煤矿巷道锚杆支护参数设计.doc

36巷道锚杆支护参数设计一、锚杆支护理论研究（一）锚杆支护综述1、锚杆支护技术的发展锚杆支护作为一种有效的、技术经济优越的采准巷道支护方式自美国1912年在aberschlesin（阿伯施莱辛）的Friedens（弗里登斯）煤矿首次使用锚杆支护顶板至今已有90多年的历史。1945~1950年机械式锚杆研究与应用；1950~1960年采矿业广泛采用机械式锚杆并开始对锚杆支护进行系统研究；1960~1970年树脂锚杆推出并在矿山得到了应用；1970~1980年发明管缝式锚杆、胀管式锚杆并得到了应用同时研究新的设计方法长锚索产生；1980~1990年混合锚头锚杆、组合锚杆、特种锚杆等得到了应用树脂锚固材料得到改进。美国、澳大利亚、加拿大等国由于煤层埋藏条件好加之锚杆支护技术不断发展和日益成熟因而锚杆支护使用很普遍在煤矿巷道的支护中的比重几乎达到了100%。澳大利亚锚杆支护技术已经形成比较完整的体系处于国际领先水平。澳大利亚的煤矿巷道几乎全部采用W型钢带树脂全长锚固组合锚杆支护技术尽管其巷道断面比较大但支护效果非常好。对于复合顶板、破碎顶板及其巷道交叉点、大跨度硐室等难维护的地方采用锚索注浆进行补强加固控制了围岩的强烈变形。美国一直采用锚杆支护巷道锚杆消耗量很大。锚杆种类也较多有胀壳式、树脂式、复合锚杆等。组合件有钢带。具体应用时根据岩层条件选择不同的支护方式和参数。锚杆支护发展最快的是英国。在1987年以前英国煤矿巷道支护90%以上采用金属支架而且主要是矿用工字钢拱型刚性支架。由于回采工作面单产低、效率低、巷道支护成本高因而亏损严重。为了摆脱煤炭行业的这种困境在巷道支护方面积极发展锚杆支护到1987年英国从澳大利亚引进了成套的锚杆支护技术从而扭转了过去的被动局面煤巷锚杆支护得到迅速发展经过近10年实验的基础上又进行了改进和提高到1994年在巷道支护中所占的比重己达到80%以上。锚杆支护技术的广泛采用给英国煤矿带来巨大的活力和经济效益。德国是U型钢支架使用最早、技术上最为成熟的国家自1932年发明U型钢支架以来U型钢支架发展迅速支护比重很快达到了90%以上从井底车场一直到采煤工作面两巷均采用U型钢可缩性支架。但是自20世纪80年代以来随着矿井开采深度日益增加维护日益困难。面临这种困境德国采用不断增加金属支架的型钢质量逐步减小棚距的做法这不仅使巷道支护费用增高而且施工、运输更加困难和复杂。即便如此巷道维护困难的状况仍然难以改观于是寻求成本低运输和施工简单方便、控制围岩变形效果好的锚杆支护变得尤为重要。到20世纪80年代初期锚杆支护在鲁尔矿区实验成功后获得推广现己应用到千米的深井巷道中取得了许多成功的经验。法国煤巷锚杆支护的发展也很迅速到1986年其比重己达50%。在采区巷道支护中同时发展金属支架、锚杆支护、混凝土支架。俄罗斯锚杆支护的发展也引人瞩目。他们研制了多种类型的锚杆在俄罗斯第一大矿区——库兹巴斯矿区锚杆支护巷道所占比重己达50%。我国在煤矿岩巷中使用锚杆支护也已有近50余年的历史。从1956年起在煤矿岩巷中使用锚杆支护20世纪60年代锚杆支护开始进入采区但由于煤层巷道围岩松软受采动影响后围岩变形量很大对支护技术要求很高加之锚杆支护理论、设计方法锚杆材料、施工机具、检测手段等还不够完善因而发展缓慢。“八五”期间原煤炭工业部把煤巷锚杆支护技术作为重点项目进行攻关在“九五”期间原煤炭工业部将“锚杆支护”列为煤炭工业科技发展的五个项目之一对锚杆支护的可行性和适用性进行了深入细致的研究取得了一大批水平较高的科研成果。特别是1996~1997年我国引进了澳大利亚锚杆支护技术在原邢台矿务局进行了现场演示并完成了与锚杆支护技术有关的15个项目使我国的煤巷锚杆支护技术有较大提高。同时困难条件下锚杆——锚索支护技术得到了应用并取得令人满意的支护效果和经济效益。2005年我国国有重点煤矿的锚杆支护所占比重为60%有些矿区超过了90%甚至到达100%。时至今日人们不仅成功地在稳定和中等稳定以上的岩巷中使用锚杆而且在软岩巷道、以及受采动影响的煤巷中也成功地使用了锚杆支护技术。一批技术先进的国有重点矿区的煤巷锚杆支护率在逐年稳步提高。由于对巷道围岩强度的强化作用可显著提高围岩的稳定性并且有支护成本较低、成巷速度快、劳动强度减轻、提高了巷道断面的利用率、简化回采面端头维护工艺、明显改善作业环境和安全生产条件等优点可提高矿井的经济效益因而成为矿井巷道的一种主要支护形式。也代表了煤矿巷道支护技术的主要发展方向。锚杆支护可大幅度的降低巷道支护维修费用提高巷道掘进速度和生产效率；在巷道跨度增大时即在大跨度巷道的情况下单纯用锚杆对巷道进行支护可能会引起巷道顶板在一定高度范围内整体垮落在这种情况下可以进行“锚杆+锚索”联合支护可将整个潜在冒落范围内的岩层悬吊在较稳定的岩