煤巷錨桿支護理論及技術(shù)簡介(已修改)
2025-08-27 22:44 本頁面
【正文】 1 煤巷錨桿支護理論及技術(shù)簡介 闞甲廣 博士 中國礦業(yè)大學(xué) 2022年 2月 24日 2 一、引言 二、錨桿支護基本理論 三、高性能預(yù)拉力錨桿支護技術(shù)體系 四、錨桿支護設(shè)計方法 五、錨桿支護監(jiān)測系統(tǒng) 提 綱 引 言 一 4 1 引言 ? 1956年開始在巖巷使用錨桿支護，機械錨固錨桿和鋼絲繩砂漿錨桿 ? 1974年，管縫式錨桿、漲殼式錨桿等 ? 早期錨桿支護強度、剛度低，支護原理上仍屬于被動支護，錨桿支護理論、設(shè)計方法、支護材料、施工機具不成熟，錨桿支護技術(shù)發(fā)展緩慢 ? 1996年，從澳大利亞引進樹脂錨固錨桿 ? 1999年以來，針對我國煤礦條件進行了大量二次開發(fā)和完善提高 錨桿支護發(fā)展歷程 020406080100澳 美 英 德 俄 波 中比重國內(nèi)外煤巷錨桿支護比重（ 1998） 5 1 引言 厚層復(fù)合頂 、 動壓 、 小煤柱煤巷支護屬于國際性難題 ?美 、 澳煤層條件相對簡單 ， 不必研究； ?英國等該類煤層條件比重較小 ， 認為不能采用錨桿支護的煤層不具備開采價值 ， 實質(zhì)上回避該類難題； ?我國 60%以上的煤層巷道維護困難 ， 無法回避； ?我國能源產(chǎn)業(yè)政策與國外也不同 ， 不能回避； ?完全依 賴于 U型鋼可縮支架支護 ， 成本高 ， 效果很差 。 6 1 引言 錨桿支護：保障高產(chǎn)高效 ?主動加固 ， 充分利用圍巖自身的穩(wěn)定性和強度； ?根本消除棚式支護空頂產(chǎn)生的瓦斯積聚 、 煤層自燃等隱患； ?端頭處理簡單 ， 不用替換 U型棚 ， 能保障大功率設(shè)備正常工作 ， 工作面快速推進 ， 單產(chǎn)顯著提高； ?巷道變形量僅為同類條件棚式支護的 1/2左右； ?與綜機配套組成掘 、 支 、 運機械化作業(yè)線 ， 單進大幅提高； ?輔助運輸量小 ， 施工搬運攜帶方便 、 安全 。 7 錨桿支護基本理論 二 8 2 錨桿支護基本理論 軟弱巖層 堅硬巖層 錨桿支護的作用就是將巷道頂板較軟弱巖層懸吊在上部穩(wěn)定巖層上，以增強較軟弱巖層的穩(wěn)定性。 懸吊理論 錨桿支護示意圖 ? 根據(jù)懸吊巖層的質(zhì)量就可以進行錨桿支護設(shè)計。 ? 懸吊理論直觀地揭示出了錨桿的懸吊作用 9 2 錨桿支護基本理論 適用條件 ? 頂板直接頂一般為較軟巖層； ? 頂板上部有較穩(wěn)定巖層； ? 圍巖整體穩(wěn)定 ， 存在不規(guī)則巖體弱面 (節(jié)理 、 裂隙 、 滑面 ） ， 但規(guī)模不大 。 懸吊理論 存在問題 ? 沒有考慮圍巖的自承載能力 ， 而是將錨固體與原巖體分開 ， 與實際情況有一定差距 。 ? 只適用于巷道頂板 ， 不適用于巷道幫 、 底 。 ? 如果頂板沒有堅硬穩(wěn)定巖層或頂板軟弱巖層較厚 ， 圍巖破碎區(qū)范圍較大 ， 懸吊理論不適用 。 ? 沒有考慮巖體應(yīng)力對錨桿的作用 ， 沒有考慮錨桿對巖體性質(zhì)改變的作用 。 10 2 錨桿支護基本理論 組合梁理論 組合梁理論認為： 在層狀巖體中開挖巷道，頂板錨桿的作用，一方面是依靠錨桿的錨固力增加各巖層間的摩擦力，防止巖石沿層面滑動，避免各巖層出現(xiàn)離層現(xiàn)象；另一方面，錨桿桿體可增加巖層間的抗剪剛度，防止巖層間的水平錯動，從而將巷道頂板錨固范圍內(nèi)的幾個薄巖層鎖緊成一個較厚的巖層（組合梁），梁越厚，梁內(nèi)的最大應(yīng)力、應(yīng)變和梁的饒度也就越小。 無錨桿支護 有錨桿支護 11 2 錨桿支護基本理論 適用條件 ? 巷道頂板有若干層層狀較軟巖層； ? 巷道頂板的結(jié)構(gòu)弱面、沉積滑面不發(fā)育； ? 采深較淺，地應(yīng)力較小，沒有明顯的構(gòu)造應(yīng)力作用。 組合梁理論 存在問題 ? 將錨桿作用與圍巖的自穩(wěn)作用分開 ， 與實際情況有一定差距 ， 并且隨著圍巖條件的變化 ， 在頂板較破碎 、 連續(xù)性受到破壞時 ， 組合梁就不存在了 。 ? 只適合與層狀頂板錨桿支護的設(shè)計 ， 對于巷道幫 、 底不適用 。 12 2 錨桿支護基本理論 組合拱（壓縮）理論 組合拱理論認為 ： 在拱形巷道圍巖的破裂區(qū)中安裝錨桿時，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，只要錨桿間距足夠小，各個錨桿形成的應(yīng)力圓錐體將相互交錯，就能在巖體中形成一個均勻的壓縮帶，即組合拱。 壓縮拱示意圖 13 2 錨桿支護基本理論 優(yōu)點 ?組合拱理論在一定程度上揭示了錨桿支護的作用機理。 適用條件 ?一般不能作為準確的定量設(shè)計，但可以作為錨桿加固設(shè)計和施工的重要參考。 缺點 ?在分析過程中沒有深入考慮圍巖支護的相互作用，只是將各支護結(jié)構(gòu)的最大支護力簡單相加，從而得到符合結(jié)構(gòu)總的最大支護力，缺乏對被加固巖體本身力學(xué)行為的進一步分析探討，計算與實際情況存在一定差距。 組合拱（壓縮）理論 14 2 錨桿支護基本理論 最大水平應(yīng)力理論： 由澳大利壓學(xué)者蓋爾（ W . J . Gale）提出：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，最大水平應(yīng)力一般為最小水平應(yīng)力的 。巷道頂?shù)椎姆€(wěn)定性主要受水平應(yīng)力的影響，且有三個特點： ? 與最大水平應(yīng)力平行的巷道受水平應(yīng)力影響最小，頂、底板穩(wěn)定性最好 。 ? 與最大水平應(yīng)力呈銳角相交的巷道，其頂、底板變形破壞偏向巷道某一幫； ? 與最大水平應(yīng)力垂直的巷道，頂、底板穩(wěn)定性最差。 最大水平應(yīng)力理論 15 2 錨桿支護基本理論 最佳方向）（c）最劣方向應(yīng)力集中（b）應(yīng)力集中平面斷面最大水平應(yīng)力理論 巷道受最大水平應(yīng)力作用圖 16 2 錨桿支護基本理論 最大水平應(yīng)力理論 最大水平應(yīng)力理論的特點： ? 論述了巷道圍巖水平應(yīng)力對巷道的穩(wěn)定
法律信息相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1