煤矿锚杆支护设计方法.ppt

锚杆支护设计方法;马小钧简介;;;;1.2理论研究

悬吊作用理论：1952年路易斯帕内科(LouisPanek)等提出；

组合梁作用理论：雅可比(Jacobio)等提出；

组合拱理论：1955年由奥地利学者L.拉布希维兹(Rabcewicz)提出；

“新奥法〞：1963年首次由L.拉布希维兹提出，1978年由L.米勒在日本讲学时系统总结为?新奥法;原理22条?的隧道施工理念。1980年5月曾来我国讲学。

新奥法的核心是：变载荷体〔围岩〕为承载结构，使围岩与支护结构共同形成一个支承环，充分调动围岩的自承能力。它摒弃了隧道力学中传统的以普氏理论和太沙理论为代表的松动地压理论，将岩体视为承载体。;1.3应用现状

目前锚杆支护非常普遍〔每年使用的锚杆数量多达3亿根左右〕。锚杆的种类繁多〔多达600余种〕。常见的有：木锚杆、竹锚杆、倒楔式锚杆、钢丝绳砂浆锚杆、管缝锚杆、塑料胀壳式锚杆、钢筋树脂锚杆、注浆锚杆，还有：水胀式、爆炸式、套管摩擦式、弹簧式锚杆．．．等等。

美国、澳大利亚：在煤矿巷道的支护比重中几乎到达了100%；;;中国：

1956年起在煤矿岩巷中使用锚杆支护，至今已有46年历史。

20世纪60年代，普通砂浆锚杆和喷射混凝土支护开始大量应用于矿山巷道、铁路隧道和边坡加固工程中。

1964年梅山水库的坝基加固采用了预应力锚索；

1995年国有重点煤矿当年新掘巷道中锚杆支护率为28.19%，其中岩巷中占57.2%，半煤岩巷中占;;;及时补充第三向应力，有效防止围岩强度的过度衰减；

C.锚杆与围岩同步变形，可实现有约束让压,从而保持巷道围岩长期稳定；

D.简化了回采工艺，提高了回采工作面的推进速度；

E.节省支护钢材，降低支护本钱；

F.减少支护材料的运输工作量，

G.减轻了工人的劳动强度；

H.利于机械化作业和提高掘进速度。;2.2锚杆支护理论研究相对落后

正是基于上述优越性，大屯矿区的煤巷锚杆支护在矿区空前开展。自99年已来，矿区煤巷锚杆支护率均在50％已上，使用范围不断扩大：综采、综放、轻放、高档、高放、水采等几乎所有的采煤工艺的回采巷道，条件适宜的均使用了锚网支护。然而，由于锚杆支护的对象???─巷道围岩本身所固有的非均质性、非连续性、各向异性以及;采掘过程的复杂性等，理论上不完善、机理的认识上不统一，锚杆支护设计上很难做到科学化、系统化、标准化。致使许多锚杆支护设计大都是按经验或工程类比法来完成的。参数设计不尽合理。锚杆支护的实践〔设计、施工〕带有一定的盲目性。

2.2.1现行锚杆支护设计方法的弊端

由于理论上的相对滞后，现行设计根本上是参照前苏联的设计方法，或工程类比法。其缺点：;a.先设计从锚索，再设计锚杆，违反客观规律；

b.许多计算是依照不同国度的某些统计经验来完成的，缺乏针对性；

c.设计缺乏系统性；

d.未考虑采动影响；

e.未考虑煤岩体与煤岩试块间力学参数的差异(煤岩体的节理裂隙)；

f.系数多、取值难。;2.2.2平安上可靠性没保障

由于对锚杆支护机理上不清、理解不深，造成设计上不标准、不合理、施工上不能保证工程质量─这正是近年来在煤巷锚杆支护过程中事故频出的主要原因。大屯同许多局矿一样〔如姚桥7359切眼〕都相继出现大面积冒顶，更多的是一些未遂事故。平安问题已成为煤巷锚杆支护健康开展的一大障碍。;;;;;;4.主要研究成果※

4.1提高了认识、积累了经验

在10多年锚杆支护实践的同时，开展了大量根底研究工作：广泛开展了煤岩物理力学参数的测量分析，原岩地应力测量工作也已初步展开，为巷道围岩分类提供了可靠的依据；围岩分类又使人们对整个矿区的围岩特征有了比较清楚的认识；巷道围岩松动圈的实地测量，加深了人们对巷道开掘引起的应力重新分布和应力集中，以及由于应力集中引起的围岩的破坏形态等问题的认识，在一定程度上推动了矿区锚杆支护的开展。;;4.3提出了煤岩体物理力学参数修正系数K2

以及通过实验室测试所获得的煤岩块物理力学参数和通过反分析方法确定的K2，来确定煤岩体物理力学参数的问题。解决了煤巷围岩分类及锚杆支护参数设计过程中所涉及到的煤岩体物理力学参数的取值难题。;4.4提出采动影响系数K1，解决取值问题

采动影响是决定受采动影响巷道围岩类别和锚杆支护参数的最主要因素之一。根据现场受采动影响巷道围岩变形的变化规律和实验室物理模拟的试验结果，创造性地提出并解决了采动影响系数K1的取值问题，从而不仅在理论上探讨了采动影响系数K1