚网同时承载 地压，造成各个击破。钢纤维复合混凝土的韧性大大提高，改善了混凝土喷浆层 变形性能，使锚网喷支护结构支护效果显著提高。 技术特点 湿喷复合钢纤维混凝土技术是在湿喷混凝土拌和料中掺入定量的钢纤维及 相应外加剂,采用泵送稠流式或风送稀流式作为湿拌混凝土料的压送喷射动 力,在喷嘴处加入液态速凝剂和压缩空气喷射至岩面,钢纤维在喷射混凝土中呈二 维随机方向均匀离散分布,通过混凝土与钢纤维的全长粘结和端头锚固作用,形成 种近乎均质,抗弯抗拉抗剪强度及抗冲击力性,抗渗性抗收缩性耐久性 较好的混凝土钢纤维新型复合材料。这种混凝土钢纤维新型复合材料,在发生 较大变形后仍能承担荷载,具有良好的韧性和裂后强度。 工艺特点 湿喷钢纤维混凝土施工工艺具有粉尘少回弹率低水灰比准确喷射混 凝土质量稳定外观平整等优点。 湿喷钢纤维混凝土施工工艺改善了施工环境,省去了费时而危险的挂网作 业,简化施工工序,机械化程度高,施工生产能力大,减少循环作业时间,使支护更 加快捷及时,提高了施工和结构的安全性,施工更加快速安全高效。 湿喷钢纤维混凝土工艺改善了喷射混凝土的物理力学性能,湿喷钢纤维混 凝土抗压抗拉抗弯强度较普通喷混凝土提高较大,同时具有很好的柔性和抗裂 效应,允许变形量和残余强度较素喷混凝土大许多,能吸收较大的变形能,有利于 充分发挥围岩的自承能力,并可降低喷层厚度。 湿喷钢纤维混凝土能很好地适应不规则岩面,使喷混凝土与岩面更加紧帖, 避免了喷层后的空洞和钢筋网的腐蚀,同时大大地减少了喷混凝土填充量。 湿喷钢纤维混凝土抗裂性抗冲击性抗渗性抗冻融性和耐久性好,适 合于作为永久衬砌。 三研究目的和意义 深井因埋藏深度的增加，地应力将会随之增加，地应力的增加会使浅部具有 锚网可支的围岩变为不可支性围岩，这就是现在相对软岩新观点。此时如果 不改变传统的锚杆支护参数，巷道围岩变形是难以控制的。 霄云矿井从主井井底峒室揭露的巷道围岩看，巷道围岩以粉砂岩泥岩粉砂 岩和泥岩居多，且围岩节理裂隙发育，其巷道变形是相对软岩和绝对软岩 的综合影响。该项目旨在摸清霄云矿井真实的地质力学条件，研究适应该条件的 合理支护技术，实现霄云煤矿峒室群巷道锚喷复合支护安全高效低成本的目 标，使霄云煤矿峒室群及巷道支护达到国际先进国内领先水平。该项目对霄云 矿井的安全高效建设具有重要的理论意义和现实意义。 矿井概况 煤矿是由济宁矿业集团投资兴建的中型现代化矿井，井田位于山东省镇 境内。矿井由济南煤炭设计研究院设计，采用立井开拓，设主副两个井筒，设 计生产能力。主井深度，付井深度，表土段，冻结深度。 现主井井筒已经到底，主付井贯通巷泵房南石门等巷道已经开始施工，付 井也已施工至深度，将马上施工到井底。井下峒室群将陆续施工。 从井底局部峒室揭露的岩层情况看，巷道围岩情况为 南石门和南石门交叉点为细砂岩和粉砂岩为主，但是节理裂隙特别发育， 支护难度较大。 主井北牛鼻子底板为恢褐色泥岩，遇水泥化膨胀，造成牛鼻子附近局 部发生底鼓，支护难度大。 主井北的贯通巷迎头揭露的岩石为灰褐色泥岩，遇水泥化膨胀，支护 难度大。 水仓掘进迎头揭露的岩石为泥质粉砂岩，节理裂隙发育，有定支护难 度。 现有的支护形式为锚杆锚索焊接金属网加喷射混凝土，锚杆杆体为右旋 等强螺纹钢，锚杆规格。锚索规格为,长度 。从现有的支护显现看，巷道局部顶帮有定变形，个别地段混凝土喷 层出现纵向开裂。 为确保以后施工的巷道峒室能够安全可靠的使用，济宁矿业集团煤矿经 过调研，特委托山东科技大学资源与环境工程学院和河海大学岩土工程研究所进 核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传, 行深井软岩硐室群及巷道复合支护研究与应用项目研究。以确保矿井的顺利 安全有效地施工和建设。 以下为现场采集的岩石试样照片。 二国内外研究现状 国内深井峒室群围岩控制研究现状 深井软岩硐室群及巷道变形与压力控制是目前深井建设中遇到的普遍问题， 合理有效的硐室群支护技术不仅确保矿井生产安全，而且能够降低和取消支护维 修费用，提高矿井的综合经济效益。随着矿井各种峒室和巷道的不断掘进，对相 对复杂地质条件下，探究经济合理的硐室群支护技术，对矿井安全有效建设具有 重要的现实意义和工程价值。 目前，山东菏泽巨野郓城及济宁周边带建设的深井，如唐口煤矿梁宝 寺煤矿龙固煤矿彭庄煤矿郭屯煤矿赵楼煤矿在峒室群施工过程中均遇到 了深井巷道支护之问题，对于软弱岩体好多矿井大多采用了后处理的办法来解决 深井峒室群的支护难题，其中以锚注为主。锚注虽然是种处理变形破坏巷道的 种有效方法，但是它种被动解决问题的方法，是原支护方法没有有效地控制 围岩松动圈扩展，造成巷道围岩变形，导致混凝土开裂。 深井软岩峒室群支护的理念应该是采用主动围岩控制方法，提高围岩的自 身承载能力，使支护结构锚杆锚索金属网和混凝土喷层协同有效抵抗地应 力释放，以平衡巷道围岩的变形，真正实现锚网主动支护。 滕东省建煤矿，主井井筒深度，副井井筒深度,主副井井壁均采用素 混凝土。井筒施工至左右时，滕东煤矿与山东科技大学资环学院合作，采用 高强预应力锚杆锚索主动预加固井壁围岩，在井底峒室群施工过程也同样采用 了高强预应力锚杆锚索金属网钢带钢筋梯喷射混凝土等复合支护技 术，取得了显著的支护效果，现首采面回采巷道已经开始施工，所有峒室和巷道 达到了预期的支护效果，巷道维修率不到。 霄云煤矿附近的李堂煤矿井深较霄云煤矿浅，但是其相对煤系地层的深度 要大，在井底峒室群施工的初期，采用的传统支护参数和传统的支护材料，但其 支护效果不理想，造成局部峒室变形开裂。此后，李堂煤矿与山东科技大学合作， 对现有的支护系统和方法进行研究和改进，在提高单体锚杆强度增加锚杆安装 应力扩大锚杆间排距的情况下，大幅度提高了峒室及巷道的支护效果，确保了 矿井的快速安全建设。 二国外锚杆支护研究现状 美国作为世界上第二采煤大国，锚杆支护技术是最先进的，美国锚杆支护技 术至今已有百多年的发展历史，但锚杆支护技术的广泛应用，仅是近五六十 年的时间，现在美国矿井的锚杆支护率为。 机械式锚杆的研究与应用 广泛采用机械式锚杆，开始对锚杆进行系统研究 发明了树脂药卷，引发锚杆技术的次革命 发明管缝式锚杆水力账管式锚杆，研究新的锚杆设计方法， 长锚索产生 混合锚头锚杆组合锚杆桁架锚杆各种特种锚杆得到应用， 树脂锚固材料得到改进。 美国是世界上较早使用锚杆并以锚杆作为唯的煤矿顶板支护方式的国家， 也是目前世界上锚杆支护技术最先进最成熟锚杆使用数量最多的国家。由于 使用锚杆能有效控制巷道围岩变形，美国所有井工巷道都布置在煤层中。美