煤矿巷道锚杆支护技术及其发展.ppt

锚杆支护理论与技术及安全问题主要内容1锚杆支护技术的发展1锚杆支护技术的发展1锚杆支护技术的发展1锚杆支护技术的发展1锚杆支护技术的发展1锚杆支护技术的发展1锚杆支护技术的发展1锚杆支护技术的发展1锚杆支护技术的发展1锚杆支护技术的发展1.7我国煤矿锚杆支护技术的发展（1）1956年在煤矿岩巷中使用锚杆支护。（2）1960’S锚杆支护进入采区，但由于煤层巷道围岩松软，受采动影响后围岩变形量大，对支护要求很高，加之锚杆支护理论、设计方法、锚杆材料、施工机具、监测手段等还不够完善，因而事故频发，发展缓慢。（3）“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，取得了一大批水平较高的科研成果，并应用于新汶、铁法、兖州、峰峰、淮南等多个矿区。基本上解决了一般条件下的巷道支护问题。但对于困难条件，如复合顶板、破碎顶板、煤层顶板巷道，以及沿空掘巷、沿空留巷等，锚杆支护的可行性和适用性还没有得到深入细致的研究。1.7我国煤矿锚杆支护技术的发展（4）“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重点项目之一，展开了更深入、细致的试验研究。经过教学、科研和生产单位的联合攻关，煤巷锚杆支护技术有了很大提高，取得了很多宝贵经验，主要有：单体锚杆支护，锚梁网组合支护，桁架锚杆支护，软岩巷道锚杆支护，深井巷道锚杆支护，沿空巷道锚杆支护，可伸长锚杆，电动、风动和液压锚杆钻机，锚杆支护检测与监测仪器等。特别是1996~1997年，我国引进了澳大利亚锚杆支护技术，在邢台矿务局进行了现场演示，并完成了与锚杆支护技术相关的15个项目，使我国的煤巷锚杆支护技术有了较大的提高。同时，困难条件下的锚杆-锚索支护技术得到了应用，并取得了令人满意的支护效果和经济效益。1.8我国煤矿锚杆支护的主要新成果我国锚杆支护技术经历了低强度锚杆—高强度锚杆—高预应力和强力锚杆支护的发展阶段。锚杆支护应用初期，由于支护强度与刚度低，缺乏科学的支护理论和设计方法，支护材料、施工机具技术性能和配套性差，监测仪器不完善，因而支护质量不能保证，出现了多起冒顶死亡事故。随着综采放顶煤开采技术的广泛应用和矿井向深部延伸，出现了一系列复杂困难条件，包括全煤巷道、沿空掘巷、极破碎围岩巷道等，而且随着开采强度的增大，要求的巷道断面越来越大。为了解决这些巷道支护难题，在引进、消化吸收国外先进技术的基础上，经过集中攻关，提出了针对我国煤矿条件的高预应力、强力支护理论，开发了强力锚杆、锚索支护系统，提高了巷道支护效果与安全性，并有利于巷道快速掘进，使煤巷锚杆支护技术发展到一个新的水平。概括起来，有以下主要成果。1.8我国煤矿锚杆支护的主要新成果（1）深化了对锚杆支护作用机理的认识传统的锚杆支护理论有悬吊、组合梁、加固拱等理论。通过进一步的实测和计算，有了新的认识：①锚杆支护的主要作用在于控制锚固区围岩的离层、滑动、裂隙张开、新裂隙产生等扩容变形与破坏，尽量使围岩处于受压状态，以致围岩弯曲变形、拉伸与剪切破坏的出现，最大限度地保持锚固区围岩的完整性，提高锚固区围岩的整体强度和稳定性。②在锚固区形成刚度较大的次生承载结构，阻止锚固区外岩层离层，改善围岩深部的应力状态。③锚杆支护的刚度十分重要，其中锚杆预应力起着决定性作用。根据巷道围岩条件确定合理的锚杆预应力是支护设计的关键。当然，较高的预应力要求锚杆具有较高的强度。④锚杆预应力的扩散对支护效果同样重要。单根锚杆预应力的作用范围很有限，必须通过托板、钢带（钢筋梯子梁）和金属网等构件将预应力扩散到离锚杆更远的围岩中。钢带、金属网等护表构件在预应力支护系统中发挥重要的作用。1.8我国煤矿锚杆支护的主要新成果（1）深化了对锚杆支护作用机理的认识⑤在复杂困难巷道中，采用高预应力、强力锚杆组合支护系统，同时要求支护系统有一定的延伸量。高预应力要求锚杆预应力达到杆体屈服强度的30%~50%；强力锚杆要求杆体有较大的破断强度。⑥锚索的作用主要有两个方面：一是将锚杆形成的次生承载结构与深部围岩相连，提高次生承载结构的稳定性；二是锚索施加较大预紧力，挤压和压密岩层中的层理、节理裂隙等不连续面，增加不连续面之间的抗剪力，从而提高围岩的整体强度。⑦锚杆支护应尽量一次支护就能有效控制围岩变形与破坏，避免二次支护和巷道维修。1.8我国煤矿锚杆支护的主要新成果（2）动态性、系统性、信息性的锚杆支护设计方法得到普遍认可与应用认为锚杆支护设计不是一次完成的，而是一个动态的、系统的过程，设计应充分利用每个过程中提供的信息，实时进行信息收集、信息分析与信息反馈。有限差分（FLAC）、有限元（ANSYS、ADINA等）、离散元（UDEC）等数值计算软件已广泛应用于锚杆支护设计，提高了设计的科学性、合理性与可靠性。（3）开发出了高强度、高刚度树脂锚固锚杆支护材料，实现