錨桿支護(hù)理論與實踐ppt課件

1、121 錨桿支護(hù)發(fā)展錨桿支護(hù)發(fā)展2 錨桿支護(hù)理論錨桿支護(hù)理論3 錨桿支護(hù)體系錨桿支護(hù)體系4 錨桿支護(hù)巷道冒頂調(diào)查分析錨桿支護(hù)巷道冒頂調(diào)查分析5 設(shè)計方法設(shè)計方法6 施工施工7 綜放沿空掘巷錨桿錨索支護(hù)技術(shù)綜放沿空掘巷錨桿錨索支護(hù)技術(shù)8 監(jiān)測監(jiān)測3 2個階段：以個階段：以1995年引進(jìn)澳大利亞錨桿支護(hù)技術(shù)為分界點。年引進(jìn)澳大利亞錨桿支護(hù)技術(shù)為分界點。 錨桿支護(hù)理論、錨桿支護(hù)設(shè)計方法、施工機具、小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索加強支護(hù)、錨桿孔徑、錨桿支護(hù)理論、錨桿支護(hù)設(shè)計方法、施工機具、小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索加強支護(hù)、錨桿孔徑、錨固劑及錨固方式、監(jiān)測技術(shù)等均發(fā)生了變化。錨固劑及錨固方式、監(jiān)測技術(shù)等均發(fā)生了變化。美國、澳

2、大利亞接近美國、澳大利亞接近，英國，英國，美國錨桿支護(hù)為巷道頂板的唯一支護(hù)方式。，美國錨桿支護(hù)為巷道頂板的唯一支護(hù)方式。我國我國1995年時約年時約，目前約，目前約50%。 4 錨桿支護(hù)使用范圍錨桿支護(hù)使用范圍 、類全面推廣，類全面推廣，、類得到推廣應(yīng)用類得到推廣應(yīng)用綜放沿空掘巷錨桿支護(hù)綜放沿空掘巷錨桿支護(hù)軟弱、破碎煤巷錨桿支護(hù)軟弱、破碎煤巷錨桿支護(hù)三軟煤巷錨桿支護(hù)三軟煤巷錨桿支護(hù)深井煤巷錨桿支護(hù)深井煤巷錨桿支護(hù)5錨桿支護(hù)效果錨桿支護(hù)效果 錨桿支護(hù)與架棚支護(hù)相比，其優(yōu)越性表現(xiàn)在：錨桿支護(hù)與架棚支護(hù)相比，其優(yōu)越性表現(xiàn)在： 屬于主動支護(hù)屬于主動支護(hù) 將巷道圍巖變成承載體將巷道圍巖變成承載體 對巷道

3、不規(guī)則斷面適應(yīng)性強對巷道不規(guī)則斷面適應(yīng)性強巷道圍巖變形量顯著減小，安全生產(chǎn)得到保證，大幅度減少巷道圍巖變形量顯著減小，安全生產(chǎn)得到保證，大幅度減少 了冒頂、瓦斯、火災(zāi)事故了冒頂、瓦斯、火災(zāi)事故簡化巷道布置，減少巖石工程簡化巷道布置，減少巖石工程實現(xiàn)沿空掘巷，提高煤炭資源采出率，延長礦井壽命實現(xiàn)沿空掘巷，提高煤炭資源采出率，延長礦井壽命 錨桿支護(hù)具有巨大的技術(shù)經(jīng)濟效益和社會效益，是我國煤炭行業(yè)繼綜合機械化之后的第二次錨桿支護(hù)具有巨大的技術(shù)經(jīng)濟效益和社會效益，是我國煤炭行業(yè)繼綜合機械化之后的第二次支護(hù)技術(shù)革命支護(hù)技術(shù)革命6拱型可縮性支架破壞木支架嚴(yán)重?fù)p壞支架破壞實況架棚巷道變形和支架損壞情況架棚巷

4、道變形和支架損壞情況7沿空掘巷維護(hù)狀況沿空掘巷維護(hù)狀況8錨桿支護(hù)巷道維護(hù)狀況錨桿支護(hù)巷道維護(hù)狀況910（1）懸吊理論）懸吊理論機理：機理：將巷道頂板較軟弱巖層懸吊在穩(wěn)定巖層上，以避免較軟弱巖層的破壞、失穩(wěn)和塌落，錨桿所受的拉力來自被懸吊的巖層重量。缺點：缺點：沒有考慮圍巖的自承能力，而且將被錨固體與原巖體分開。11（1）懸吊理論）懸吊理論適用條件：適用條件：錨桿可以錨固到頂板堅硬穩(wěn)定巖層12（2）組合梁理論）組合梁理論機理：機理：將錨固范圍內(nèi)的巖層擠緊，增加巖層間的摩擦力，防止巖石沿層面滑動，避免各巖層出現(xiàn)離層現(xiàn)象，提高其自撐能力。將幾層薄巖層鎖緊成一個較厚的巖層（組合梁）。在上覆巖層載荷的作

5、用下，這種組合厚巖層內(nèi)的最大彎曲應(yīng)變和應(yīng)力都將大大減小，組合梁的撓度亦減小。缺點：將錨桿作用與圍巖的自穩(wěn)作用分開；在頂板較破碎、連續(xù)性受到破壞時，難以形成組合梁。適用條件：適用條件：層狀地層頂板在相當(dāng)距離內(nèi)不存在穩(wěn)定巖層，懸吊作用處于次要地位。13（3）組合拱理論）組合拱理論機理：機理：在破碎區(qū)安裝預(yù)應(yīng)力錨桿時，在桿體兩端將形成圓錐形分布的壓應(yīng)力，如果沿巷道周邊布置錨桿群，只要鋪桿間距足夠小，各個錨桿形成的壓應(yīng)力圓錐體將相互交錯，在巖體中形成一個均勻的壓縮帶，即承壓拱，這個承壓拱可以承受其上部破碎巖石施加的徑向荷載。在承壓拱內(nèi)的巖石徑向及切向均受壓，處于三向應(yīng)力狀態(tài)，其圍巖強度得到提高，支撐能

6、力也相應(yīng)加大。缺點：一般敘述，缺點：一般敘述，不能作為準(zhǔn)確的定量設(shè)計。適用條件：適用條件：頂板無穩(wěn)定巖層14（4）最大水平應(yīng)力理論）最大水平應(yīng)力理論機理：機理：礦井巖層的水平應(yīng)力通常大于垂直應(yīng)力，水平應(yīng)力具有明顯的方向性。在最大水平應(yīng)力作用下，頂?shù)装鍘r層易于發(fā)生剪切破壞，出現(xiàn)錯動與松動而膨脹造成圍巖變形，錨桿的作用即是約束其沿軸向巖層膨脹和垂直于軸向的巖層剪切錯動。15（4）最大水平應(yīng)力理論）最大水平應(yīng)力理論1617（5）錨桿支護(hù)強度強化理論）錨桿支護(hù)強度強化理論 錨桿與圍巖相互作用，形成錨桿錨桿與圍巖相互作用，形成錨桿圍巖的共同承載結(jié)構(gòu)，改善錨固體力學(xué)性能，提高錨固體圍巖的共同承載結(jié)構(gòu)，改善

7、錨固體力學(xué)性能，提高錨固體峰值強度和殘余強度，特別是殘余強度的提高，有效提高圍巖的自承能力，控制圍巖塑性區(qū)、破峰值強度和殘余強度，特別是殘余強度的提高，有效提高圍巖的自承能力，控制圍巖塑性區(qū)、破碎區(qū)發(fā)展，促使巷道圍巖由不穩(wěn)定狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變。碎區(qū)發(fā)展，促使巷道圍巖由不穩(wěn)定狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變。 煤層巖層破碎區(qū)、塑性區(qū)18 錨固體錨固體C C、 、C C* *、 * * 隨錨桿支護(hù)強度隨錨桿支護(hù)強度 t t的增加而提高。的增加而提高。不同錨桿支護(hù)強度下錨固體破壞前的不同錨桿支護(hù)強度下錨固體破壞前的C、 值值 錨桿支護(hù)強度錨桿支護(hù)強度 t / MPa00.060.080.110.140.170.2

8、2等效內(nèi)聚力等效內(nèi)聚力C / MPa0.34660.35680.36260.36770.38280.37730.3869等效內(nèi)摩擦角等效內(nèi)摩擦角 / 31.5131.5333.5135.5737.1438.840.4不同錨桿支護(hù)強度下錨固體破壞后的不同錨桿支護(hù)強度下錨固體破壞后的C*、 * 值值錨桿支護(hù)強度錨桿支護(hù)強度t / MPa00.060.080.110.140.170.22等效內(nèi)聚力等效內(nèi)聚力C* / MPa0.01680.01820.01830.01840.01860.01940.021等效內(nèi)摩擦角等效內(nèi)摩擦角 */ 31.5131.5333.5135.5737.1438.840.4

9、19圖圖 錨固體應(yīng)力應(yīng)變曲線圖錨固體應(yīng)力應(yīng)變曲線圖注：曲線上數(shù)字為錨桿支護(hù)強度注：曲線上數(shù)字為錨桿支護(hù)強度t（MPa） 錨固體強度隨錨桿支護(hù)強度錨固體強度隨錨桿支護(hù)強度t 的提高而得到強化，達(dá)到一定程度就可保的提高而得到強化，達(dá)到一定程度就可保持圍巖穩(wěn)定。持圍巖穩(wěn)定。錨固體錨固體 1、 1*的表達(dá)式：的表達(dá)式：)2/*45tan(24.264.0)2/45tan(289.154.0*11CCtt式中：式中： 1 錨固體極限強度，錨固體極限強度，MPa， 1*錨固體殘余強度，錨固體殘余強度，MPa。 t 錨桿支護(hù)強度，錨桿支護(hù)強度，MPa 提高支護(hù)強度提高支護(hù)強度 t ，可使，可使C、C*、*

10、提高；它們的提高，使提高；它們的提高，使 1、 1*顯著增強。顯著增強。 發(fā)展高（超高）強度錨桿，提高發(fā)展高（超高）強度錨桿，提高支護(hù)強度支護(hù)強度 t 、圍巖更加穩(wěn)定。、圍巖更加穩(wěn)定。20211）鋼筋或鋼絲繩砂漿錨桿 鋼筋砂漿錨桿 鋼絲繩砂漿錨稈 鋼筋或鋼絲繩砂漿錨稈是全長錨固型錨桿。設(shè)計錨固為為3050KN。222）全屬倒楔式錨桿 由桿體、固定楔、活動倒楔、墊板和螺帽組成，屬端頭錨固型，安裝后可立即承載，可回收。錨固力達(dá)40kN左右。常用于圍巖比較破碎，需要立即承載的地下工程。 23242526 用樹脂為粘結(jié)劑，在固化劑和加速劑的作用下，將錨桿的頭部粘結(jié)在錨桿孔內(nèi)。端頭錨固型樹脂錨桿是由樹脂

11、藥包樹脂藥包和桿體桿體組成。 2728快硬水泥錨桿的桿體結(jié)構(gòu)與樹脂錨桿相同，是端頭錨固型錨桿。 29 管縫式錨桿是采用高強度鋼板卷壓成帶縱縫的管狀桿體外徑38.1，用鑿巖機強行壓入比桿徑小23mm的錨孔，為安裝方便，打入端略呈錐形。由于管壁彈性恢復(fù)力擠壓孔壁而產(chǎn)生錨固力，屬全長錨固型錨桿。 對地層橫向錯動，有良好適應(yīng)能力，鉆孔變彎曲，錨固得更牢。30 結(jié)構(gòu)可伸縮式錨桿結(jié)構(gòu)可伸縮式錨桿。這種錨桿是對桿件、內(nèi)錨頭、外錨頭及托板等構(gòu)件采用特殊結(jié)構(gòu)實現(xiàn)可伸縮的目的。31（2）桿體可伸縮錨桿）桿體可伸縮錨桿 用優(yōu)質(zhì)鋼材，并對材料進(jìn)行專門加工處理，可制成較大延伸率的錨桿桿體。3211）其它錨桿l水力膨脹式

12、錨桿l脹裂式速效預(yù)應(yīng)力錨桿l玻璃鋼錨桿l中空自鉆式錨桿 33玻璃鋼錨桿中空自鉆式錨桿343.2 目前我國錨桿支護(hù)體系及要求目前我國錨桿支護(hù)體系及要求（1）錨桿）錨桿高強度、大直徑。破斷載荷一般在高強度、大直徑。破斷載荷一般在200 300kN以上，近年應(yīng)用破斷載荷以上，近年應(yīng)用破斷載荷400kN以上的以上的錨桿。錨桿。延伸率均大于延伸率均大于15% 錨桿直徑錨桿直徑2022mm穩(wěn)定性較高、維護(hù)要求低、服務(wù)時間短的巷道可以采用穩(wěn)定性較高、維護(hù)要求低、服務(wù)時間短的巷道可以采用Q235圓鋼制造。圓鋼制造。35采用左旋、無縱筋高強度螺紋鋼錨桿，等強（錨桿尾部螺紋部分采用墩粗或熱處理、滾采用左旋、無縱筋

13、高強度螺紋鋼錨桿，等強（錨桿尾部螺紋部分采用墩粗或熱處理、滾絲）絲）錨桿成套：桿體、托盤（鋼板軋制，厚度根據(jù)礦壓確定）、球形墊圈（鑄鋼）、減摩墊錨桿成套：桿體、托盤（鋼板軋制，厚度根據(jù)礦壓確定）、球形墊圈（鑄鋼）、減摩墊圈（圈（1個聚氨酯、個聚氨酯、1個鋁合金）、螺母（高強度、快速安裝螺帽）個鋁合金）、螺母（高強度、快速安裝螺帽）錨桿煤體快速樹脂藥卷中速樹脂藥卷螺母36 （2）錨固劑及錨固方式）錨固劑及錨固方式錨固劑：樹脂藥卷，一般采用凝結(jié)速度為超快與中速的樹脂藥卷配合。錨固劑：樹脂藥卷，一般采用凝結(jié)速度為超快與中速的樹脂藥卷配合。錨桿煤體快速樹脂藥卷中速樹脂藥卷螺母37：錨桿中部受力最大；增

14、阻速度快。具有較大的抗剪切能力。增加巖層間的法向力，：錨桿中部受力最大；增阻速度快。具有較大的抗剪切能力。增加巖層間的法向力，阻止層間錯動，防止離層。在錨固范圍內(nèi)錨桿伸長阻止層間錯動，防止離層。在錨固范圍內(nèi)錨桿伸長1mm，可產(chǎn)生，可產(chǎn)生1020kN的錨固力，支護(hù)剛度的錨固力，支護(hù)剛度大。大。端頭錨固：端頭錨固：類。類。全長或加長錨固：全長或加長錨固：類類38使用藥卷長度一般使用藥卷長度一般CK2335、Z2360mm，復(fù)合頂板一般采用雙速，復(fù)合頂板一般采用雙速2360和和Z2360。錨桿煤體快速樹脂藥卷中速樹脂藥卷螺母39（3）三徑匹配）三徑匹配 鉆孔直徑比錨桿直徑大鉆孔直徑比錨桿直徑大610

15、mm 鉆孔直徑比樹脂藥卷大鉆孔直徑比樹脂藥卷大6mm左右左右一般鉆孔直徑一般鉆孔直徑29mm，錨桿直徑，錨桿直徑20、22mm，樹脂藥卷直徑，樹脂藥卷直徑23mm。010203040506070253035鉆孔直徑 /mm錨固力 /kN18mm無縱筋20mm無縱筋22mm無縱筋錨固力與鉆孔直徑、錨桿直徑的關(guān)系錨固力與鉆孔直徑、錨桿直徑的關(guān)系40（4）網(wǎng)及鋼帶）網(wǎng)及鋼帶網(wǎng)：采用金屬網(wǎng)、塑料網(wǎng)。嚴(yán)禁將最前排錨桿螺帽松開或等待后壓網(wǎng)。網(wǎng)：采用金屬網(wǎng)、塑料網(wǎng)。嚴(yán)禁將最前排錨桿螺帽松開或等待后壓網(wǎng)。鋼帶：鋼筋梯子梁、鋼帶：鋼筋梯子梁、M型鋼帶、型鋼帶、W型鋼帶等。要求鋼筋梯子梁采用型鋼帶等。要求鋼筋梯子

16、梁采用高強度焊條焊高強度焊條焊接，防止開焊。鋼帶的厚度或鋼筋直徑根據(jù)礦壓確定。接，防止開焊。鋼帶的厚度或鋼筋直徑根據(jù)礦壓確定。41（5）施工機具）施工機具機載錨桿鉆機機載錨桿鉆機鉆機鉆機 頂板：風(fēng)動錨桿鉆機、液壓鉆機、鑿巖機頂板：風(fēng)動錨桿鉆機、液壓鉆機、鑿巖機 兩幫：強力煤電鉆、幫錨桿鉆機兩幫：強力煤電鉆、幫錨桿鉆機鉆頭：合金鋼鉆頭、金剛石鉆頭鉆頭：合金鋼鉆頭、金剛石鉆頭鉆桿：鉆桿：B19、B22六方中空合金鋼鉆桿六方中空合金鋼鉆桿安裝器：頂板錨桿采用錨桿鉆機，幫錨桿采用風(fēng)炮安裝器：頂板錨桿采用錨桿鉆機，幫錨桿采用風(fēng)炮聯(lián)接器：快速聯(lián)接器聯(lián)接器：快速聯(lián)接器聯(lián)接器聯(lián)接器快速安裝螺母快速安裝螺母42

17、（5）施工機具）施工機具頂板鉆機：風(fēng)動錨桿鉆機、液壓鉆機、鑿巖機頂板鉆機：風(fēng)動錨桿鉆機、液壓鉆機、鑿巖機 兩幫鉆機：強力煤電鉆、幫錨桿鉆機兩幫鉆機：強力煤電鉆、幫錨桿鉆機fMQT鉆速7665鉆速1.52.11.531.81.141.40.8550.90.660.550.570.350.480.210.390.10.24100.060.2100.511.522.501234567891011硬度系數(shù)/f鉆速（m/min）MQT鉆速7665鉆速43普氏系數(shù)f普通型PDC型1.52.12.131.81.841.21.450.620.960.230.5570.060.3580.020.2190.110

18、0.0600.511.522.5024681012普氏系數(shù)f鉆速（m/min）普通型PDC型f普通型PDC型1.5230650317047041063605322356118772.230.580.318.990.112.40100200300400500600700012345678910普氏系數(shù)f鉆頭壽命(m/個)普通型PDC型44（6）小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索加強支護(hù)）小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索加強支護(hù) 是一種主動加強支護(hù)是一種主動加強支護(hù) 以錨桿支護(hù)為主，以錨索為輔以錨桿支護(hù)為主，以錨索為輔 樹脂錨固端加粗，鉆孔與錨索直徑不匹配樹脂錨固端加粗，鉆孔與錨索直徑不匹配 錨固在穩(wěn)定煤巖層中均可以錨固在穩(wěn)定煤巖

19、層中均可以 高應(yīng)力巷道可以采用直徑高應(yīng)力巷道可以采用直徑18mm的錨索的錨索45（7）桁架支護(hù)）桁架支護(hù)桁架改變頂板的應(yīng)力狀態(tài)，拉應(yīng)力將減小，甚至出現(xiàn)壓應(yīng)力；預(yù)緊力增加裂隙體間桁架改變頂板的應(yīng)力狀態(tài)，拉應(yīng)力將減小，甚至出現(xiàn)壓應(yīng)力；預(yù)緊力增加裂隙體間的摩擦作用，提高頂板穩(wěn)定性；提高頂板兩肩窩的抗剪切能力，防止剪切冒落。的摩擦作用，提高頂板穩(wěn)定性；提高頂板兩肩窩的抗剪切能力，防止剪切冒落。 46單式雙拉桿桁架錨桿 1錨頭；2錨桿；3托架；4水平拉桿 47復(fù)式桁架錨桿 1錨桿；2拉桿；3拉緊器；4墊木 48交叉桁架錨桿 492005、2006年全國煤礦死亡事故按事故性質(zhì)統(tǒng)計頂板事故占年全國煤礦死亡事

20、故按事故性質(zhì)統(tǒng)計頂板事故占34.66%，巷道頂板事故占有相當(dāng)，巷道頂板事故占有相當(dāng)?shù)谋壤谋壤鹿势饠?shù)，頂板事故起數(shù)，頂板50%、運輸、運輸21 %、瓦斯、瓦斯9；死亡人數(shù)，頂板死亡人數(shù)，頂板34、瓦斯、瓦斯33、運輸、運輸13；事故嚴(yán)重性，瓦斯最為嚴(yán)重，平均每起事故嚴(yán)重性，瓦斯最為嚴(yán)重，平均每起6.2人；水害次之，平均每起人；水害次之，平均每起4.5人。人。死亡率居高不下的原因和條件死亡率居高不下的原因和條件死亡率居高不下的原因和條件死亡率居高不下的原因和條件瓦斯瓦斯瓦斯瓦斯36.56%36.56%其它其它其它其它2828。78%78%頂板頂板頂板頂板34.66%34.66%20052005

21、年全國煤礦死亡事故按事故性質(zhì)統(tǒng)計所占比例年全國煤礦死亡事故按事故性質(zhì)統(tǒng)計所占比例年全國煤礦死亡事故按事故性質(zhì)統(tǒng)計所占比例年全國煤礦死亡事故按事故性質(zhì)統(tǒng)計所占比例50l 非穩(wěn)定巖層變厚超過錨桿（索）長度非穩(wěn)定巖層變厚超過錨桿（索）長度冒頂原因:直接頂板泥巖厚度由設(shè)計時的4.4m變?yōu)槊绊敃r的6.3m, 超過了設(shè)計的 錨索長度(5m)共發(fā)生48起，占總事故數(shù)的29.63%。51l 穩(wěn)定巖層變薄穩(wěn)定巖層變薄冒頂原因:9與10煤層間設(shè)計時粉砂巖厚79m變?yōu)槊奥鋾r的4.06m。錨索錨在了煤層中,錨固能力大大降低.冒落長40m，寬6m，高6.5m.此類事故共發(fā)生19起，占總事故數(shù)的11.73%。52l頂板一

22、定范圍內(nèi)出現(xiàn)軟弱夾層頂板一定范圍內(nèi)出現(xiàn)軟弱夾層此類事故共發(fā)生32起，占總事故數(shù)的19.75%。冒頂原因:直接頂板泥巖與基本頂砂巖間突然出現(xiàn)50mm厚的一層煤線。長9.4m，寬4.2m，高2.35m53l頂板出現(xiàn)小斷層頂板出現(xiàn)小斷層此類事故共發(fā)生15起，占總事故數(shù)的9.26 。54l巷道附近出現(xiàn)隱含小斷層巷道附近出現(xiàn)隱含小斷層事故共發(fā)生10起，占總事故數(shù)的6.17% 。剖面 55l節(jié)理發(fā)育節(jié)理發(fā)育褶曲構(gòu)造引起頂板局部變化，斜交節(jié)理發(fā)育，導(dǎo)致巷道頂板楔形冒落。長寬高為（2030）(2.83.2)（0.82.5）m此類事故共有7起，占總事故數(shù)的4.32 。56l圍巖出現(xiàn)鑲嵌型結(jié)構(gòu)圍巖出現(xiàn)鑲嵌型結(jié)構(gòu)共

23、4起，占調(diào)查事故總數(shù)的2.5%鍋底形裂隙錨索6 長 部分拉斷有小部分留在頂板內(nèi) ?57l（3）應(yīng)力突變）應(yīng)力突變 因應(yīng)力突變導(dǎo)致冒頂事故共有因應(yīng)力突變導(dǎo)致冒頂事故共有10起，占調(diào)查事故總數(shù)的起，占調(diào)查事故總數(shù)的6.2 l（4）施工不良型）施工不良型 此類原因造成的頂板事故收集到3起 58CD型（巖層組合劣化型）CB1 型（錨固失效）-2起，1.23% CB2 型（不及時支護(hù)）-4起，2.47% CB3 型（偷工減料）-3起，1.85% CB型（施工不良型） CD1型（非穩(wěn)定巖層變厚） -48起，29.63% CD2型（穩(wěn)定巖層變薄 ）-19起，11.73% CD3型（錨固范圍外的巖層間出現(xiàn)軟弱

24、夾層）-32起，19.75% CD4型（與水分有關(guān)） SF2.1型（顯現(xiàn)）-15起，9.26% SF2.2型（隱含）-10起，6.17% SF3.1型（鍋底矸）-2起 SF3.2型（古槽）-1起 SF3.3型（陷落柱）-1起 SF1型（節(jié)理）-7起，4.32%SF2型（斷層）SF3型（鑲嵌型構(gòu)造）SF型（巖層結(jié)構(gòu)缺陷型） SC型（應(yīng)力突變型）SC1 型（原巖應(yīng)力）-4起，2.47% SC2 型（次生應(yīng)力）-6起，3.7% CD4.1型（地下水）-6起，CD4.2型（潮濕空氣）-2起，4.93% （107起，66.4%） （25起，15.43%）（4起，2.47% ）（36起，22.22% ）（

25、10起，6.2% ）（9起，5.55% ）59斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造破壞帶層理裂隙發(fā)育的巖層中掘進(jìn)工作面無支護(hù)巷道過長60 可歸納為三大類，分別是工程類比法、理論計算法、以計算機數(shù)值模擬為基礎(chǔ)的動態(tài)可歸納為三大類，分別是工程類比法、理論計算法、以計算機數(shù)值模擬為基礎(chǔ)的動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計方法。系統(tǒng)設(shè)計方法。61 （1）工程類比法）工程類比法 是一種實用的方法，在我國錨桿支護(hù)設(shè)計中占主導(dǎo)地位。是一種實用的方法，在我國錨桿支護(hù)設(shè)計中占主導(dǎo)地位。 在已有的大量、成功實踐的基礎(chǔ)上，根據(jù)巷道的生產(chǎn)地質(zhì)條件確定支護(hù)參數(shù)。在已有的大量、成功實踐的基礎(chǔ)上，根據(jù)巷道的生產(chǎn)地質(zhì)條件確定支護(hù)參數(shù)。 主要有以回采巷道圍巖穩(wěn)定性

26、分類為基礎(chǔ)的工程類比法；巷道圍巖松動圈分類為基礎(chǔ)的工程主要有以回采巷道圍巖穩(wěn)定性分類為基礎(chǔ)的工程類比法；巷道圍巖松動圈分類為基礎(chǔ)的工程類比法。類比法。 采用我國緩傾斜、傾斜煤層回采巷道穩(wěn)定性分類方案，將巷道分為采用我國緩傾斜、傾斜煤層回采巷道穩(wěn)定性分類方案，將巷道分為5類。制訂相應(yīng)的煤巷類。制訂相應(yīng)的煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范。錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范。62 第第1條條 頂板必須采用樹脂藥卷錨固、金屬錨桿支護(hù)。全長錨固或加長錨固應(yīng)采用左旋無縱筋頂板必須采用樹脂藥卷錨固、金屬錨桿支護(hù)。全長錨固或加長錨固應(yīng)采用左旋無縱筋螺紋鋼高強錨桿支護(hù)。頂板錨桿破壞性拉拔力不小于螺紋鋼高強錨桿支護(hù)。頂板錨桿破壞性拉拔力不小于

27、100kN，正常拉拔力不小于，正常拉拔力不小于80kN?？肯锏纼??？肯锏纼蓭偷捻斿^桿，宜向煤幫傾斜幫的頂錨桿，宜向煤幫傾斜1020度（與鉛垂線夾角），其它頂錨桿應(yīng)盡可能與巖層層面垂直。度（與鉛垂線夾角），其它頂錨桿應(yīng)盡可能與巖層層面垂直。避免頂錨桿沿巖層層面布置。避免頂錨桿沿巖層層面布置。頂角錨桿傾斜的作用：頂角錨桿傾斜的作用：v使錨固端位于兩幫上方穩(wěn)定的使錨固端位于兩幫上方穩(wěn)定的區(qū)域，錨桿錨固力大；區(qū)域，錨桿錨固力大；v顯著減小兩頂角處的剪應(yīng)力；顯著減小兩頂角處的剪應(yīng)力；v避免鉆孔誘導(dǎo)頂板破壞面的形避免鉆孔誘導(dǎo)頂板破壞面的形成。成。63 第第2條條 巷幫支護(hù)：兩幫必須支護(hù)。幫錨桿的普通拉拔力

28、不小于巷幫支護(hù)：兩幫必須支護(hù)。幫錨桿的普通拉拔力不小于60kN。第第3條條 錨索的預(yù)緊力不得小于錨索的預(yù)緊力不得小于100kN。第第4條條 對于復(fù)雜、困難地質(zhì)條件的錨桿支護(hù)巷道，應(yīng)優(yōu)先選擇小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索作加強支護(hù)對于復(fù)雜、困難地質(zhì)條件的錨桿支護(hù)巷道，應(yīng)優(yōu)先選擇小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索作加強支護(hù)。而。而類圍巖巷道在基本支護(hù)形式的基礎(chǔ)上，必須另加錨索加強支護(hù)。類圍巖巷道在基本支護(hù)形式的基礎(chǔ)上，必須另加錨索加強支護(hù)。64 第第5條條 錨桿孔徑與錨桿桿體直徑之差宜在錨桿孔徑與錨桿桿體直徑之差宜在612mm范圍內(nèi)范圍內(nèi)當(dāng)螺紋鋼錨桿直徑為當(dāng)螺紋鋼錨桿直徑為2022mm時，鉆孔直徑時，鉆孔直徑2633mm，錨固力

29、最大。，錨固力最大。因此，一般應(yīng)使用直徑因此，一般應(yīng)使用直徑28mm的鉆頭。的鉆頭。 65 （2）理論計算法）理論計算法 根據(jù)懸吊理論、組合梁理論、組合拱理論計算錨桿長度、間排距、破斷載荷等。根據(jù)懸吊理論、組合梁理論、組合拱理論計算錨桿長度、間排距、破斷載荷等。 （3）動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計方法）動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計方法 首先進(jìn)行地質(zhì)力學(xué)評估（含地應(yīng)力測試），將地質(zhì)力學(xué)參數(shù)、錨桿參數(shù)等輸入計算機數(shù)值首先進(jìn)行地質(zhì)力學(xué)評估（含地應(yīng)力測試），將地質(zhì)力學(xué)參數(shù)、錨桿參數(shù)等輸入計算機數(shù)值模擬軟件，以圍巖強度強化理論為依據(jù)，按控制圍巖變形效果和經(jīng)濟合理的原則選擇最優(yōu)方案模擬軟件，以圍巖強度強化理論為依據(jù)，按控制圍巖變形效果和

30、經(jīng)濟合理的原則選擇最優(yōu)方案，組織施工，并對巷道圍巖穩(wěn)定狀況和錨桿載荷監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測反饋信息確定是否調(diào)整錨桿支，組織施工，并對巷道圍巖穩(wěn)定狀況和錨桿載荷監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測反饋信息確定是否調(diào)整錨桿支護(hù)參數(shù)，經(jīng)反復(fù)實踐，在動態(tài)中修改完善設(shè)計。護(hù)參數(shù)，經(jīng)反復(fù)實踐，在動態(tài)中修改完善設(shè)計。 66 （1）保證錨桿高預(yù)緊力）保證錨桿高預(yù)緊力v 錨桿預(yù)緊力的作用錨桿預(yù)緊力的作用主動支護(hù)，拉應(yīng)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力或減小拉應(yīng)力，有效抑制巷道圍巖破裂區(qū)向深部發(fā)展，發(fā)主動支護(hù)，拉應(yīng)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力或減小拉應(yīng)力，有效抑制巷道圍巖破裂區(qū)向深部發(fā)展，發(fā)揮圍巖的自身承載能力，提高穩(wěn)定性。揮圍巖的自身承載能力，提高穩(wěn)定性。 67v預(yù)緊力的確

31、定預(yù)緊力的確定 ：采用現(xiàn)場實測與數(shù)值計算相耦合的方法確定錨桿預(yù)緊力的合理值：采用現(xiàn)場實測與數(shù)值計算相耦合的方法確定錨桿預(yù)緊力的合理值 02004006008001000120014000102030405060預(yù)緊力 /kN變形量 /mm回采頂?shù)装逡平炕夭蓛蓭鸵平烤蜻M(jìn)頂?shù)装逡平烤蜻M(jìn)兩幫移近量巷道變形量與預(yù)緊力的關(guān)系巷道變形量與預(yù)緊力的關(guān)系 68v實現(xiàn)高預(yù)緊力實現(xiàn)高預(yù)緊力大扭矩大扭矩 ：大扭矩的錨桿鉆機、風(fēng)炮保證大扭矩，不小于：大扭矩的錨桿鉆機、風(fēng)炮保證大扭矩，不小于200Nm。采用成套錨桿，主要指使用減摩墊圈（采用成套錨桿，主要指使用減摩墊圈（ 1個鋁合金墊圈、個鋁合金墊圈、1個塑料墊圈

32、）。個塑料墊圈）。錨桿螺紋加工精細(xì)，減小摩擦阻力。錨桿螺紋加工精細(xì)，減小摩擦阻力。 69v預(yù)緊力的檢查預(yù)緊力的檢查采用扭力扳手采用扭力扳手固定專人負(fù)責(zé)上緊螺母固定專人負(fù)責(zé)上緊螺母當(dāng)班驗收員檢查當(dāng)班驗收員檢查有關(guān)職能部門抽查，并及時上緊。有關(guān)職能部門抽查，并及時上緊。抽查迎頭抽查迎頭14排錨桿排錨桿70 （2）錨桿外露長度）錨桿外露長度 錨桿外露不超長，小于錨桿外露不超長，小于70mm，最好控制在，最好控制在50mm內(nèi)。內(nèi)。外露超長：錨固長度、錨桿有效長度減小外露超長：錨固長度、錨桿有效長度減?。?）使用快速安裝器）使用快速安裝器v提高巷道掘進(jìn)速度提高巷道掘進(jìn)速度v保證錨桿支護(hù)質(zhì)量保證錨桿支護(hù)質(zhì)

33、量71 （4）錨桿孔要求）錨桿孔要求v錨桿孔深度比錨桿長度少錨桿孔深度比錨桿長度少50100mm。鉆桿與錨桿長度相等。鉆桿與錨桿長度相等v鉆孔直徑比錨桿直徑大鉆孔直徑比錨桿直徑大612mm。v頂角錨桿向兩幫傾斜，錨固端在兩幫煤體內(nèi)頂角錨桿向兩幫傾斜，錨固端在兩幫煤體內(nèi)300mm以上，其它頂錨桿與頂板垂直。以上，其它頂錨桿與頂板垂直。（5）巷道成型）巷道成型72塊 體塊 體巖 體A窄 煤 柱巷 道上 區(qū) 段 采 空 區(qū)731）大、小結(jié)構(gòu)概念）大、小結(jié)構(gòu)概念 大結(jié)構(gòu)：包括頂煤、直接頂、老頂及其上載荷巖層的結(jié)構(gòu)。大結(jié)構(gòu)：包括頂煤、直接頂、老頂及其上載荷巖層的結(jié)構(gòu)。 小結(jié)構(gòu)：錨桿支護(hù)與圍巖形成的錨固體

34、。小結(jié)構(gòu)：錨桿支護(hù)與圍巖形成的錨固體。74M關(guān)鍵塊關(guān)鍵塊B的回轉(zhuǎn)力矩；的回轉(zhuǎn)力矩； M本工作面老頂巖層斷裂，巖塊本工作面老頂巖層斷裂，巖塊A的回轉(zhuǎn)力矩的回轉(zhuǎn)力矩75三角塊受力分析圖三角塊受力分析圖RBCFR,FZRABFMFGILKHGJIJEGFTABRBCaJJyTBCTBCKxX0761tanABABTKRCABaLTK127700.20.40.60.813004005006007008009001000采深/mK2軟煤中硬煤00.10.20.30.40.50.6345678采高/mK2軟煤中硬煤00.511.522.533.500.511.52煤柱強度/MPaK1軟煤中硬煤大結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

35、與煤柱強度的關(guān)系大結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與煤柱強度的關(guān)系 大結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與采高的關(guān)系大結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與采高的關(guān)系 大結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與采深的關(guān)系大結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與采深的關(guān)系 00.511.522.533.544.501234567小結(jié)構(gòu)強度 /MPaK1大結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與小結(jié)構(gòu)強度的關(guān)系大結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與小結(jié)構(gòu)強度的關(guān)系782）錨桿支護(hù)圍巖強度強化理論 2/45tan289.154 . 031Cm2/45tan24 .264 . 0*3*1Cm79單位：MPa 803）高強度桿體可延伸錨桿 根據(jù)根據(jù)2個理論，綜放沿空掘巷必須具有足夠大的支護(hù)強度才能控制圍巖變形；同時應(yīng)具有個理論，綜放沿空掘巷必須具有足夠大的支護(hù)強度才能控制圍巖變

36、形；同時應(yīng)具有一定的延伸量，適應(yīng)圍巖變形，所以，采用高強度桿體可延伸錨桿。一定的延伸量，適應(yīng)圍巖變形，所以，采用高強度桿體可延伸錨桿。2個關(guān)鍵技術(shù)：個關(guān)鍵技術(shù)：增加增加錨桿尾部螺紋的破斷載荷。錨桿尾部螺紋的破斷載荷。 采用加長錨固：錨桿有足夠的錨固力，又能延伸。采用加長錨固：錨桿有足夠的錨固力，又能延伸。814）錨桿支護(hù)動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計方法 以2個理論為依據(jù)，提出并應(yīng)用了將包含地應(yīng)力測試的地質(zhì)力學(xué)評估、計算機數(shù)值模擬設(shè)計、施工檢測、信息反饋作為一個系統(tǒng)，在動態(tài)中修改完善的錨桿支護(hù)動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計方法。 82v 合理的錨桿支護(hù)參數(shù)合理的錨桿支護(hù)參數(shù) 根據(jù)根據(jù)2個理論和錨桿支護(hù)動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計方法，確定王莊礦合理的錨桿支護(hù)強度為個理論和錨桿支護(hù)動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計方法，確定王莊礦合理的錨桿支護(hù)強度為0.150.30 MPa。835）護(hù)巷窄煤柱的寬度式中：x1 因上區(qū)段工作面開采而在下區(qū)段沿空掘巷窄煤柱中產(chǎn)生的破碎區(qū)，其寬度為：321xxxBAPCCHkmAxx000001tantanlntan2x2 巷道窄煤柱一幫錨桿有效長度，再增加15 富裕系數(shù)，m；x3 增加的煤柱穩(wěn)定性系數(shù)， 按0.2（ x2 + x3 ）計算塊體塊體巖體A窄煤柱巷道上區(qū)段采空區(qū)84020040060080