锚杆支护杜家村PPT课件

精品课件 1 巷道支护座谈会 中国矿业大学 北京 2 精品课件 座谈会提纲 煤炭行业形势支护概论矿压观测理论杜家村煤矿煤巷锚杆支护设计 3 精品课件 矿压观测理论 一 矿压观测的目的 1 掌握巷道围岩动态及其规律性 为巷道支护进行日常动态化管理提供科学依据 2 为检验支护结构 设计参数及施工工艺的合理性 修改 优化支护参数和合理确定二次支护时间提供科学依据 3 监控巷道支护的施工质量 对支护状况进行跟踪反馈和预测 及时发现工程隐患 以保证施工安全和软岩巷道稳定 4 为其它类似工程的设计与施工提供全面的参考依据 5 通过监测资料 可作为判断巷道工程的质量检查和验收的标准 4 精品课件 矿压观测理论 二 矿压观测的内容 1 巷道表面位移观测通过巷道表面位移观测数据可较好地判定巷道围岩的运动情况 分析围岩是否进入稳定状态 巷道表面位移监测包括两帮相对移近 顶底板相对移近 顶板下沉 底臌四项内容 5 精品课件 矿压观测理论 2 巷道顶板离层的监测顶板失稳往往造成冒顶事故 顶板的稳定性是各类巷道围岩稳定性判定的核心 在锚网支护巷道中更是如此 为此 在本巷道支护工程中 要及时掌握巷道顶板的在锚固范围之内与锚固范围之外的离层情况 以及早发现顶板失稳征兆 避免冒顶事故发生 同时 为完善支护参数提供依据 6 精品课件 矿压观测理论 3 锚杆受力监测锚杆受力监测通常指的是锚杆锚固力监测和锚杆载荷监测 通过仪器监测锚杆的受力情况 以及时了解锚杆的工作状态 4 围岩深部位移监测围岩深部位移测量主要是监测巷道在掘进和受采动影响的整个服务期间内深部围岩变形随时间的变化情况 7 精品课件 矿压观测理论 围岩深部位移测量的目的是了解巷道围岩各部分不同深度的位移 岩层弱化和破坏的范围 离层情况 塑性区 破碎区的分布等 并判断锚杆与围岩之间是否发生脱离 锚杆应变是否超过极限应变量 为修改锚杆支护设计提供依据 8 精品课件 矿压观测理论 三 矿压观测仪器和方法 1 测站布置巷道表面位移观测 巷道顶板离层的监测和围岩深部位移的监测每隔30米设一个测站 锚杆载荷监测每隔60米设一个测站 测站的布设应紧跟迎头 上图中所有测站 测站1 2n 1 均为巷道表面位移观测 顶板离层监测和围岩深部位移测站 测站1 测站3 测站2n 1 测站2n 1为锚杆载荷监测测站 9 精品课件 矿压观测理论 2 巷道围岩表面位移观测用钢卷尺和塔尺分别测量各测点到基准点的距离 两测点相邻两次测试数据的差值即为两点相对移近 以此累加相邻两次测试数据的差值即可得两点相对总移近量 测量精度0 1mm 巷道表面位移测点布置示意图 巷道刚掘进时 每天都必须进行日常观测 每次观测数据需要做好记录表 及时整理 并根据观测结果提出相关建议 每天观测记录及分析应及时上报有关人员 10 精品课件 矿压观测理论 3 巷道顶板离层监测在巷道表面位移观测断面顶板中部安装1套顶板离层指示仪 顶板离层仪布置示意图 监测仪器采用目前现场应用最为广泛的LBY 3型顶板离层指示仪 顶板离层指示仪主要用以监测锚杆支护巷道顶板两个范 锚固范围以内和锚固范围以外 的离层值 它主要由基点锚头 测绳 套管 外测筒与内测筒组成 安装时将深基点锚头固定在深部稳定基岩内 浅基点固定在锚杆端部位置 11 精品课件 矿压观测理论 4 锚杆受力监测锚杆载荷的监测是通过锚杆测力计 锚杆液压枕 来观测 锚杆测力计对锚杆进行的是无损伤检测 安装时 把压力盒套在锚杆垫板 托盘 和外锚固端的螺母之间 即可以检测锚杆工作时轴向力变化情况 使用时要首先对锚杆施加预应力 记下压力盒指示的压力值 此后定时读取压力值 获取锚杆压力与时间变化的关系 锚杆测力计布置示意图 12 精品课件 矿压观测理论 四 观测数据的处理 1 表面位移观测数据处理现场量测的数据每天由矿压观测组及时整理 并绘制出位移 时间曲线 U t曲线 和位移 距离曲线 U D曲线 在位移 时间曲线中 曲线的时间横坐标下应注明开挖工作面距量测断面的距离 每天将观测结果及曲线图汇总报有关人员 13 精品课件 矿压观测理论 2 顶板离层观测数据处理锚固范围之内的离层值 s内 和顶板总离层值 s 可直接从测筒上读出 锚固范围之外的离层值 s外 为顶板总离层值 s 与锚固范围之内的离层值 s内 之差 每天将观测结果 绘制成监测结果曲线 根据曲线变化 判断顶板离层情况 顶板离临界层值初步确定为100mm 及早发现顶板失稳征兆 每天将观测结果及曲线图汇总报有关人员 14 精品课件 矿压观测理论 3 锚杆锚固力观测数据处理根据支护设计参数 将支护断面内锚杆编号 进行监测 监测数据结果整理 填入表格 对达不到要求的 要继续抽查该排临近锚杆 同时分析原因 并补打锚杆 每天将观测结果汇总报有关人员 15 精品课件 矿压观测理论 四 锚杆荷载观测数据处理将观测数据记录 并填入表格 绘制观测数据曲线 根据观测曲线分析锚杆工作时轴向力大小以检验单根锚杆的抗拉强度设计值 锚杆支护强度设计是否合理 并依此优化设计方案 每天将观测结果及曲线图汇总报有关人员 16 精品课件 杜家村煤矿煤巷锚杆支护设计 一 上顺槽设计断面 梯形方案 17 精品课件 杜家村煤矿煤巷锚杆支护设计 切圆拱形方案 18 精品课件 杜家村煤矿煤巷锚杆支护设计 上顺槽支护方案比较1 巷道净断面面积方案一为直角梯形断面 巷道净断面面积为3 1 3 3 10 23m2 方案二为切圆拱形断面 巷道净断面面积为10 8m2 两种方案均能满足通风的需求 19 精品课件 杜家村煤矿煤巷锚杆支护设计 2 材料消耗量两种巷道所打的锚杆排距相同 梯形巷道每排打13根 切圆拱形巷道每排打13根 两种方案使用锚杆根数相同 所打的锚索根数相同 但切圆拱形巷道左端所打锚索太长 相对来说方案一锚索用量较小 梯形巷道断面周长10 1m 切圆拱巷道断面周长9 2m 因此铁丝网用量方案二较小 20 精品课件 杜家村煤矿煤巷锚杆支护设计 3 技术比较方案一巷道顶部基本沿煤层层理方向 锚杆受力方向与岩层层理基本垂直 锚索也全打到岩层 较好的起到的悬吊和组合梁的作用 方案二中拱形部分表面与煤层称现多角度相交的情况 可能会引起煤层的较大程度的破坏 左半部分的锚杆沿煤层的层理方向打 已经基本失去了锚杆支护起到的悬吊 组合梁的作用 另外 左部锚索由于只能沿径向偏移一定的角度 势必会照成拱形部分沿轴向的拉力 而这是巷道支护中最忌讳的 21 精品课件 杜家村煤矿煤巷锚杆支护设计 4 施工难易程度按方案一施工时 只要确定好两帮的高度和保持巷道底板的水平 顶部的倾斜度就能很好的掘出 按方案二施工时 不仅要确定好两帮的高度和保持底板的水平 还要找出圆弧的圆心以确定掘进机摇臂摆动 另外 方案二打锚索时在弧面不好确定偏移的角度 22 精品课件 杜家村煤矿煤巷锚杆支护设计 总体比较来看 虽然拱形断面使用的锚杆和金属网较少 掘进量也小些 但在技术方面和施工时存在较大的劣势甚至弊端 为了贯彻一切安全为先的原则 决定选择方案一进行施工 如果现场需要 也可按方案二施工进行试验 通过支护效果和矿压观测数据再进行进一步的优化设计 23 精品课件 杜家村煤矿煤巷锚杆支护设计 二 下顺槽设计断面 完全沿煤层顶板 24 精品课件 杜家村煤矿煤巷锚杆支护设计 顶板托楔体煤 25 精品课件 杜家村煤矿煤巷锚杆支护设计 顶板留角煤 26 精品课件 杜家村煤矿煤巷锚杆支护设计 下顺槽支护方案比较1 巷道净断面面积方案一为直角梯形断面 巷道净断面面积为3 7 4 0 14 8m2 方案二为托楔体煤梯形断面 巷道净断面面积3 6 4 0 14 48m2 方案三为留三角煤特殊断面 净断面面积11 56m2 三种方案均能满足通风的需求 27 精品课件 杜家村煤矿煤巷锚杆支护设计 2 材料消耗量两种巷道所打的锚杆 方案一梯形巷道每排打17根 方案二梯形巷道每排打15根 方案三巷道每排打15根 两种方案使用锚杆根数不尽相同 但所打的锚索根数也不尽相同 相对来说方案三锚索用量较小 但要打特殊托盘的锚杆 方案二梯形巷道断面周长较小 因此铁丝网用量方案二较小 28 精品课件 杜家村煤矿煤巷锚杆支护设计 3 技术比较方案一巷道顶部基本沿岩层层理方向 锚杆受力方向与岩层层理基本垂直 锚索也全打到岩层 较好的起到的悬吊和组合梁的作用 但左上部的尖角会引起应力集中 方案二中部分表面锚杆与煤层呈现一定角度相交的情况 锚杆托少量顶煤 锚杆进入岩层的部分减少 支护效果理应较方案一差 方案三采用直角梯形和拱形断面相结合的方法留三角煤 减少了掘进量和应力集中 因此 从技术方面看 方案三较另两种方案好 29 精品课件 杜家村煤矿煤巷锚杆支护设计 4 施工难易程度按方案一施工时 直接沿顶板掘进 但打锚杆和挂网时会遇到困难 首先左侧顶板高度太大 工人施工困难 左侧顶部的尖角对打锚杆也极为不利 按方案二施工时 只要确定好两帮的高度和保持巷道底板的水平 顶部的倾斜度就能很好的掘出 打锚杆和挂网等工序也较方案一容易 按方案三施工时找到中部斜面和弧面的交点处较困难 要求掘进机司