煤矿锚杆(索)支护理论.ppt

1、煤矿锚固件(索)支护理论，1、锚固件支护构件的作用，2、3、4、CONTENT，锚固件支护的加强作用，现有锚固件支护理论，锚固件支护作用反应历程，锚固件支护构件的作用，1、锚固件杆体作用锚杆构件的作用，1、 锚固件杆体的作用、拉伸作用、锚固件杆体能够承受的拉伸载荷：式中的P-锚固件拉伸载荷、n d-锚固件直径、mm； b-锚固件钢材的极限拉伸强度，MPa。 抗剪作用，锚固件杆体可承受的抗剪负荷：式中的Q-锚固件抗剪负荷，n b-锚固件钢材抗剪强度，MPa。锚固件通讯端口部件的作用，1、锚固件杆体的作用，表1常用锚固件钢材的极限拉伸强度，表2常用锚固件铁元素筋的抗剪强度，锚定支撑部件的作用，1、

2、锚定托盘的作用，通过对螺母施加一定的扭矩将托盘按压在巷道表面，对锚定施加作用力， 向锚固件周围的煤扩散作用力，围岩变形使载荷作用于承受板，通过承受板将载荷传递给锚固件杆体，增大锚固件的工作阻力，锚固件对围岩变形的控制作用发挥在一盏茶上。 注：调色盘的力学性能必须符合锚固件杆体的性能，才能一盏茶地发挥锚固件的支护作用.锚固件通讯端口部件的作用、1、锚固件调色盘的作用、无调色盘时，锚固件轴向力在巷道表面为0，在一定深度达到最大值，剪切力在轴向力最大为0调色盘时，由于锚固件的作用力和围岩通过托盘作用于锚杆体的力，锚轴向力在巷道表面达到一定值，并锚轴向力最大轴向力、轴向力、切应力、切应力、(a )无调

3、色盘、(b )调色盘、锚固件支承部件的作用、1、具有锚固件剂的作用、粘接作用，锚固件剂与杆体、锚固件剂与钻孔壁的粘接应力均匀分布在锚固件长度内的锚固件拉拔力，式中的P-锚拉拔力，kN； l-锚固件长，m； 1-锚固件剂与杆间的粘接强度、MPa； 2-锚固件剂与孔壁间的粘接强度、MPa； d-锚固件径、mm； D-钻头直径，毫米。 实际工作情况下粘结应力的分布与挖墙脚试验时有很大差异，其影响因素有锚固件剂的性能、围岩的性质、钻头直径和粗糙度、锚固件直径和粗糙度、钻头和锚固件直径等。 考虑到锚固件支撑件的作用、1、锚固件剂的作用、粘接作用、实际工作状态，杆锚固件段剪切应力分布为负指数曲线：轴向力为

4、负指数分布：图3锚固件段粘接应力分布，图4挖墙脚力的杆体分布，锚固件支撑件的作用， l-锚固件长度，毫米。 式中(x)-来自锚固件开始端x的锚固件剂作用于杆表面的粘接应力、MPa； d杆径、mm； 电杆弹性模数、MPa； c-积分常数K-剪切刚度、MPa； K1-锚固件剂的剪切刚性、MPa； K2-围岩的剪切刚度，MPa。锚固件通讯端口部件的作用、1、锚固件剂的作用、拉伸和剪切作用、我国树脂锚固件剂的极限拉伸强度和抗剪强度分别可达11.5MPa、35MPa。 锚固件剂可以提供抗张力和一定的抗剪力。端部锚固件和全长锚固件的不同，图5的端部锚固件和全长锚固件的锚固件作用的不同，锚固件部件的作用，1

5、，锚固件剂的作用，端部锚固件和全长锚的不同，端部锚、全长锚、锚剂的作用给予粘结力，除锚端外，沿长度均匀锚的抗剪能力对岩层有较大的错误锚固件剂的作用是将锚固件粘在孔壁上，使锚固件随着岩层的移动而受到拉力的岩层一旦偏离，就与杆体一起发挥抗剪作用，阻止岩层的折动。 在杆体各部应力应变相等的锚固件范围内，任何部位的岩层的离层均均匀地分散在杆体整体的长度上，杆体受到的力对围岩的变形和离层不敏感，支撑刚性低。 全长锚固件锚固件应力应变在锚固件纵向分布极不均匀，杆体对受力对围岩变形和离层敏感，支护刚度高。锚固件通讯端口部件的作用、1、钢带的作用、锚固件作用力和工作阻力扩散作用、巷道表面的保护和围岩应力状态的

6、改善作用、锚固件受力的均衡和整体的保护作用、锚固件萨通讯端口部件的作用、1、钢带的作用、钢带受到均布载荷q，受力和变形形式如下： a-锚固件间距，m； f-钢带挠曲、mm； E-钢带弹性模数、MPa； 分析I-钢带惯性矩、m4、钢带所受到的力的简化模型，将两根锚固件间的钢带区段作为简支梁。 图6钢带受力简化模型，锚固件支撑元件作用，1、网作用，保持锚固件间围岩，防止碎裂岩块崩塌。紧贴巷道表面，提供一定的支护力，在一定程度上改善岩层受力的云同步中，将锚固件间的岩层荷载传递至锚固件，形成整体支护系统。 既能有效地控制巷道浅部围岩的变形和破坏，又对深部围岩具有良好的支护作用。 图7铁丝网作用示意图，

7、锚固件通讯端口增强作用，2、锚固件增强萨斯通讯端口强度，锚固件增强作用增强锚固件体变形弹性模数增加值：公式中Em-锚固件体变形弹性模量增加值，MPa； Eb -钢材的弹性模数、MPa； a1、a2-锚固件之间的列距离，m。 对于变形率超过1000MPa的岩石，提高杆体的变形率的效果不明显，在锚固件的加强作用、2、锚固件提供的支撑强度、锚固件提供的支撑强度m :下述表3为锚固件间、列距离0.8m0.8m的条件下，材质、直径不同的杆体的支撑强度， 表3锚固件的支撑强度、锚固件的支撑的加强作用、2、锚固件提供的支撑强度，由摩尔强度理论可知，岩石强度与其承受的周压的关系如下：式中1-岩石强度、MPa；

8、 3-周压、MPa； 岩石内摩擦角，()； c-岩石粘合力，MPa。 围压越高岩石强度越大。 对于中强度岩石(单轴抗压强度超过30MPa )，锚固件通讯端口在岩石破坏前后对强度影响不大的煤体影响显着。锚固件通讯端口的增强作用、2、锚固件提供的通讯端口强度，如图8所示，使锚固件在岩石屈服后的强度增加，使岩石破坏得到缓和。 图8的锚固件前后的岩体强度曲线、锚固件通讯端口的增强作用、2、对锚固件的不连续面的增强作用，如图9所示，假定安装由平面节理切断的2块分离岩块中的1块锚固件。 岩块相对位移时，杆体承受负荷。图9的锚固件增强节理面模型、锚固件通讯端口的增强作用、2、对锚固件的不连续面的增强作用、位

9、移u的成分：式中un-法线位移量、mm； ut-切线位移量、mm； 位移矢量和节理面之间的角度()。 在杆体和节理的升交点中，位移对杆体的作用力为p。 杆体受力成分：式中PN-杆体轴向成分、kN； pt杆相切成分，kN。锚固件通讯端口的增强作用、2、锚固件对不连续面的增强作用、杆体提供的节理切线阻力：式中-杆体轴向和节理法线方向的夹角()； 节理面的内摩擦角()。锚固件通讯端口的增强作用、2、锚固件对不连续面的增强作用，是在非常坚硬的岩石中，节理、杆体相交处的剪切应力和抗拉应力所产生的破坏(图(a ) )； 在软岩石中，杆体中2个塑性弯曲在节理的两侧对称出现。 弯曲期间，倾斜度变大。 破坏主要

10、是由于抗拉应力(图(b ) )。 在这种情况下，取而代之。图10的锚固件增强节理面破坏类型、锚固件支撑的增强作用、2、锚固件对不连续面的增强作用，经过理论分析，杆体作用可以表示为：式中FT-杆体所提供的节理切向阻力、kN P0-杆体的拉伸屈服力、kN； a、b-依赖于岩石抗压强度等系数。 大量实验结果表明，F.Pellet获得了如下经验方程：本质：通过锚固件提供的轴向力和切向力，提高不连续面的抗剪强度，提高阻止不连续面移动和滑动的结构面强度，从而提高节理岩体整体的强度、完全性和稳定性。 目前的锚固件萨通讯端口理论是，3、悬挂理论、锚固件萨通讯端口的作用是将顶板下部不稳定的岩层悬挂在上部稳定的岩

11、层上，以提高软弱岩层的稳定性。图11的锚固件萨通讯端口的悬挂作用，对现有的锚固件萨通讯端口理论的评论，3，悬挂理论，存在问题，锚固件承受的力只有在松散或不稳定的岩层完全脱离稳定的岩层时才等于破碎岩层的重量，该条件在井下巷道不太常见。 设置锚固件后，由于岩层的变形和离层，锚固件受到的不是破碎岩层的重量，而是较大的力。 围岩的自承能力没有得到考虑。 如果围岩松软、巷道宽度大，则锚固件难以锚固件到上部稳定的岩层或自然平衡拱中，悬挂理论不适用。 目前对锚固件萨通讯端口理论的回顾，3、组合梁理论、组合梁理论适用于层状岩层。 对于端部的锚固件锚固件，其所提供的轴向力约束了岩层离层，增大了各岩层之间的摩擦力

12、，对于锚固件杆体所提供的剪断力和阻止岩层间相对滑动的全长锚固件锚固件，锚固件和锚固件剂共同作用，明显改善了锚固件受力的状况，增加了顶板离层和水平偏移的控制能力、图12锚固件传感器通讯端口的集合南朝梁作用、现有锚固件传感器通讯端口理论述评、3、集合梁理论、集合南朝梁受到的最大抗拉应力和重叠南朝梁受到的最大拉伸应力比：式中max、c、max、l-集合梁和重叠梁受到的最大拉伸应力、MPa； hi-各层摇滾乐光束的厚度、m； n-岩层总数。集合南朝梁的最大弯曲变形：式中W-集合南朝梁自重、MN/m2； B-车道摇镜头，m； t-集合南朝梁高度，m； 电子岩石弹性模数，MPa。 现有的锚固件通讯端口理论

13、评述，3、组合梁理论、存在问题，认为难以确定组合梁的有效组合厚度的水平应力对组合梁的强度、稳定性及锚固件载荷的作用，仅适用于层合顶板，且只考虑锚固件对离层及折变的约束作用，锚固件对岩体强度的变形率及应力分布现有的锚固件通讯端口理论是，3、加强拱度理论，在软弱、松散、破碎的岩层上安装锚固件，只要间隔一盏茶小，各锚固件形成的压缩应力圆锥体相互重叠。 能制造均匀的压缩带，承受上部破碎岩石的负荷。 锚固件通讯端口的作用是形成较大厚度强度的加固拱。图13的锚固件萨通讯端口的加拱作用，现有的锚固件萨通讯端口理论评述，3、加拱理论，存在问题，但通过简单脚丫子各锚固件的萨通讯端口作用，得到萨通讯端口系统的整体

14、负荷结构，并缺乏对固岩体力学特性与影响因素的深入研究。 有关加固拱桥厚度的影响因素很多，很难更准确地估计。 目前的锚固件通讯端口理论包括，3，最大水平应力理论，岩层中的水平应力往往大于垂直应力，并且水平应力具有明显的方向性，最大水平主应力明显高于最小水平主应力。 澳大利亚学者W.J.Gale提出，巷道天花板的变形和稳定性主要受水平应力的影响。 其特点是巷道轴线与最大水平主应力平行，巷道受到水平应力的影响最小，有利于顶板的稳定；巷道轴线与最大水平主应力垂直，巷道受到水平应力的影响最大，顶板的稳定性最差两者形成一定的夹角时，水平应力集中在巷道侧，顶板的变形和破坏现有锚固件萨通讯端口理论评述，3，最

15、大水平应力理论，图14水平应力方向对巷道变形与破坏的影响，现有锚固件萨通讯端口理论评述，3，围岩松动圈萨通讯端口理论，围岩松动圈：巷道开挖后，围岩应力超过围岩强度时围岩出现新裂缝， 根据其分布区域与圆形或椭圆形相似的围岩防松环理论，锚固件喷雾器的保护反应历程为：小防松环(防松环的厚度小于400mm )，锚固件保护不明确，只进行喷射混凝土保护的中防松环(厚度在4001500mm之间) 采用悬挂理论对锚固件残奥仪进行了修订，悬挂点位于松动圈外的大松动圈(厚度超过1500mm )，锚固件作用对松动圈内破裂围岩具有约束力，恢复至接近原岩的强度，具有收缩性，采用加固拱理论对锚固件传感器通讯端口残奥仪进行

16、了修订。 目前的锚固件萨通讯端口理论、3、围岩强度强化理论，是由我国萩名矿压专门人才侯朝炯提出的，要点锚固件萨通讯端口的实质是锚固件与锚固件区域岩体相互作用构成锚固件体，并形成统一的承载结构。 锚固件通讯端口提高了锚固件体力学残奥表，在能改善被锚固件体力学性能的巷道围岩中存在破碎区、塑性区、弹性区，锚固件锚固件区域的岩体峰强度、峰后强度及残馀强度都增强了的锚固件改变了围岩的应力状态，增加了围压， 提高围岩自承能力，改善巷道支护状态围岩锚固件体强度提高，减小巷道周边破碎区、塑性区范围和巷道表面位移，控制围岩破碎区、塑性区发展. 目前的锚固件通讯端口理论是，3、围岩强度强化理论，为了解释锚固件对岩

17、体的加强作用，引入了强化系数：锚固件体强度与未锚固件岩体强度之比。 锚固件体极限强度强化系数Kj、锚固件体的残馀强度强化系数Kc、式中的1-锚固件体的极限抗压强度、MPa； c-未锚固件岩体的极限抗压强度，MPa。 式中1-锚固件体的残馀抗压强度、MPa； c-未锚固件岩体的残馀抗压强度，MPa。 与没有锚固件的情况相比，锚固件体的强度经常提高，随着锚固件密度的增加，锚固件体的强化系数也增加。 在锚固件强度的时间节点中，对锚固件残馀强度的加强作用大于对极限强度的强化，在控制破碎区围岩变形、保持其稳定性方面发挥重要作用。锚固件笹通讯端口作用机理分析、4、锚固件笹通讯端口对围岩强度、围岩结构和围岩

18、应力的作用、锚固件笹通讯端口对围岩强度的影响：改善发生塑性形变和破碎的煤岩力学性质，提高屈服后强度， 改变屈服后煤岩变形特性的锚固件通讯端口对围岩结构的影响：锚固件提供的轴向力和切向力，提高了不连续面抗剪强度，提高了阻止不连续面移动和折动的结构面强度，提高了节理煤岩体的整体强度、完全性和稳定性的锚固件支撑对围岩应力分布的影响：介由锚对围岩施加一定的压缩应力关于拉伸区域，抵消一部分抗拉应力，对于提高围岩拉伸能力的剪切区域，通过压缩应力产生的摩擦力，提高围岩的剪切阻力。锚固件萨通讯端口作用反应历程分析、4、影响锚固件萨通讯端口效果的重要因素分析、提高萨通讯端口刚度的途径是通过对锚固件及时施加较大作用力，并通过调色盘、钢带等构件实现作用力扩散的长锚杆或全长锚杆，使杆体达到围岩离层、极抗错动提高巷道支护效果的关键在于提高锚固件支护系统的刚性。锚固件通讯端口作用机理分析、四、锚固件通讯端口作用机理分析、锚固件作用力作用理论分析、以层状顶板为例对锚固件作用力的作用进行了分析。、图15层状顶