煤矿巷道锚杆支护技术PPT学习教案

1、会计学1煤矿巷道煤矿巷道(hng do)锚杆支护技术锚杆支护技术第一页，共104页。展方向展方向第1页/共104页第二页，共104页。第2页/共104页第三页，共104页。第3页/共104页第四页，共104页。1.1 锚杆支护的优越性 与棚式支架(zhji)相比，锚杆支护具有显著的优越性。第4页/共104页第五页，共104页。第5页/共104页第六页，共104页。第6页/共104页第七页，共104页。道和全煤巷道发展综采放顶煤工作面要求回采巷道沿煤层底板掘进，巷道顶板是煤。随着(su zhe)综放开采技术的大面积推广，煤顶巷道所占的比重逐年增加。一般情况下，煤相对于岩石比较松软、破碎，显著增加

2、了巷道支护难度。此外对于特厚煤层开采和急倾斜煤层水平分层开采等条件，不仅巷道顶板与两帮为煤层，有时底板也是煤层，属全煤巷道，支护难度进一步加大。第7页/共104页第八页，共104页。第8页/共104页第九页，共104页。第9页/共104页第十页，共104页。第10页/共104页第十一页，共104页。（1）1950年1960年，锚杆型式主要是机械端部锚固锚杆，分楔缝式、倒楔式、涨壳式等。这类锚杆锚固力低，在不同岩层(yncng)中的锚固力变化大，支护刚度小，可靠性差，不宜在松软破碎的岩层(yncng)中使用。由于这些弊端，导致了英国、法国等国家在使用锚杆支护过程中出现过反复。如英国煤矿在1957

3、年使用了约50万根锚杆，法国煤矿用量也较大，但到20世纪60年代初，锚杆用量大幅度降低。第11页/共104页第十二页，共104页。第12页/共104页第十三页，共104页。第13页/共104页第十四页，共104页。第14页/共104页第十五页，共104页。第15页/共104页第十六页，共104页。目进行攻关，取得了一大批水平较高的科研成果，并应用于新汶、铁法、兖州、峰峰、淮南等多个矿区。基本上解决了一般(ybn)条件下的巷道支护问题。但对于困难条件，如复合顶板、破碎顶板、煤层顶板巷道，以及沿空掘巷、沿空留巷等，锚杆支护的可行性和适用性还没有得到深入细致的研究。第16页/共104页第十七页，共1

4、04页。第17页/共104页第十八页，共104页。第18页/共104页第十九页，共104页。第19页/共104页第二十页，共104页。松动破碎的岩层悬吊在自然平衡拱上 (图b)。第20页/共104页第二十一页，共104页。第21页/共104页第二十二页，共104页。从岩层受力考虑，锚杆将各个岩层夹紧形成组合梁，如图所示。组合梁厚度越大，梁的最大应变值越小。组合梁理论充分考虑了锚杆对离层及滑动的约束作用。第22页/共104页第二十三页，共104页。2.3 加固拱（岩梁）理论试验表明，在软弱、松散、破碎的岩层中安装锚杆，也可以形成一个承载(chngzi)结构。只要锚杆间距足够小，各根锚杆形成的压应

5、力圆锥体将相互重叠，就能在岩体中产生一个均匀压缩带（岩梁），它可以承受破坏区上部破碎岩石的载荷。第23页/共104页第二十四页，共104页。第24页/共104页第二十五页，共104页。第25页/共104页第二十六页，共104页。第26页/共104页第二十七页，共104页。第27页/共104页第二十八页，共104页。学性能；巷道围岩存在破碎区、塑性区、弹性区，锚杆锚固区域岩体的峰值强度、峰后强度及残余强度均能得到强化；锚杆支护可改变围岩的应力状态(zhungti)，增加围压，提高围岩的承载能力，改善巷道支护状况；围岩锚固体强度提高后，可减小巷道周围的破碎区、塑性区范围和巷道表面位移，控制围岩破碎

6、区、塑性区的发展，从而有利于巷道围岩的稳定。第28页/共104页第二十九页，共104页。第29页/共104页第三十页，共104页。第30页/共104页第三十一页，共104页。bdP42第31页/共104页第三十二页，共104页。bdQ42第32页/共104页第三十三页，共104页。及时支护作用；其二是围岩变形使载荷作用于托板上，通过托板将载荷传递到锚杆杆体，增大锚杆的工作阻力，充分发挥锚杆控制围岩变形的作用。第33页/共104页第三十四页，共104页。第34页/共104页第三十五页，共104页。这种简化的方法虽然计算简单，但不符合锚杆拉拔时黏结应力分布的实际情况。国内外学者做了大量研究与试验，

7、得出黏结应力分布的公式与曲线。)(DP21壁之间破坏发生在锚固剂与孔锚杆之间）（破坏发生在锚固剂与lldP第35页/共104页第三十六页，共104页。第36页/共104页第三十七页，共104页。第37页/共104页第三十八页，共104页。 (2)支护巷道表面和改善围岩应力状态作用。钢带对巷道表面提供支护，抑制浅部岩层离层、裂隙张开，保持围岩的完整性，减少岩层弯曲引起的拉伸破坏，改善岩层应力状态，防止锚杆间松动岩块掉落。(3)均衡锚杆受力和提高整体支护作用。钢带将数根锚杆连接在一起，可均衡锚杆受力，共同形成组合支护系统，提高整体支护能力。第38页/共104页第三十九页，共104页。第39页/共1

8、04页第四十页，共104页。(2)紧贴巷道表面，提供一定的支护力(已有的研究成果表明，我国现用菱形金属网，在保证施工质量的条件下，可提供0.01 MPa的支护力)，一定程度上改善巷道表面岩层受力状况。同时，将锚杆之间岩层的载荷传递给锚杆，形成整体支护系统。第40页/共104页第四十一页，共104页。第41页/共104页第四十二页，共104页。第42页/共104页第四十三页，共104页。（2）护理论，如悬吊理论、组合(zh)梁理论及加固拱理论，计算得出锚杆支护参数。由于各种支护理论都存在着一定的局限性和适用条件，而且很难比较准确、可靠地确定计算所需的一些参数。因此，依据理论计算所作的设计结果很多

9、情况下只能作为参考。第43页/共104页第四十四页，共104页。第44页/共104页第四十五页，共104页。设计经验是直接工程类比法应用成败的关键。直接类比的主要内容有：围岩物理力学性质： 包括巷道顶底板和两帮的物理力学参数、煤层赋存状态。巷道顶底板应取一定范围(fnwi)的岩层(如2倍巷道宽度)进行比较。物理性质包括岩性、矿物成分、密度、孔隙率、水理性质等内容。力学性质包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量、黏聚力、内摩擦角等诸多参数。其中，煤岩体的单轴抗压强度是最常用的力学指标。第45页/共104页第四十六页，共104页。第46页/共104页第四十七页，共104页。第47页/共104页第四十八页

10、，共104页。第48页/共104页第四十九页，共104页。第49页/共104页第五十页，共104页。第50页/共104页第五十一页，共104页。第51页/共104页第五十二页，共104页。第52页/共104页第五十三页，共104页。第53页/共104页第五十四页，共104页。第54页/共104页第五十五页，共104页。第55页/共104页第五十六页，共104页。巷道顶板(dngbn)锚杆基本支护形式与主要参数选择巷道类别巷道围岩稳定状况基本支护形式主要支护参数非常稳定整体砂岩、石灰岩类岩层：不支护不支护其它岩层：单体锚杆端锚:杆体直径：16mm杆体长度：1.61.8m间排距：0.81.2m设计

11、锚固力：6480kN稳定顶板较完整：单体锚杆顶板较破碎：锚杆+网端锚:杆体直径：1618mm杆体长度：1.62.0m间排距：0.81.0m设计锚固力：6480kN中等稳定顶板较完整：锚杆+钢筋梁，或桁架顶板较破碎：锚杆+W钢带（或钢筋梁）+网，或增加锚索桁架+网，或增加锚索端锚:杆体直径：1618mm杆体长度：1.62.2m间排距：0.61.0m设计锚固力：6480kN全长锚固:杆体直径：1822mm杆体长度：1.82.4m间排距：0.61.0m第56页/共104页第五十七页，共104页。巷道顶板锚杆基本(jbn)支护形式与主要参数选择(续表)不稳定锚杆+W钢带+网，或增加锚索桁架+网，或增加

12、锚索全长锚固:杆体直径：1822mm杆体长度：1.82.4m间排距：0.61.0m极不稳定1.顶板较完整：锚杆+金属可缩支架，或增加锚索1.顶板较破碎：锚杆+网+金属可缩支架，或增锚索1.底鼓严重：锚杆+环形可缩支架全长锚固:杆体直径：1824mm杆体长度：2.02.6m间排距：0.61.0m第57页/共104页第五十八页，共104页。第58页/共104页第五十九页，共104页。第59页/共104页第六十页，共104页。第60页/共104页第六十一页，共104页。第61页/共104页第六十二页，共104页。14Qd 2KLQa 第62页/共104页第六十三页，共104页。l自然平衡拱理论认为，

13、巷道(hng do)开掘后，围岩失去了层间联系。在上覆岩层压力作用下，浅部围岩发生破坏，而在深部一定范围内形成自然平衡拱。自然平衡拱以上的岩体是稳定的，锚杆的作用主要是防止破坏区围岩垮落。锚杆所需要的承载能力由破坏岩石的重量确定，而且与巷道(hng do)断面形状、尺寸、埋藏深度、采动影响程度、岩层倾角、强度、结构等有关。可见，自然平衡拱理论对锚杆支护作用的分析实质上是悬吊作用，并提供了计算围岩破坏范围的方法。第63页/共104页第六十四页，共104页。第64页/共104页第六十五页，共104页。第65页/共104页第六十六页，共104页。第66页/共104页第六十七页，共104页。第67页/

14、共104页第六十八页，共104页。22225. 0LqBtK1tqKBL125 . 0第68页/共104页第六十九页，共104页。第69页/共104页第七十页，共104页。第70页/共104页第七十一页，共104页。第71页/共104页第七十二页，共104页。第72页/共104页第七十三页，共104页。包括(boku)以下几方面：巷道围岩岩性和强度。包括(boku)煤层厚度、倾角、抗压强度；顶底板岩层分布，强度。地质构造和围岩结构。巷道周围比较大的地质构造，如断层、褶曲等的分布，对巷道的影响程度。巷道围岩中不连续面的分布状况，如分层厚度和节理裂隙间距的大小，不连续面的力学特性等。第73页/共1

15、04页第七十四页，共104页。第74页/共104页第七十五页，共104页。第75页/共104页第七十六页，共104页。（3） 锚杆支护需要(xyo)确定的主要参数l金属网形式(xngsh)、规格和强度；l锚索种类；l锚索几何参数(直径、长度)；l锚索力学参数(抗拉强度、延伸率)；l锚索密度，即锚索间、排距；l锚索安装角度；l锚索孔直径，锚固方式和锚固长度；l锚索预紧力；l锚索组合构件形式(xngsh)、规格和强度。第76页/共104页第七十七页，共104页。第77页/共104页第七十八页，共104页。第78页/共104页第七十九页，共104页。第79页/共104页第八十页，共104页。第80页

16、/共104页第八十一页，共104页。第81页/共104页第八十二页，共104页。第82页/共104页第八十三页，共104页。第83页/共104页第八十四页，共104页。第84页/共104页第八十五页，共104页。第85页/共104页第八十六页，共104页。第86页/共104页第八十七页，共104页。第87页/共104页第八十八页，共104页。第88页/共104页第八十九页，共104页。第89页/共104页第九十页，共104页。一是及时给锚杆施加较大的预紧力，并通过托板、钢带等构件实现预紧力有效扩散；二是采用加长锚固或全长锚固，使杆体对围岩离层、错动非常敏感，能及时抑制离层与错动的产生(chns

17、hng)。特别是锚杆的预紧力在支护系统中起决定性作用。第90页/共104页第九十一页，共104页。第91页/共104页第九十二页，共104页。高强度到高刚度、高预应力支护的跨越。第92页/共104页第九十三页，共104页。第93页/共104页第九十四页，共104页。越大，锚杆的工作阻力越高，但锚杆直径加大后，锚杆的材料成本亦随之加大，树脂药卷用量及成本则相应减少。锚杆全长锚固，且锚孔直径一定时，锚杆直径由14mm增加到22mm时，锚杆的锚固力可提高147%，而锚固成本仅增加13% 。因此(ync)，适当增加锚杆直径，在技术上、经济上是十分有利的。第94页/共104页第九十五页，共104页。第9

18、5页/共104页第九十六页，共104页。体及螺母的材质达不到标准要求或是尾部丝扣及螺母丝扣的精度和强度达不到标准要求，当巷道压力较大时，将从最薄弱的环节处破坏。二是焊接杆体的焊口及左旋麻花锚杆的挡圈焊口处破坏了杆体原来的韧性，杆体受拉时最易被损坏。应尽量不用焊接杆体，焊挡圈时不得烧坏杆体。（4）锚固构件强度低，与锚杆杆体强度和锚固力的设计不相适应。如托板、钢带（托梁）和网等。第96页/共104页第九十七页，共104页。拌中相当于在锚固剂配料中加入了粉尘和水，也会削弱锚固剂的强度。安装锚杆前应先清净孔内的粉尘和积水，以保证锚固剂的强度。（4）放错锚固剂顺序。有时锚杆采用加长锚固，分别采用不同反应速度的锚固剂，速度快的放在孔底，若安装时锚固剂放入的顺序不正确，将会导致锚杆安装不到底或没有充分搅拌而锚固剂已凝固，影响到锚固长度和锚固力。作业人员安装锚固剂时应认真负责，看清锚固剂的型号和速度标记。第97页/共104页第九十八页，共104页。第98页/共104页第九十九页，共104页。涌水量小于128mL/min时，树脂锚杆的锚固力均能达到120kN，但随着锚杆支护顶板淋水量的逐步增加，顶板锚杆锚固力逐渐下降，当钻孔(zun kn)的涌水量大于583 mL/min时，树脂锚杆的锚固