煤巷锚杆支护理论与成套技术-名称.

科技资讯 SC I EN C E &TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N 工 业 技 术锚杆支护是在巷道掘进后围岩钻锚杆眼，再将锚杆安装在锚杆眼内，使软质的岩体得到加固，形成完整的支护结构，提供支护抗力，共同抵抗其外部围岩的变形和位移。

由于在煤巷掘进中恰当的使用锚杆支护技术既经济又合理，因而在实际工程中得到广泛应用。

1 锚杆支护的优点锚杆施工机械及设备的作业空间相对较小，可以适合各种场地；通过抗拔试验获得锚杆的设计拉力，保证设计有足够安全度；锚杆采用预应力可控制变位量；用锚杆做侧壁支撑，可以节省大量钢材，改善施工条件；施工量和振动比较小。

2 地质力学评估围岩具有两大特点：岩体含有内应力，地应力场的大小和方向可以明显的影响围岩的变形和破坏；岩体内部的节理、裂隙等会产生不连续面，这些不连续面在一定程度上会改变了岩体的变形特征和强度特征，致使岩块与岩体的强度相差特别大。

因此，锚杆支护前应认真研究围岩地质力学特征，这样可以使锚杆支护更加安全、合理、可靠。

地质力学特征评估工作主要包括：调查现场地质条件，测定巷道围岩力学性质，做短锚拉拔试验。

3 锚杆支护施工工艺3.1确定锚杆支护形式和参数选择的原则(1)一次支护原则。

锚杆支护应减少支护次数，尽量做到一次支护就控制围岩变形。

(2)高强度、高刚度、高可靠性与低支护密度原则。

在保证支护系统可靠性的条件下，可以通过提高锚杆刚度和强度，降低支护密度，减少单位面积上锚杆的数量，提高掘进速度。

(3)相互匹配原则。

为最大限度地发挥锚杆整体支护作用，托板、钢带、螺母等锚杆构件的参数与力学性能应该相匹配，锚杆与锚索的参数与力学性能也应相匹配。

(4)临界支护强度与刚度原则。

如果锚杆支护系统的强度和刚度小于临界值，将导致巷道长时间处于不稳定的状态，不能有效的控制围岩的变形和破坏。

(5)可操作性原则。

锚杆支护设计应有利于工作人员操作，可以有效地提高井下掘进速度和施工管理。

第一章 煤巷锚杆支护理论与设计方法综述第一节 锚杆支护理论一、悬吊理论悬吊理论是最早的锚杆支护理论，1952年路易斯·阿·帕内科(Louis ．A ．Panek)等发表了悬吊理论，认为锚杆支护的作用就是将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳固的岩层上，增强较软弱岩层的稳定性，如图1—1所示。

对于回采巷道的层状岩体，当巷道开挖后，直接顶因弯曲下沉与基本顶分离，如果锚杆及时将直接顶悬吊在基本顶上，就能减少和限制直接顶的下沉和离层，达到加强支护的目的。

悬吊理论直观地揭示了锚杆的悬吊作用，简单、实用，在实践中应用范围最为广泛，相对而言也更符合现场实际。

一般适用于锚固范围内具有稳定岩层的巷道顶板。

图1-1 锚杆支护悬吊示意图二、组合梁理论该理论认为，在煤层顶板为层状岩层时，锚杆将锚固范围内的岩层挤紧，增加各岩层间的摩擦力，防止岩层沿层面间的滑动，避免离层现象，提高自承能力。

此外，杆体增加抗剪强度，阻止岩层间的水平错动，从而将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁紧成一个较厚的岩层，如图l 一2所示。

这种组合厚岩层在上覆岩层荷载作用下，其最大弯曲应变和应力都将大大减小。

根据组合梁理论，n 层岩层使用锚杆与不使用锚杆相比，岩层的最大挠度和最大应力分别可降低2n 和n 倍，如公式1—1、1—2所示。

b c nσσ1=(1-1) b c f n f 21= (1-2) 式中 b σ——不使用锚杆时岩层中的最大应力；——使用锚杆时岩层中的最大应力；cf——不使用锚杆时岩层的最大挠度；bf——使用锚杆时岩层的最大挠度；cn——岩层的分层层数.图1-2 锚杆支护组合梁示意图（a) 无锚杆的组合梁；（b）锚杆加固的组合梁对于端锚，其提供的轴向力将对岩层离层产生约束，增大了各岩层间的摩擦力，与杆体提供的抗剪力一同阻止岩层间产生相对滑动。

对于全锚，锚杆和锚固剂共同作用，明显改善了锚杆受力状况，增加了控制顶板岩层离层和水平错动的能力，支护效果优于端锚。

煤巷锚杆支护成套技术【摘要】经过近年来的快速发展，煤巷锚杆支护技术已基本形成了由设计方法、支护材料、施工机具、工程监测等构成的煤巷锚扦支护成套技术。

【关键词】锚杆支护；技术研究1.巷道围岩地质力学测试围岩内应力、地应力是巷道变形和破坏的根本原因，巷道围岩地质力学测试工作是煤巷支护设计、施工和维护管理中的一项基本工作；我国已经研制开发了井下巷道围岩强度测试技术、巷道围岩结构测试技术、水压致裂法地应力测量技术，并在兖州、潞安、新汶、邢台、晋城等矿区的应用中取得显著成效。

水压致裂法地应力测量原理，是通过在封隔钻孔段注高压水而使钻孔破裂，根据钻孔破裂时的压力和方向确定主应力的大小和方向。

水压致裂法量测应力不需要套芯，测试过程简单，可以快速、经济地进行大面积量测，特别是在量测水平应力方面具有明显优势。

针对煤矿井下巷道特点，目前开发研制的YY-56型矿用便携式水压致裂地应力测量仪器，可快速、准确、大面积地测量煤矿巷道围岩地应力。

2.锚杆支护设计在多年锚杆支护实践经验基础上，根据煤巷特点并借鉴国外先进技术，我国成功开发了锚杆支护动态信息设计法。

该设计方法包括试验点调查和地质力学评估、初始设计、井下监测、信息反馈和修正设计、变形和安全监测等技术内容。

其中，试验点调查评估包括围岩强度、围岩结构、地应力和锚固性能测试等内容。

锚杆支护初始设计采用有限差分软件FLAC、离散单元法软件UDEC等进行。

为使锚杆支护设计具有较高的科学性和可靠性，在大量示范巷道数值计算、设计的基础上又开发出专用设计软件系统。

计算结果用经验法比较修改后，在井下巷道进一步实施试验验证。

3.锚杆支护材料锚杆支护材料的力学特性显著控制着锚杆支护效果关系着巷道支护成本和矿井的经济效益。

3.1高强度锚杆支护材料经过近年的研究和试验，人们逐步认识到高强度锚杆支护材料的重要性。

目前我国已经能够轧制无纵筋左旋螺纹钢锚杆，并采用优质钢材或经中频调质而达到高强度和超高强度级别。