锚杆支护PPT课件

锚杆支护 1 郭裕辉 锚杆支护 郭裕辉 一 引言 目录 1 2 4 3 5 锚杆支护技术的发展过程 锚杆支护的作用原理 其它 华烨煤业锚杆使用类型 锚杆 锚索拉拔力试验 2 一锚杆支护发展 3 4 锚杆支护 从支护机理上看 锚杆支护属于 主动 支护 可以充分利用围岩的自承能力 提高巷道围岩的稳定性 将载荷体变为承载体 在相同生产地质条件下 锚杆支护的巷道围岩变形量比棚式支护减少一半以上 从技术经济上对比 锚杆支护可以节约大量钢材 减少材料运输工作量 减轻工人的劳动强度和改善作业环境 保持采煤工作面上下两道和开切眼的畅通 为回采工作面快速推进和高产高效低成本生产创造有利条件 锚杆支护巷道施工简单 机械化程度高 可大幅度降低巷道支护成本 提高掘进速度和生产效率 5 6 二锚杆支护的作用原理 锚杆支护强度强化理论 7 悬吊理论 机理 将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳定岩层上 以避免较软弱岩层的破坏 失稳和塌落 锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量 缺点 没有考虑围岩的自承能力 而且将被锚固体与原岩体分开 适用条件 锚杆可以锚固到顶板坚硬稳定岩层 8 组合梁理论 机理 通过锚杆将几层薄岩层锁紧成一个较厚的岩层 组合梁 增加岩层间的摩擦力 防止岩石沿层面滑动 提高自撑能力 缺点 将锚杆作用与围岩的自稳作用分开 在顶板较破碎 连续性受到破坏时 难以形成组合梁 适用条件 层状地层顶板在相当距离内不存在稳定岩层 悬吊作用处于次要地位 9 组合拱理论 机理 在破裂区中安装预应力锚杆时 在杆体两端将形成圆锥形分布的压应力 如果沿巷道周边布置锚杆群 只要铺杆间距足够小 各个错杆形成的压应力圆锥体将相互交错 就能在岩体中形成一个均匀的压缩带 即承压拱 这个承压拱可以承受其上部破碎岩石施加的径向荷载 在承压拱内的岩石径向及切向均受压 处于三向应力状态 其围岩强度得到提高 支撑能力也相应加大 缺点 一般不能作为准确的定量设计 适用条件 顶板无稳定岩层拱形巷道 10 最大水平应力理论 机理 矿井岩层的水平应力通常大于垂直应力 水平应力具有明显的方向性 在最大水平应力作用下 顶底板岩层易于发生剪切破坏 出现错动与松动而膨胀造成围岩变形 锚杆的作用即是约束其沿轴向岩层膨胀和垂直于轴向的岩层剪切错动 缺点 直观性较差 11 4 最大水平应力理论 12 5 锚杆支护强度强化理论 围岩与支护强度的关系 随支护强度增加 围岩的极限强度和残余强度提高 围岩残余强度提高到一定程度就能保持巷道稳定 13 5 锚杆支护强度强化理论 锚杆与围岩相互作用 形成锚杆 围岩的共同承载结构 改善锚固体力学性能 提高锚固体峰值强度和残余强度 特别是残余强度的提高 有效提高围岩的自承能力 控制围岩塑性区 破碎区发展 促使巷道围岩由不稳定状态向稳定状态转变 锚杆与围岩相互作用 形成锚杆 围岩的共同承载结构 改善锚固体力学性能 提高锚固体峰值强度和残余强度 特别是残余强度的提高 有效提高围岩的自承能力 控制围岩塑性区 破碎区发展 促使巷道围岩由不稳定状态向稳定状态转变 14 顶锚杆 20 2000 阻尼式螺帽型单向左旋式螺纹钢锚杆规格 直径 20 锚杆长度为2000 15 三华烨煤业锚杆使用类型 锚杆使用类型 顶部采用 6mm冷拔钢筋焊织的经纬网 规格为2600 1100 网目60mm 60mm 托盘 顶部锚杆采用 12mm 20mm 130mm球型托盘 帮部锚杆采用 12mm 18mm 130mm球型托盘 16 帮部锚杆 采用 16mm 1800mm阻尼式螺帽型单向左旋式鱼尾纹钢锚杆 运输顺槽左侧与回风顺槽右侧 规格 直径 16 锚杆长度为1800 17 采用12 冷拔铁丝编制的菱形网 规格为宽1300 长10000 网目50mm 50mm 18 采用 18 1800mm全螺纹玻璃锚杆 开口30米后运输顺槽与回风顺槽靠工作面侧帮部支护 规格 直径 18 锚杆长度为1800 19 采用塑钢网编制的方格网 规格为宽1200 长10000mm 网目30mm 30mm 20 锚固剂 锚固剂 树脂药卷 一般采用凝结速度为超快与中速的树脂药卷配合 药卷长度一般是CK2340 红色 和CK2360 红色 Z2360 蓝色 21 Z2360 蓝色 CK2340 红色 和CK2360 红色 22 网及钢带网 采用冷拔钢筋焊织的经纬网 冷拔铁丝编制的菱形网 塑钢网编制的方格网 严禁将最前排锚杆螺帽松开或等待后压网 钢带 钢筋梯子梁 W型钢带等 要求钢筋梯子梁采用高强度焊条焊接 防止开焊 钢带的厚度或钢筋直径根据矿压确定 23 施工机具顶板 煤矿用气动动锚杆钻机 24 帮部 气动手持式钻机 25 锚杆支护工艺一 安装顶板锚杆1 先进行临时支护 同时铺设金属网 安装梯子梁 2 施工顶板锚杆孔 采用1台风动锚杆钻机 直径为 28 的合金钢钻头 按钢带孔位 钢带要按巷道中线及锚杆设计孔找准后用前探梁固定好 由巷道两帮向中间施工锚杆眼 巷道顶板锚杆杆体长2000 孔深1960 1990 3 送树脂药卷 穿过钢带孔眼向锚杆孔先后装入CK2360和Z2360树脂药卷 用装好的锚杆慢慢将树脂药卷推入孔底 4 搅拌树脂 用带有专用套筒的风动锚杆搅拌器卡住锚杆及螺母 然后边搅拌边升钻机推进锚杆至孔底 搅拌15s 20s后停机等待1min 5 紧固锚杆 60s后再用钻机通过锚杆安装器点动紧固 使托盘快速压紧钢带及顶板岩面 使锚杆具有较大的预拉力 钻机输出扭矩大于或等于80N m 最后在掘进迎头采用人工加扭的方式将扭矩增加至100N m以上 二 安装帮锚杆1 按设计部位施工巷道帮锚杆孔 采用风动帮锚钻机 28 钻头打眼 金属锚杆杆体长1800 深孔1760 1790mm 2 两帮连接金属网 铺设钢筋梯子梁 钢带 26 27 28 顶板 煤矿用气动动锚杆钻机 四锚杆 锚索拉拔力试验 1 试验目的锚杆拉拔力试验的目的是判定巷道围岩的可锚性 评价锚杆 树脂 围岩锚固系统的性能和锚杆的锚固力 试验必须在现场进行 使用的材料和设备与巷道正常支护相同 2 试验工具和设备试验的工具与设备主要有 a 锚杆拉力计 量程 180kN 分辨率 1 0kN b 钻孔机具 3 准备工作3 1 地点的选择试验地点应尽量靠近掘进工作面 围岩较平整 未发生脱落 片帮等现象 试验锚杆应避开钢带 钢筋梯 安装 距邻近锚杆不小于300mm 3 2 锚杆 锚固剂试验用锚杆的表面无锈 油 漆或其他污染物 树脂锚固剂按设计选用 29 3 3钻孔用锚杆钻机在选择的地点钻孔 试验前测量钻孔直径 锚杆直径 树脂直径 3 4锚杆安装 1 将树脂锚固剂放入孔中 用锚杆将其慢慢推倒孔底 2 用锚杆钻机将锚杆旋转边推进到孔底 然后再旋转5s 10s停止 3 等待30s后 退下锚杆钻机 4 做好标记 以备试验 4 拉拔力试验拉拔试验在锚杆安装后0 5h 4 0h进行 时间过短影响锚固剂固化后的强度 时间过长则因巷道围岩发生变形影响测量结果 按图 33页 所示安设仪器 确保锚杆拉力计油缸的中心线与锚杆轴线重合 试验前 检查手动泵的油量和各连接部位是否牢固 确认无误后再进行试验 试验由两人完成 一人加载 一人记录 见表 试验时应缓慢均匀地操作手动泵压杆 当锚杆出现明显位移时 停止加压 记录锚杆拉力计此时的读数 即为拉拔试验值 30 5 锚杆拉拔测试要求煤巷每300根锚杆或掘进100米巷道 抽试三组锚杆 其中每组顶锚杆1根 帮锚杆2根 并相应做锚索预紧力试验一组 试验两根锚索 试验要求 1 检测部位顶部锚杆 18mm阻尼式螺帽型单向左旋式螺纹钢锚杆 拉拔力大于90kN 2 检测部位帮部锚杆 16mm阻尼式螺帽型单向左旋式鱼尾纹锚杆 拉拔力大于70kN 18mm全螺纹玻璃锚杆 拉拔力大于70kN 6 注意事项6 1锚杆拉拔计在试验过程中应固定牢靠 6 2锚杆拉拔时应缓慢地逐级均匀加载 直到锚杆滑动或杆体破坏为止 并作详细记录 6 3拉拔锚杆时 拉拔装置下方和两侧不得站人 6 4拉拔时专人监视顶板 以保证操作人员安全 6 5测试锚杆按规定比例测试 选择好测试点 不能做破坏性试验 6 6拉拔力合格的锚杆要挂好合格标签 如发现不合格的锚杆要按规定补打 在进行测试 6 7拉拔时严禁有人通过 两边放好警戒 以防止工具落伤人 6 8测试后要将锚杆螺母拧紧 保管好设备 31 监测内容 32 33 锚杆拉拔力试验记录表 34 100 N M 120 N M 35 36 37 安装顶板锚索1 顶板良好时 迎头锚索及时跟紧 2 安装顶板锚索打设顶板眼 采用 28 合金钢钻头 施工锚索眼深度为6750 6850mm 锚索直径为15 24 打眼后先用锚索插入孔内试探孔深是否符合要求 孔深不够时 须加深至设计要求为止 送树脂药卷 向孔内先后装入2支CK2360和2支Z2340树脂药卷 用钢绞线慢慢将树脂药卷推入孔底 搅拌树脂 用搅拌接头将锚杆钻机与锚索连接起来 然后升起钻机推进钢绞线 边搅拌边推进 直至将锚索推入