毕业设计--煤巷锚杆支护技术的研究及应用

《毕业设计--煤巷锚杆支护技术的研究及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、毕业设计第102页煤巷锚杆支护技术的研究及应用摘要：锚杆支护因其技术经济的优越性，成为煤巷支护改革的发展方向，是煤矿实现高产高效生产必不可少的关键技术之一。关键词：锚杆支护;支护理论;煤巷1引言随着矿井产量和效率的不断提高，要求的巷道断面越来越大，成巷速度越来越快，传统的棚式支护越来越不能满足生产需要。近年来，煤巷锚杆支护技术发展极为迅速。与棚式支架支护相比，锚杆支护显著提高了巷道支护效果，降低了巷道支护成本，减轻了工人劳动强度。更重要的是，锚杆支护大大简化了采煤工作面端头支护和超前支护工艺，改

2、善了作业环境，保证了安全生产，为采煤工作面的快速推进创造了良好条件。目前，锚杆支护技术已在国内外得到普遍应用，是煤矿实现高产高效生产必不可少的关键技术之一。从1996年开始，我国在引进、吸收、消化国外先进技术经验的基础上，结合我国煤矿具体情况，经过大规模研究和试验，初步形成了适合我国煤矿条件的煤巷锚杆支护成套装备和技术。放顶煤工作面沿底板掘进的顶煤巷道锚杆支护技术、冲击地压及破碎顶板锚杆支护技术等重点项目的顺利完成，成功地解决了困难回采巷道支护问题，显著扩大了锚杆支护的使用范围。例如，邢台矿区采

3、用高强度锚杆支护系统和小孔径锚索支护技术，有效地控制了煤顶巷道和复合顶板巷道围岩的强烈变形，保持了巷道的稳定性，取得了显著的技术经济效益；兖州矿区采用高强度锚杆支护系统成功地解决了煤顶巷道支护难题，不仅支护效果好，技术经济效益显著，而且解决了以前采用棚式支架出现的煤层自燃等问题；新汶矿区冲击地压和破碎顶板条件下的巷道维护十分困难，采用高强度锚杆支护后，巷道围岩的强烈变形得到有效控制，稳定性得到可靠保证，而且显著降低了巷道支护和维修费用。毕业设计第102页1998年以来，煤巷锚杆支护技术又有了新的

4、发展。例如，潞安常村煤矿采用新型的小孔径树脂注浆联合锚固预应力锚索和高强度锚杆组合支护系统，成功地支护加固了多条大断面、围岩松软破碎、受地质构造和小煤柱影响的困难巷道，在没有影响矿井正常生产的条件下，保证了巷道安全状况，同时节约了大量支护费用；西山矿区在原有锚杆支护技术的基础上，又与科研院所合作进行了全面、系统的开发研究，形成了西山矿区煤巷锚杆支护成套技术，解决了复合顶板巷道、近距离煤层巷道等多个支护难题，每年节约上千万元的支护费用；阳泉矿区集中精力进行了综采放顶煤回采巷道锚杆支护技术攻关，不仅

5、圆满解决了顶煤巷道支护难题，而且取消或简化了工作面超前支护和端头支护，显著提高了采煤工作面的推进速度；兖州矿区采用高强度锚杆与锚索成功地支护了综采放顶煤沿空掘巷支护难题，进一步扩大了锚杆支护技术的使用范围。2煤巷锚杆支护技术2.1锚杆支护理论完善的锚杆支护理论是正确设计锚杆支护参数的基础，随着煤巷锚杆支护技术在我国的应用，近年来，锚杆支护理论研究有了进一步的发展，基于高预应力锚杆的应用，本文提出了基于高水平地应力的“刚性梁”理论及基于高垂直地应力的“刚性”墙理论。2.1.1现有锚杆支护理论(1)

6、悬吊理论悬吊理论对锚杆支护机理作出了最朴素的解释：锚杆的作用在于将下位松软和/或破碎岩层悬吊于上位坚硬岩层。对于在巷道顶板一定范围内存在坚硬岩层时，采用悬吊理论进行锚杆支护设计是完全可行的，也是最简单、最经济的方法。(2)组合梁理论组合梁理论是从经典的材料力学中借用而来的。在美国七十年代无拉力全长胶结锚杆盛行时，组合梁理论被广泛用来解释锚杆的支护机理，其主要要点是：锚杆将各个薄的岩石分层贯穿在一起形成一个厚的组合梁，薄的岩石分层能独立抗拒的拉应力较小，而厚的组合梁抗拉强度大大提高。在锚杆与岩石层

7、面横交处，锚杆与胶结物一起共同阻止岩层沿层理面的水平错动。材料力学中的组合梁理论本身不考虑水平侧压的影响，而只考虑垂直载荷。(3)组合拱理论毕业设计第102页组合拱理论认为：在拱形巷道围岩的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，只要锚杆间距足够小，各个锚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(亦称组合拱或压缩拱)，这个承压拱可以承受其上部破碎岩石施加的径向载荷。在承压拱内的岩石径向及切向均受压，处于三向应力状态

8、，其围岩强度得到提高，支撑能力也相应加大。因此，锚杆支护的关键在于获取较大的承压拱厚度和较高的强度，其厚度越大，越有利于围岩的稳定和支撑能力的提高。组合拱理论在一定程度上揭示了锚杆支护的作用原理，在岩石或煤层拱形巷道中可以作为锚杆支护参数的设计依据。(1)围岩松动圈支护理论围岩松动圈理论认为：①地应力与围岩相互作用会产生围岩松动圈；②松动圈形成过程中产生的碎胀力及其所造成的有害变形是巷道支护的主要对象，松动圈尺寸越大，巷道收敛变形也越大，支护越困难。③依据松动圈的大小采用不同的原理设计锚杆支护。