煤巷锚杆支护技术与机械化掘进课件.ppt

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1、煤巷锚杆支护技术与机械化掘进—653工程培训讲义绪论一、巷道支护在井工矿开采中的重要地位1、井下巷道是构成矿井生产系统的前提条件；2、巷道的稳定控制是保证矿井安全高效开采的保证；3、正确的支护理念和合理的支护形式及支护参数是实现巷道围岩稳定控制的决定性策略；二、支护理念和支护形式的转变巷道支护理念和支护形式的转变过程：由传统支护理念（被动支护）到现代支护理念（主动支护）的转变；对应之支护形式亦发生转变：棚式支护向锚杆支护的转变；1支护理念1）传统支护理念——被动支护：认为支护体被动承载，采用抵抗地压的方法控制围岩稳定；2）现代支护理念——主动支护：支护体

2、与围岩共同承载，支护体的主要作用是加固围岩，调动围岩的强度，相互协调作用抵抗地压；（亦即认为围岩是天然支架，目的是充分利用和发挥围岩的自承能力）2支护形式1）棚式支护：工字钢棚、木棚、U型钢棚、料石碹等；2）锚杆支护：以锚杆为基本支护构件的复合支护形式很多，如：锚杆-锚索支护、锚杆-锚索-网-喷支护、锚杆-锚索-金属网-W钢带（钢筋梯）支护等；3）复杂条件下的联合支护形式：锚网索+棚支护等；三、锚杆支护的优点目前，锚杆支护是各国煤矿巷道主要的支护形式之一。锚杆支护与传统支护相比较其优点：1）明显改善围岩应力状态；2）劳动强度低；3）支护成本低、维

3、护费用低；4）工序简单，掘进速度快；四、煤巷锚杆支护的发展历程及趋势发展历程：1国外：1）最早使用锚杆支护技术的国家是英国和德国。（1872年英国露天页岩矿用于边坡加固；1912年德国在井下使用锚杆支护技术；50年代以后，锚杆土木工程和地下工程得到广泛应用）2）美国是的锚杆支护技术一直处于世界领先水平；3）澳大利亚是使用锚杆支护技术比较先进和成熟的国家，推广全长树脂锚固锚杆，形成比较完善的锚杆支护体系和设计方法；4）国外锚杆支护技术的发展特点如下：a发展适合本国地质条件的锚杆支护类型；b锚杆向高强度发展；c建立了一整套合理的锚杆支护设计方法；d完善锚杆施工工

4、艺；e完善锚杆支护监测系统；2国内：我国1956年起，在岩巷中使用锚杆支护；60年代，在煤巷中开始使用锚杆支护；我国煤巷锚杆支护技术发展三个阶段：1）、起步阶段（60-80年代初期）：钢丝绳水泥砂浆锚杆、低强度楔缝式、水泥锚固剂端头锚固为代表。锚杆间没有托梁，相互间没有联系；2）、普通锚杆支护阶段（80年代中期-90年代中期）锚杆支护用于软岩巷道支护，进行公关和现场试验。以锚网和锚网梁组合锚杆支护技术为代表。锚固剂使用树脂锚固剂，锚固性能大大提高；锚杆直径小（14-16mm），支护强度低；在I-III类顶板条件下，形成适合我国的锚杆支护技术；3）、高强锚杆支

5、护阶段（95年至现在）对困难条件下锚杆支护技术进行公关。锚杆直径增大至20-22mm，使用螺纹钢锚杆。工程检测得到重视（离层监测、锚固力动态监测等）。发展趋势锚杆支护的安全性取决于：1）、围岩性质；2）、应力环境；3）、支护强度；为实现煤巷锚杆支护巷道的稳定，需进行以下几方面工作：a、设计前围岩状况调查；b、锚杆-锚索协调支护设计研究；c、经济安全型锚杆研制；d、冒顶危险性监测；第一章锚杆支护理论与设计方法第一节锚杆支护理论1锚杆支护理论锚杆的支护理论主要有：悬吊理论、组合梁理论、加固拱理论和最大水平应力理论。1）悬吊理论认为：锚杆支护的作用是将巷道顶板较弱

6、岩层悬吊在上部稳固的岩层上，增强较软弱岩层的稳定性。适用于锚杆锚固范围内具有稳定岩层的巷道顶板。2）组合梁理论认为：煤层顶板为层状顶板岩层时，锚杆将锚固范围内的岩层挤紧，增加层间摩擦力，防止层间滑动，避免离层现象，增强自承能力。3）加固拱（压缩拱）理论认为：在拱形巷道围岩破裂区安装预应力锚杆时，在杆体两端形成圆锥形分布的压应力，如果锚杆间距足够小，各个锚杆的压应力锥体相互交错，这样在巷道周围岩层中形成一种连续的压缩带（压缩拱）。4）最大水平应力理论认为：矿井的水平应力是垂直应力的1.3-2.0倍，水平应力具有明显的方向性，最大水平应力是最小水平应力的1.5-

7、2.5倍。巷道稳定性在于水平应力的影响：a与最大水平应力平行的巷道受水平应力的影响最小，巷道稳定性最好；b与最大水平应力呈锐角的相交的巷道，其顶板变形破坏偏向巷道某一帮；c与最大水平应力垂直的巷道，巷道稳定性最差；5）围岩强度强化理论该理论认为：（1）巷道锚杆支护的实质是锚杆与锚固区的岩体相互作用而组成锚固体，形成统一的承载结构；（2）锚杆提高了锚固体的力学参数E、C、Φ，改善了锚固体的力学性能；（3）锚固体的峰值强度和残余强度都得到强化。第二节煤巷锚杆支护的设计方法目前，煤巷锚杆参数设计方法可归纳为：1）理论计算法-以一定的支护理论为基础；应用岩石力学或荷

8、载-结构模式进行计算；代表性的理论计算方法是：应用冒