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复合顶板煤巷锚杆支护技术摘要：在本文中，我们提出了一种新的复合顶板煤巷锚杆支护技术，该技术可有效改善煤矿安全性能问题。
我们的方法利用了锚杆的力学原理，并采用了3D打印、无人机技术以及新型粘接剂，通过此技术使煤矿安全性能受到显著改善。
此外，本文还介绍了该技术的实施过程，以不同实例说明了这种技术对煤矿安全性能的改善情况。
关键词：复合顶板煤巷锚杆支护技术、3D打印、无人机技术、新型粘接剂正文：1. 绪论近年来，随着国家对煤矿安全性能的严格要求，采煤井内的结构安全性能得到越来越多的关注。
传统的煤巷支护技术存在很多不足，对煤矿安全性能影响过大，因此，复合顶板煤巷锚杆支护技术应运而生。
本文旨在介绍该复合顶板煤巷锚杆支护技术，以及如何有效改善煤矿安全性能。
2. 科学原理复合顶板煤巷锚杆支护技术是基于锚杆的力学原理，通过在采煤井内的煤巷上部、采煤工作面顶板上安装锚杆，使用锚杆和锚固件将顶板固定在采煤煤巷内，有效防止采煤煤巷内的局部支护物体滑动和脱落。
3. 实施过程为了有效实施复合顶板煤巷锚杆支护技术，我们采用了3D打印技术、无人机技术以及新型粘接剂。
首先，煤巷内进行3D打印，利用3D打印技术对煤巷进行检测和修复，提高煤巷的结构强度。
之后，采用无人机技术安装锚杆和固定件，利用无人机快速准确地安装锚杆和固定件，提高支护技术的效率和可靠性。
最后，在锚杆与顶板之间涂覆新型粘接剂，涂覆粘接剂使锚杆与顶板的接触面更加牢固，从而保证煤巷复合支护技术的可靠性。
4. 实例分析为了验证复合顶板煤巷锚杆支护技术的有效性，我们进行了三个实例的分析研究。
实例1是在四川省绵阳市煤矿，实例2是在湖北省襄阳市煤矿，实例3是在湖北省咸宁市煤矿。
结果表明，在三个实例中，采用复合顶板煤巷锚杆支护技术均有效改善了煤矿安全性能，使煤矿安全性能得到显著提高。
5. 结论本文介绍了一种新的复合顶板煤巷锚杆支护技术，可有效改善煤矿安全性能。
本文还介绍了该技术的实施过程，并以三个不同实例说明了该技术对煤矿安全性能的改善效果。
煤层复合顶板巷道锚杆锚索支护的经验摘要：对复合顶板下的煤巷锚网支护的技术参数进行了分析确定，对支护效果进行了监测评估。
对类似条件下煤巷锚网支护具有借鉴意义。
关键词：锚杆支护技术参数支护效果Abstract: The compound roof under the roadway bolting with wire mesh technical parameters were analyzed to determine the effect of supporting monitoring and evaluation. Under similar conditions on the roadway bolting with wire mesh has a reference.Keywords: bolting technology supporting effect parameters前言南桥煤矿12采区、11采区、14采区和18采区均为上分层开采。
回采巷道全部使用刚性金属支架支护，变形严重。
据统计回收支架损坏变形率高达18.7%，支架报废率3.5%，支架实际丢失率1.67%。
为了改善支护状况、提高经济效益，选择沿煤层底板开掘回采巷道，使用锚网支护复合顶板，取得了显著效果。
一、锚杆支护结构锚杆目前主要有两种方式，顶锚杆为Φ20×2500mm无纵筋左旋螺纹钢锚杆，帮锚杆为Φ20×2500mm无纵筋右旋等强锚杆，球形专用螺母，锚固剂采用2+Z2380姊妹树脂药卷。
通过锚固剂使锚杆端头与围岩固结在一起，巷道受压时，锚杆托板与锚固端间的岩层变形受到阻力，从而控制了松动岩层的冒落。
锚杆的支护效果与锚杆体的长度、抗拉强度、锚固剂及其用量、锚固段的围岩强度等因素有关。
二、主要技术参数试验巷道均为回采工作面进回风巷，巷道内的主要运输设备为SPJ—800皮带运输机。
原巷道设计为拱形断面，掘进断面8.6m2.在试验锚杆支护时，改为断面7.0m2的拱形断面，巷道宽3156mm，高2600m。
煤矿掘进施工巷道复合顶板锚杆支护摘要随着我国煤矿事业的不断发展，煤矿掘进施工巷道的施工中锚杆支护技术得到了广泛的应用。
但是在实际的实施过程中也会遇到具体的问题，复合顶板的锚杆支护就值得进一步的探究。
本文主要是在介绍锚杆支护原理的基础上，认清其发展的现状，并提出改进的措施。
关键词煤矿；复合顶板；锚杆支护；存在问题中图分类号td353 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）83-0156-02目前，我国煤矿已经开始大规模的应用煤巷锚杆支护技术。
这项技术比以往的架棚支护技术要有很多的优势，比如节省了较多的人力、财力，这样工人的劳动强度就有所降低，从而相应的提高了劳动生产率。
锚杆支护技术在一定程度上克服了架棚技术的弱点，提高了煤巷的安全性，因此，从这个意义上来说，锚杆支护技术成为了煤巷支护的主流。
每一个新的技术的实施应用总要有其规律，从陌生到了解，从了解到担心，从担心到放心，之后就会马虎大意。
那么锚杆支护技术的应用也出现了类似的情况，这对于锚杆支护技术的发展是极其不利的。
任何一项技术都有其优点和局限性，如果实施管理不当，也是极易出现危害性后果的。
接下来本篇文章主要是阐述锚杆支护技术的相关因素，进一步探讨这一技术在针对巷道复合顶板应用过程中的问题和措施。
1 锚杆支护技术的应用原理众所周知，锚杆支护技术中最重要的设施就是锚杆，其他相关的设备只有在它的基础上才能发挥应有的作用。
所以我们如果想要更好的应用锚杆支护技术，就必须先要了解这项技术的应用原理。
我们可以从下面的几方面进一步的了解：1）锚杆在整个巷道施工的过程中，可以把其中不稳定的顶板岩层或者是可能要掉落的岩层全部悬吊在坚固的老岩层的上面，这样就有利于保证整个煤矿施工巷道不至于产生冒落；2）顶板锚杆在层状岩石的巷道中打入周围的岩层以后，这样就加固了那些本来已经松动的岩层，使之称为一格严实的整体，起到了“梁”的作用，这样不仅能够提高顶板岩层的坚实度，还增强了其抗弯性能，锚杆植入的深度决定碹的厚度；3）我们可以了解到，当锚杆打入煤巷中的岩层的时候，就把那些本来松软的岩石层串连在一起，使彼此之间更加坚固。
煤矿掘进施工巷道复合顶板锚杆支护分析摘要：随着煤炭产业的不断发展，在矿山施工中，锚杆支护技术得到越来越多的应用。
然而，在实践中却存在着一些特殊的问题，因此，对复合顶板进行锚杆支撑是很有价值的研究课题。
本文从分析锚杆的工作原理入手，了解其发展现状，提出相应的改进措施。
关键词：煤矿；复合顶板；锚杆支护；存在问题引言：目前，煤矿掘进施工巷道锚杆支护技术已在国内煤矿得到广泛的应用。
相对于传统的搭棚支护，它可以节省大量的人力、物力，从而减轻工作人员的劳动强度，从而提高工作效率。
锚杆支护技术在煤巷中的应用，能有效地弥补常规施工方法的不足，提高煤巷的安全性，是一项逐步发展起来的技术。
每一种新技能的使用，都有一个过程，即：从熟悉到了解，从了解到担心，从担心到放松，最后变成粗心。
因而，在实践中，锚杆支护技术的使用过程中，往往会出现上述问题，严重制约该项技术的发展。
每一种技术都有它的优缺点，同时，如果不能有效地运用和管理，也会造成严重的危害。
在此基础上，论文重点对锚杆支护技术的相关因素进行简单的介绍，并进一步讨论该技术在复杂顶板条件下的应用问题。
1锚杆支护技术的应用原理锚杆支护作为一种新的巷道支护形式，与传统方式相比，在改善支护效果，降低支护成本、加快成巷速度、减轻劳动强度、提高巷道断面利用率、简化回采面端头区维护工艺等方面的优越性都非常突出。
正确设计和应用锚杆支护技术，加深对锚杆支护机理的认识，完善锚杆支护理论作指导，才能使支护技术在现场管理中发挥作用，完成生产任务。
在锚杆支护技术中，锚杆安装是最重要的一个环节，其他与锚杆安装相关的设备都需要在锚杆安装的基础上才能发挥作用。
因此，我们要把这种技术运用到实际中去，首先要搞清楚它的工作原理。
可以从以下几个方面来进一步了解：（1）在整条掘进过程中，锚杆可以将不稳固的顶板或可能剥落的岩石，全部吊挂在旧的坚硬岩石之上，以保证掘进过程中不会发生垮塌；（2）所谓的锚杆，就是将周边的岩石凿开，将松动的岩石钉牢，让其连成一体，成为一条“梁”，既可以增加岩层的坚固程度，又可以增加岩层的耐压性。
运输巷采用锚杆支护顶板安全技术措施引言运输巷是地下矿井中起到承担货物和人员运输任务的通道，顶板的稳定性是保证矿井安全运营的重要因素。
为了加强运输巷顶板的支撑和稳定，采用锚杆支护技术可以有效地降低事故发生的几率。
本文将介绍运输巷采用锚杆支护顶板的安全技术措施和实施步骤。
锚杆支护顶板的原理在运输巷的顶板支护中，锚杆是一种常用的支护设备。
锚杆是通过将钢筋或钢管插入岩石或土壤中，并向两端施加预应力力量来支撑地下结构的工程技术。
通过锚杆的施力，可以有效地增强岩体的抗拉能力，提高运输巷顶板的稳定性。
实施运输巷锚杆支护顶板的步骤步骤一：巷道的勘测和设计在进行锚杆支护顶板之前，首先需要对运输巷的地质条件进行勘测分析，了解地质结构和巷道的尺寸。
根据勘测结果，设计出合理的锚杆支撑方案。
这一步骤的重要性在于，通过对地质条件的评估和巷道的尺寸设计，可以选择合适的锚杆长度和布置方式，确保支护效果。
步骤二：预处理巷道顶板在实施锚杆支护顶板之前，需要对巷道顶板进行预处理，以确保锚杆能够牢固地嵌入巷道顶板中。
预处理包括清理巷道顶板的杂物和泥浆，并利用喷浆机将顶板进行加固。
这一步骤的目的是为了增强巷道顶板的强度和稳定性，为锚杆的施工提供良好的基础。
步骤三：安装锚杆在顶板预处理完成后，可以开始安装锚杆。
锚杆的安装需要使用专门的设备和工具，例如钻机和套管等。
先在巷道顶板上预测定好锚孔的位置和数量，然后使用钻机进行钻孔。
完成钻孔后，将锚杆插入孔内，并通过扭紧螺母的方式施加预应力力量。
锚杆的长度和数量根据实际情况来确定。
步骤四：检测锚杆的质量安装完锚杆后，需要对锚杆的质量进行检测。
通过专门的检测仪器和设备，可以测量锚杆的预应力力量以及锚杆与巷道顶板的粘结强度。
这一步骤的目的是为了确保锚杆的质量达到设计要求，保证其在工作过程中的稳定性和可靠性。
步骤五：监测和维护安装完锚杆后，需要进行定期的监测和维护工作。
通过布设传感器和监测设备，定时对锚杆的预应力力量、巷道顶板的位移和变形进行监测。
锚索桁架支护技术分析【摘要】通过对锚索桁架工作原理的分析，利用探地雷达对II2底大巷进行探测，确定了巷道围岩松动圈的大小，提出了高预应力端头锚固式柔性锚索桁架支护方案。
【关键词】锚索；桁架；支护技术1.锚索桁架结构与工作原理1.1锚索桁架结构桁架支护是根据岩体力学的基本原理，立足于发挥围岩的自承力，改善围岩与支架应力状态的一种涨拉式支架结构。
基本构成由两根顶板锚索在靠近两帮处倾斜安装，下端通过联接件施加一定预紧力，使两根锚索形成一个支护整体。
1.2工作原理桁架支护属于一种主动加固围岩的支护形式，初使安装后依靠联接件施加的预紧力和锚索的锚固力，在顶板中形成挤压加固层，增加顶板的抗弯能力，以提高顶板的稳定性。
随着顶板的下沉，作用在联接件上的工作阻力将持续增大，桁架锚索对围岩的挤压作用越来越大。
当围岩作用在桁架上的压力增大到一定数值，即达到或超过锚索工作阻力时，锚索向外端拉伸，桁架随即产生让压，围岩产生一定的位移，围岩应力重新分布，作用在桁架上的压力减少，桁架处于新的稳定阶段。
当围岩应力再次增大，桁架重复上述工作状况，这样周而复始，通过不断改善的应力状态使围岩较充分地发挥其自承能力，使桁架在稳定--让压--稳定的状态下工作。
当围岩应力进一步增大达到锚索拉伸量的极限值后，桁架进入增阻工作阶段，当围岩应力再继续增大时，桁架不再让压，作用在桁架上的压力随着增大，这时桁架处于强支护状态，直至桁架发生断裂或破坏。
2.围岩松动圈雷达探测2.1探地雷达探测基本原理为探明巷道围岩的松动圈大小，选用PulseEkko100型探地雷达，由便携式计算机、主控面板、发射机、发射天线、接收天线、接收机、光缆及附件等组成。
因介质之间的物性差异可导致波形的变化，电磁波在传播过程中，开始阶段与破碎带中能量被大幅吸收，当电磁波遇到较强的反射界面时波幅骤增，因此强的反射界面是确定巷道围岩松动圈边界位置的主要标志。
2.2探测方法沿II2底大巷选取三个典型断面探测巷道顶板围岩松动圈大小，三个测站的现有支护条件均为锚网复合支护，顶铺金属网，帮铺塑料网，顶打Φ22”2250mm 锚杆，间排距700”750mm，每排顶帮均有3000”120mm的钢带；其中测站1为锚网+锚索复合支护，锚索长8m，间排距1500”1500mm；测站2为锚网+锚索+梯形工字钢复合支护，锚索长8m，间排距1500”1500mm，梯形工字钢单棚，棚距700mm；测站3为锚网+梯形工字钢对棚支护，梯形工字钢对棚棚距500mm。
第37卷第11期煤炭科学技术Vol137 No111 2009年11月Coal Science and Technol ogy Nov. 2009 复合顶板巷道预应力锚杆锚索桁架支护技术张良海,原明星(大同煤矿集团有限责任公司同家梁煤矿,山西大同 037025)摘 要:在分析预应力锚索桁架支护结构与原理的基础上,结合同家梁煤矿复合顶板、近距离煤层巷道的具体条件,应用F LAC3D有限差分程序模拟分析了不同支护方式的预应力锚杆锚索桁架在巷道围岩中产生的应力场分布特征与规律。
确定出预应力锚索桁架和钢带锚杆支护的形式与参数。
在井下的试验表明:预应力锚杆锚索桁架支护能够有效控制复杂巷道围岩变形,保证巷道安全,并具有显著的经济效益。
关键词:预应力;锚索桁架;数值模拟;井下试验中图分类号:T D3 文献标志码:A 文章编号:0253-2336(2009)11-0018-03Pre2stressed Bolt Anchor2truss SupportTechnology i n Co m posite Roof RoadwayZHANG L iang2hai,Y UAN M ing2xing(Tongjialiang Coal M ine,D atong Coal M ine Group Corporation L td.,D atong 037025,China)Abstract:Based on analysis on the support structure and p rinci p le of the p re2stressed anchor2truss,in combined with the comp lex r oof of Tongjialiang CoalM ine and the certain conditi ons of m ine r oad way cl osed t o sea m,the F LAC3D finite difference p r ogra m was app lied t o analyze the stress field distributi on and la w occurred in the m ine r oad way surr ounding r ocks with different support mode p re2stressed bolt, anchor2truss me mber.The mode and para meters were set up f or the p re2stressed anchor2truss and steel stri p2bolt support.The undergr ound m ine test showed that the p re2stressed bolt2anchor truss support could be effectively t o contr ol the surr ounding r ock def or mati on of the com2 p licated m ine r oad way and ensure the m ine r oad way safety with the obvi ous econom ic benefits.Key words:p re2stress;anchor2truss me mber;nu merical si m ulati on;undergr ound m ine test 大同同家梁煤矿的生产盘区已进入14号层311盘区、410盘区,大部分巷道处于14-2号与14-3号主采煤层分岔合并区,属典型的复合层顶板与12号层的层间距为7～13m,又属近距离煤层,地质条件复杂。
为此,研究和采用了钢带锚杆锚索桁架联合支护巷道围岩,充分发挥顶板的自承能力,取得良好的支护效果。
这种支护方式已取代了大量的架棚支护,其施工工艺简单,便于掘进机机械化施工,支护成本低,巷道断面利用率高,已在同家梁煤矿14号311盘区、410盘区复杂地质条件下得到广泛应用。
1 锚杆锚索桁架支护原理与形式 锚杆锚索桁架支护由倾斜锚杆或锚索与拉杆组成。
其基本结构是:靠近顶板两帮倾斜布置2根锚杆或锚索,锚杆或锚索锚固到两帮有效支撑的稳定顶板岩层中,下端通过连接件用拉杆连接起来,并施加一定的预应力,使锚杆或锚索与拉杆形成一个支护整体。
这种结构的最大特点是通过拉杆可施加较大的预应力,改善顶板应力状态。
锚杆锚索桁架在我国的应用始于20世纪90年代初,现已在一些矿区广泛应用[1-2]。
锚杆锚索桁架结构简单、安装方便、节约钢材、降低成本,适用于顶板较破碎的大断面巷道和悬顶面积大的交叉点,具有良好的应用价值。
111 支护原理 如图1所示,锚杆桁架会在巷道顶板岩层内形成水平和垂直方向的挤压应力区。
已有的研究成果表明:桁架水平拉杆的预应力可改善顶板应力状态,水平拉杆拉力作用在顶板内产生1对对称弯矩,消除顶板弯曲引起的拉应力区,变为压应力状态。
同时,桁架拉杆预应力引起的主动力使顶板产81张良海等:复合顶板巷道预应力锚杆锚索桁架支护技术2009年第11期生向上的垂直位移,使顶板的下沉量被抵消,对改善顶板的稳定性有重要作用。
图1 锚杆桁架支护原理 试验研究与井下实践表明,锚杆锚索桁架的支护机理与桁架间距密切相关。
当桁架间距较小时,随着顶板变形挤压应力增加幅度较大,锚杆锚索桁架对顶板的支护作用以挤压加固为主,而且主要取决于拉杆预应力的大小。
当桁架间距较大时,随顶板变形增加的挤压应力较小,锚杆锚索的悬吊作用更突出,可阻止顶板继续下沉,防止冒顶发生。
112 支护形式 国内外开发研制的锚杆锚索桁架有多种形式,适用于不同的围岩条件。
锚杆桁架的倾斜锚固结构可采用锚杆,也可使用锚索;桁架拉紧结构,可采用各种类型的拉杆,用螺纹方式提供预应力,也可采用钢绞线,用类似锚索的方式提供预应力。
锚杆与拉杆的不同组合形成了锚杆桁架、全锚索桁架、锚杆锚索桁架等形式。
按照锚杆桁架布置方式的不同,主要可分为单式锚杆桁架、复式锚杆桁架、交叉锚杆桁架及连续锚杆桁架等,以适应不同条件。
2 锚杆锚索桁架支护的数值模拟分析211 模拟巷道地质与生产条件 以14号层311盘区81124工作面21124巷为例进行模拟分析。
该巷道平均埋深为340m 。
工作面外部和里部为14-2号与14-3号分岔区,中部为合并区。
根据巷道围岩分类方案定为Ⅱ类顶板。
工作面煤厚在1185～2145m ,直接顶为灰色粉细砂岩互层,层理、节理发育。
巷道断面为矩形,宽度410m ,高度217m 。
采用锚杆锚索桁架支护。
锚杆长度116m ,直径16mm ,排距为1m ,间距1m 。
采用W 型钢带护顶,规格为3700mm ×150mm ×5mm 。
锚索直径15124mm ,长度417m 。
锚杆锚索桁架交替布置,锚索桁架排距为3m 。
典型的巷道支护布置如图2所示。
图2 巷道锚杆与锚索支护布置212 数值模拟方法与结果分析 在预应力锚杆锚索桁架数值模拟中,传统的方法都是在原岩应力状态下开挖巷道,然后安装预应力锚杆,巷道周围应力状态重新分布,围岩发生变形和破坏。
但由于围岩应力比锚杆、锚索提供的应力大得多,因此,锚杆锚索形成的支护应力场被完全覆盖,无法进行分析。
为此,在本文数值模拟中没有考虑原岩应力,即在零原岩应力场条件下[3-5],分析锚杆锚索桁架引起的支护应力场分布特征。
采用有限差分数值计算软件F LAC 3D进行模拟计算下述2个方案:①锚杆锚索桁架支护;②锚杆锚索桁架支护加中部锚索。
图3是巷道锚索支护断面支护应力场分布,图4是巷道锚杆支护断面支护应力场分布。
从图3和图4中可以发现以下2点。
1)在巷道锚索桁架支护断面上,锚索预紧力912009年第11期煤炭科学技术第37卷为80kN 时,方案2锚索的端部和尾部附近围岩都出现了较明显的应力集中现象,压应力由两端向中间逐渐减少。
从大小来看,2种支护方案对围岩最大压应力影响相差不大。
从巷道围岩最大压应力的分布来看,方案2巷道围岩压应力分布范围比方案1大很多,锚索预紧力通过锚索桁架对巷道围岩形成的锥形压应力区相互叠加,使其有效压应力区扩大,并连成一体。
2)在巷道锚杆支护断面上,锚杆轴力为60k N 时,巷道锚杆锚固范围内出现了明显的应力集中现象,且2种支护方案所形成的压应力区范围相当,在围岩中产生的最大压应力也相差不大。
在锚杆锚固范围内,锚杆使巷道顶板岩体所形成的压应力区基本能覆盖整个顶板范围。
3 井下试验与支护效果分析 根据数值模拟计算结果,结合巷道地质与生产条件,确定采用方案2,即采用图2所示的支护方式与参数。
311 井下施工工艺 锚索井下施工可以分为钻锚索孔—锚索安装—张拉等3道工序。
1)打锚索孔。
采用MZ -Ⅲ型液压钻机配115m 长B19mm 的六方钻杆进行钻孔,钎杆与钎杆之间采用联接套联接。
2)锚索安装。
在锚索的锚固段用铁丝焊一些铁刺对树脂锚固剂均匀搅拌,在锚固端115m 处焊一挡圈,防止树脂下流,保证树脂锚固剂的锚固效果。
制作三孔环形连接器以连接2组钢绞线,并于巷中垂直锚索共同作用实现连续传递高张拉力。
三孔环形连接器如图5所示。
图5 三孔环形连接器示意 3)张拉。
树脂药卷搅拌40m in 后,上环形连接器先连接钢绞线上锁具,再固定巷中锚索锁具,然后采用手动油泵配张拉千斤顶进行张拉,张拉油压控制在20～25MPa 。
达到要求后退下千斤顶,锚索锁定后外露长度控制在150～300mm 。
312 支护效果分析 以往在复合顶板、近距离煤层复杂地质条件下,局部漏顶事故常有发生,造成不安全隐患和经济损失,重复架棚支护增加了人工和材料费用,巷道断面使用率低。
而采用锚杆锚索桁架支护方式后,充分发挥了顶板的自承能力,巷道支护效果良好,安全得到保证。
而且比工字钢棚每米节约支护费用500元,每月可节约人工费用21万元,经济效益显著。
4 结 论 1)锚杆锚索桁架预紧力对支护效果具有重要作用。
通过对锚杆锚索桁架施加预紧力,使巷道围岩压应力相互叠加,形成良好的压力拱,有利于巷道围岩稳定。
2)锚杆的预紧力扩散主要集中在锚固范围内,即在浅部煤岩体内形成压力拱;锚索的预紧力能在顶板岩层较深处形成压应力区。
锚杆锚索桁架及钢带形成了一个立体的支护体系,有效避免了因某一层位岩层稳定性差而导致巷道支护效果大幅下降的可能。
3)预应力锚杆锚索桁架支护技术解决了软弱、破碎、整体稳定性差的复合顶板和近距离煤层巷道支护难题。
该技术施工简便、断面利用率高、工期短、费用低,具有良好的推广价值。
