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煤巷锚网支护培训 孟凡刚 目录 1、煤巷锚杆支护发展与现状分析 2、锚杆支护机理 3、锚杆支护设计 4、深部煤巷巷锚杆支护与监测问题 1 煤巷锚杆支护发展与现状 1.1 1995年起步 （1）锚杆支护比重 我国15.15% 美国、澳大利亚接近100%，英国80% （2）棚式支架 承载能力低，被动支护 很多煤巷不适用，巷道严重变形、支架损坏严重 拱型可缩性支架破坏 木支架严重损坏 支架破坏实况 巷道变形和支架损坏情况 （3）普通锚杆支护 由Q235圆钢制造，承载能力40 ~ 70 kN/根，水泥药卷端锚 理论、设计、监测不完善 用于Ⅰ、Ⅱ类及部分Ⅲ类煤巷 （4）棚式支架支护严重后果 事故多：冒顶、瓦斯超限、漏风 吨煤成本高 煤巷难维护 难以实现矿井高产高效 巷道变形、损坏、不通畅，回采工作面推进慢 1.2 2007年达到的成效 （1）锚杆支护比重 约10% （2）巷道面貌根本改观 新型锚杆支护巷道 （3）扩大使用范围 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类全面推广，Ⅳ、Ⅴ类试验成功 表1 国内外使用情况对比 （4）原因：理论、设计方法、工艺技术取得了突破 序 名 称 国 内 国 外 1 2 3 沿空掘巷（煤柱尺寸） 全煤巷道（顶煤） 软弱、破碎煤巷（煤体强度） 3 ~ 4 m 打锚杆 1.5 ~ 2.0 MPa 采深的1/10以上 无 煤体强度较高 1.3 发展方向 加快巷道掘进速度 减少巷道支护成本 提高锚杆支护的可靠性 方向：高性能的锚杆支护技术 2.1 悬吊理论 锚杆长度和受力可确定 跨度较大和软弱破碎岩层无法悬吊 2 锚杆支护机理 2.2 组合梁理论 实质：通过锚杆将几个薄岩层锁在一起 据材料力学计算， 解释了层状岩体锚杆支护 组合梁的承载能力很难确定，岩层破碎形不成梁 2.3 压缩拱理论 理论认为：安装锚杆后可形成一个承压拱 承压拱厚度和强度？ 2.4 最大水平应力理论 巷道受地应力影响 锚杆的作用是约束围岩的径向膨胀和横向剪切 2.5 围岩强度强化理论 实质是锚杆与围岩相互作用，组成锚固体 锚杆可改善锚固体力学参数，提高锚固体的强度，使岩体强度，特别是峰后强度和残余强度得到强化 形成共同承载结构，充分发挥围岩自承能力 锚固体C、、C*、* 随锚杆支护强度t的增加而提高 表6 不同锚杆支护强度下锚固体破坏前的C、 值 表7 不同锚杆支护强度下锚固体破坏后的C*、* 值 图4 锚固体应力应变曲线图 注：曲线上数字为锚杆支护强度σt（MPa） 锚固体强度的强化 锚固体强度随锚杆支护强度σt 的提高而得到 强化，达到一定程度就 可保持围岩稳定。 3 煤巷锚杆支护设计 3.1锚杆、锚索综合支护系统 (1) 锚杆的种类 (2) 锚杆支护的关键技术 锚杆合理的初锚力：由钻机性能、风压、施工质量决定。 锚杆足够的支护强度：由锚杆材质、性能、直径、加工质量及支护密度决定。 及时锚固 锚杆初锚力与支护强度 提高初锚力与支护强度，控制锚固区内围岩变形，防止冒顶。 综放沿空掘巷锚杆初锚力与支护强度 高预拉力锚杆支护 成套使用 部件强度相匹配 螺纹段采用低强度损失、无强度损失或增强加工 容易实现高初锚力 满足钻机连续一体化安装 金属网、钢带及钢筋梯配套 ——锚杆支护的快速推广，为煤矿带来巨大经济效益；同时，锚杆支护巷道安全不容乐观。 ——重新思考锚杆支护机理这一古老命题的必要性。(传统的悬吊、组合、能量、加固拱、经验公式等。） ——如何进行科学的锚杆支护设计。 ●有关规范的不足、锚杆支护设计的三要素、设计方法. 3. 2 锚杆支护设计方法 ＃应力环境 ——诊断技术 （1）锚杆支护设计的基本要素 表1 采动应力影响集中系数 ——对围岩稳定性影响分析 ★构造应力与自重应力的差异 (a) 破坏区 (b) 位移 图1 未受采动自重应力作用围岩变形与破坏 (a) 破坏区 (b) 位移 图2 构造应力作用围岩变形与破坏 ★采动应力的影响 (a) 破坏区 (b) 位移 图3 受采动作用围岩变形与破坏 ＃围