浅析锚杆支护质量的因素
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影响锚杆支护完整性和稳定性的主要因素
1、巷道围岩强度
巷道围岩的硬度决定着支护作用的发挥,如果围岩较软,就会出现变形的状况,从而就使巷道的维护较困难;如果围岩硬度很强,自然围岩的负荷能力就强,巷道的稳定性就相对高,这样的巷道就好维护。
巷道围岩的硬度其实就决定着围岩的负荷能力,负荷能力强硬度就足够,因此维护的效果就较好。
2、地应力
地应力包含自重应力、地质构造应力、采动集中应力。
自重应力是指岩土本身重量引起的应力,这种应力的强弱由岩石的重量和埋藏深度决定。
如果巷道与地表的距离较大,围岩就会更容易变形,相对的围岩的稳定性就降低,所以巷道的埋藏深度对围岩的稳定性极具影响。
地质构造应力是指地质形成某种构造体系所需要的应力,如果构造应力大,地质构造发育就越快,从而围岩发展程度就越低,进而巷道围岩的稳定性就越差。
采动集中应力是指采煤时所受到的应力,当巷道和采煤地段距离很近时,受到的采动应力就会很大,这个采动应力是与煤层巷道、采煤厚度直接相关的。
巷道围岩在受到所在煤层压力的作用下,还会受到来自采煤时应力的影响,就会同时受到两种力的挤压,从而就会对巷道稳定性造成影响。
3、巷道断面形状与巷道断面尺寸
由于断面的应力分布会随形状的改变而发生变化,所以要想改善围岩应力分布状况,就可以通过改变断面的形状来达到效果,例如圆
形、椭圆形的断面,其应力分布较均匀,梯形、矩形的相比较就会差些。
并且,除了会受到形状的影响,还会因巷道的宽度和高度而有所变化,因此还要充分考虑以上所有因素。
煤矿巷道影响锚杆支护质量的因素浅析摘要: 锚喷支护是锚杆和喷射混凝土联合支护的一种支护方法, 它将锚杆和混凝土的作用有机的相结合,起到整体支护、保护和加固围岩、释放围岩变形等作用, 为煤矿巷道提供了有效地支护途径, 在实践中得以广泛的应用。
文章结合实际针对相关问题进行了分析探讨, 并提出了相应的改良措施。
关键词: 锚喷支护;煤矿巷道; 锚杆;改良措施1 前言目前, 锚喷技术在煤矿巷道支护中虽已广泛应用, 但在实际施工中由于多种因素, 锚喷支护质量受到严重不良影响。
锚喷支护首先在支护形式和理论有所突破, 将被动支护变为积极主动地支护方式, 有效地保持了围岩的稳定性和整体性; 其次, 锚喷支护可以最大化发挥围岩自身的支撑作用, 将围岩从荷载转化成为载体, 有效地抑制了围岩的位移和变形。
最终使围岩、锚喷层和锚杆形成一个有机的整体, 在三者的共同作用下, 围岩岩体的整体性得以保持。
2 影响锚杆支护质量的因素锚杆的支护作用主要是通过围岩的相互作用来实现的。
其表现形式为: 径向和切向锚固力的作用,以此来提高围岩的稳定性。
目前锚杆支护初始设计方法主要有: 工程类比法、理论计算方法和数值计算方法的结合。
由于在支护设计理论研究方面还有许多的欠缺, 在我国目前主要是采用工程类比的方法进行锚杆的初始设计, 在定量设计方面突破不大。
在测试技术和手段、支护材料、支护的可靠性等方面与国外发达国家仍然有很大的差距。
2. 1 锚杆材质对支护质量的影响。
锚杆常用的金属材料多采用q235(a3)圆钢作为锚杆杆体, 其屈服强度为240mpa。
这种材料的力学性能直接影响着锚杆的强度和可延伸性等力学性能, 再加上加工工艺的局限性使其锚尾有效直径比锚杆实际公称直径小1.8 mm —2.1 mm, 截面面积减少20%—25%。
大量研究表明, 锚尾的受力十分复杂, 不但承受轴向拉应力, 还要受到弯曲应力的作用, 工作条件恶劣, 受力大, 因此, 要求锚尾的螺纹强度有效截面直径不小于杆体的实际公称直径。
提高锚杆支护质量的途径一、影响锚杆支护的质量的主要因素:1、锚杆支护设计不够科学。
锚杆支护设计时绝大多数采用工程类比法,支护形式和参数不尽合理,有可能支护强度太高,造成支护强度过剩,浪费了材料;再者在松、散、软等特殊地质条件下支护强度可能不足,出现片帮、冒顶事故。
2、锚杆支护材料的质量不能完全达到要求。
如钢材质量、加工的螺纹质量、树脂药卷质量均直接影响支护质量。
3、锚杆支护监测仪器与技术不能满足现场施工需要。
常用仪器的精确度、实用性不尽完善,不能完全真实反映锚杆支护效果。
4、现有技术条件下,施工因素是直接影响锚杆支护质量的关键环节。
施工人员对锚杆支护理论的系统认识不够,对锚杆安装质量不到位,不能完全按设计施工。
施工中常见的巷道成型差,锚杆托板不切岩面,造成锚杆失效;安装过程采用的机具、工艺不同,导致临近锚杆安装后预紧力不同,支护阻力增长不同均影响了支护效果。
二、从支护设计方法放手确保锚杆支护的质量受矿井开采范围扩大和施工速度的加快,地质条件千变万化的影响,及时进行巷道围岩地质力学测试,完善对顶板围岩的分类,借鉴先进技术经验,使用锚杆支护动态设计方法,及时修正支护方案和参数,为实现锚杆支护设计的及时性、科学性提供设计保障。
三、把好支护材料的验收关支护材料的选择关键是选择管理人员,管理人员必须懂得支护业务,改变进货只验收数量不管质量的习惯,杜绝有什么材料就进什么材料的现象。
同时矿与厂相结合,联合进行锚杆支护新新产品的研制、开发和加工。
四、提高锚杆支护质量监测手段将综合监测和日常监测相结合,使用高性能监测仪器,以监测数据保掘进、回采安全和支护设计的合理性,更好地为支护质量服务。
五、确保施工安装质量的措施1、积极对全员进行组织培训以实例和深入浅出的方法使职工的锚杆支护理论有系统的认识,以实例解释锚杆施工工艺的原因,从思想根源上解决问题。
2、对锚杆支护施工质量实行全员、全方位、全过程安全管理生产队、组、个人是实施锚杆支护的关键,是保证质量的首要环节。
煤矿矿建工程巷道锚杆支护技术的关键因素摘要:本文主要分析了煤矿矿建工程巷道锚杆支护技术,分析了如何进一步采取更好的技术提高巷道锚杆支护的效果,提出了关键的因素和技术措施,供参考和借鉴。
关键词:煤矿;矿建工程;巷道;锚杆支护;因素前言在煤矿矿建工程巷道锚杆支护技术的整个过程中,一定要重视其技术的应用效果,对技术的应用原理和支护的具体措施进行把握,才能够提高支护的整体质量和水平。
1、煤矿矿建工程巷道锚杆支护作用原理矿建工程是我们煤矿安全生产的前提,而巷道掘进又是矿建工程中重要的一环。
在巷道掘进中,锚杆支护技术由于其很多独有的优势而受到了广泛的应用。
但是,由于这一技术中所涉及的要点比较多,而忽视任一环节都有可能给我们带来安全隐患。
基于此,对于矿建工程巷道掘进锚杆支护技术的研究有着较强实践指导意义。
所谓锚杆主要是指在巷道围岩体内安置的杆状锚栓体系。
在我们巷道掘进之后,会在围岩中钻锚杆眼,并把锚杆安置到锚杆孔之中,这样就很好的起到了加固围岩的作用,进而对巷道的稳定起到维持的效果。
一般来说,锚杆支护的作用原理可以分为以下几个方面:1.1悬吊作用,这主要是指利用锚杆将快于冒落的软弱岩层及围岩悬吊到岩体之上,进而利用锚杆来承载弱岩和围岩的重量。
1.2组合梁作用,这主要是把平顶巷道层状顶板当做叠合梁,而这种叠合梁是以巷道两帮当作支点的,由于荷载的作用,每一层板梁都会各自弯曲,其上下缘将分别处在受压及受拉的状态。
我们通过使用锚杆把板梁压紧以后,由于荷载的作用,则类似于一块板梁的弯曲,这就很好的提升了板梁的抗弯强度。
1.3挤压加固拱作用,通过在巷道周围进行锚杆的布置,可以很好的将巷道拱部节理发育的岩体进行连接,这样就在形成了一个具有很好自承能力的拱形压缩带,进而使围岩作用在支架上的荷载转变为了承载结构,最终对顶板压力级自身重量起到了很好的支承作用。
1.4减跨作用,这主要是指通过锚杆能够对力拱的跨度及高度进行有效地减小。
煤矿巷道锚杆支护有效性的施工影响因素及控制措施煤矿巷道是煤矿生产中必不可少的通道,通常采用巷道锚杆支护来增强巷道的稳定性和承载力。
而巷道锚杆支护的有效性受到多种施工影响因素的影响,因此在实际施工中需要采取一系列的控制措施来保证支护的有效性。
本文将针对煤矿巷道锚杆支护的施工影响因素及控制措施进行详细的阐述。
一、施工影响因素1. 地质条件煤矿巷道的地质条件是决定巷道锚杆支护效果的重要因素之一。
地下煤矿巷道通常存在地质构造不稳定、岩层软弱、岩石裂隙多等问题,这些地质条件对巷道锚杆支护的效果产生直接影响。
2. 巷道尺寸巷道的尺寸大小也会对支护效果产生一定的影响。
巷道尺寸较大时,锚杆的支撑范围较大,易造成锚杆松动外漏现象,从而影响支护效果。
巷道尺寸较小时,施工难度较大,需要选用适当的锚杆规格和长度,以保证支护的有效性。
3. 施工工艺巷道锚杆支护的施工工艺包括锚孔钻孔、锚杆埋设、注浆封孔等环节,每个环节都有可能对支护的有效性产生影响。
锚孔钻孔的位置和角度不合理会导致锚杆安装不牢固,注浆封孔不到位则会降低锚杆的受力性能等。
4. 施工材料选用的施工材料对巷道锚杆支护的效果同样起着至关重要的作用。
在岩石类巷道中,需要选用适合的锚杆和注浆材料,以保证支护的牢固性和密封性。
5. 施工环境巷道锚杆支护的施工环境包括通风条件、水质情况、温湿度等,这些环境因素也会对支护的有效性产生影响。
在潮湿的环境下,需要采取防水措施以防止锚杆生锈和腐蚀,从而影响其支护效果。
二、控制措施1. 合理设计方案在巷道锚杆支护施工前,需要根据具体的地质条件和巷道尺寸大小,进行合理的设计方案。
设计方案要考虑到锚杆的数量、长度、位置和角度,以及注浆封孔的选材和工艺等,确保支护的有效性。
2. 严格施工要求在施工过程中,需要严格按照设计方案要求进行操作,确保每个环节都符合标准。
对锚孔钻孔的位置和角度进行精确测量,对锚杆的埋设和拉紧进行严格控制,对注浆封孔的质量进行严格监督等。
煤矿巷道影响锚杆支护质量的因素摘要煤矿巷道的复杂地质特点,给巷道支护技术带来了难题。
我们应当如何解决这些技术难题,使得煤矿施工更为安全的进行下去。
这就需要很多技术的配合,首先要进行巷道支护的设计,设计之前,需要收集矿压的数据以及一些相关信息,从而了解巷道内的地质特点,制定因地制宜的合适的巷道支护方案。
此外,本文结合煤矿巷道的地形复杂这一特征,介绍了几种巷道支护技术措施。
关键词煤矿巷道;锚杆支护质量;因素探究中图分类号td92 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2013)83-0157-020 引言众所周知,由于我国的地质特点,我国的煤矿开采途径主要是通过井工挖掘这一方式进行,此时为了更好的进行井下作业,我们需要挖掘足够的并且安全的巷道。
一些调查结果显示,若不将那些小型的煤矿企业计算在内,每年有8 000km左右的巷道成为新的采矿路径。
因此保证巷道的安全对煤炭企业来说是至关重要的,是煤炭企业安全生产的首要保证。
为了研究出各种能够符合煤矿巷道的锚杆支护技术,从而使工作人员能够在煤矿巷道中安全工作,巷道支护技术经历了从木支护到锚杆支护的发展历程,突破了很多的技术难关。
其中锚杆技术是我国现今通用的支护技术。
随着锚杆技术的发展,促进了我国矿井施工技术的进步,很大程度上改变了矿井的开拓部署和巷道布置方式[1]。
1 煤矿巷道的发展历史煤矿巷道支护的发展经历了木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护的漫长过程。
我国煤矿于 1956 年开始在岩巷中使用锚杆支护,至今已有 50 多年的历史。
锚杆支护经历了从低强度到高强度再到高预应力、强力支护的发展过程。
早期的锚杆主要是机械锚固锚杆、钢丝绳砂浆锚杆、端部锚固树脂锚杆、快硬水泥锚杆及管缝式锚杆等。
这些锚杆支护强度与刚度都相对较低,支护原理上仍属于被动支护,只适应于简单地质条件。
对高强度锚杆支护技术的认可是从1996年~1997 年引进澳大利亚锚杆支护技术开始的[2]。
浅析锚杆支护质量的因素
发表时间:2018-08-30T16:58:14.640Z 来源:《建筑学研究前沿》2018年第9期作者:杨太毕
[导读] 锚喷技术在煤矿巷道支护中虽已广泛应用,但在实际施工中由于多种因素,锚喷支护质量受到严重不良影响。
盘州市安全生产监督管理局贵州省.盘州市 553500
摘要:锚喷支护是锚杆和喷射混凝土联合支护的一种支护方法,它将锚杆和混凝土的作用有机的相结合,起到整体支护、保护和加固围岩、释放围岩变形等作用,为煤矿巷道提供了有效地支护途径,在实践中得以广泛的应用。
文章结合实际针对相关问题进行了分析探讨,并提出了相应的改良措施。
关键词:锚杆支护巷道措施
锚喷技术在煤矿巷道支护中虽已广泛应用,但在实际施工中由于多种因素,锚喷支护质量受到严重不良影响。
锚喷支护首先在支护形式和理论有所突破,将被动支护变为积极主动地支护方式,有效地保持了围岩的稳定性和整体性;其次,锚喷支护可以最大化发挥围岩自身的支撑作用,将围岩从荷载转化成为载体,有效地抑制了围岩的位移和变形。
最终使围岩、锚喷层和锚杆形成一个有机的整体,在三者的共同作用下,围岩岩体的整体性得以保持。
1、影响锚杆支护质量的因素
锚杆的支护作用主要是通过围岩的相互作用来实现的。
其表现形式为:径向和切向锚固力的作用,以此来提高围岩的稳定性。
目前锚杆支护初始设计方法主要有:工程类比法、理论计算方法和数值计算方法的结合。
由于在支护设计理论研究方面还有许多的欠缺,在我国目前主要是采用工程类比的方法进行锚杆的初始设计,在定量设计方面突破不大。
在测试技术和手段、支护材料、支护的可靠性等方面与国外发达国家仍然有很大的差距。
1.1 锚杆材质对支护质量的影响。
锚杆常用的金属材料多采用Q235(A3)圆钢作为锚杆杆体,其屈服强度为240MPa。
这种材料的力学性能直接影响着锚杆的强度和可延伸性等力学性能,再加上加工工艺的局限性使其锚尾有效直径比锚杆实际公称直径小1.8 mm―
2.1 mm,截面面积减少20%―25%。
大量研究表明,锚尾的受力十分复杂,不但承受轴向拉应力,还要受到弯曲应力的作用,工作条件恶劣,受力大,因此,要求锚尾的螺纹强度有效截面直径不小于杆体的实际公称直径。
采用高强度或者超高强度金属材料作为杆体材料,可以大大提高锚杆的力学性能。
比如采用16Mn钢并对其进行冷拉、滚丝处理,或者选用20MnSi钢对其经特殊工艺热轧为左旋无纵筋螺纹钢锚杆,可以使其屈服强度提高到650MPa,这样会提高锚杆的适用范围。
近年来,各国正大力发展高强、超高强锚杆,破断荷载一般为200kN ― 300kN。
例如澳大利亚研究的HS1045高强度锚杆用钢等。
1.2 锚固剂对支护质量的影响。
锚固剂材料原先都是采用快硬水泥锚固剂,这种锚固剂在使用过程中,存在水灰比难于掌握、凝结时间长、施工难度大、人为因素影响波动大等缺陷。
锚杆与围岩紧密接触,可以使锚杆与岩体之间具备良好的传力性能。
采用树脂锚固剂可以使杆体强度大大提高,尾部螺纹强度基本上与杆体本身等强。
树脂锚固剂可以缩短固化时间,安装后15min,树脂固化程度就可以达到80%―90%。
与传统锚固剂相比树脂锚固剂具有:初锚力大、锚固可靠、超早强、微膨胀、承载快、便于操作等特性,可以减少人为因素的影响,达到最佳的锚固效果。
近年来随着矿井开采深度的增加和地质条件的不断变化,使树脂锚固剂的应用研究也进一步拓宽。
1.3 “ 三径”匹配不合理对支护质量的影响。
“三径”匹配不合理是指锚杆的直径、孔径、锚固剂直径三径匹配不合理。
钻孔的直径与锚杆直径相差过大或者过小时锚杆的锚固力就会很小,钻孔直径过大时,锚杆不能有效地刺破树脂药卷和均匀地搅拌混合锚固剂;过小时锚固剂得不到有效的空间,只有达到合理的匹配后才能获得最大的锚固力。
在保证能够顺利安装的条件下,树脂药卷的直径应该尽量地增大,使其能够充分固化,使锚杆获得最大的锚固力。
树脂药卷直径较大时可以减少树脂在孔中的原始长度,当巷道高度较小时可以使锚杆安装时有足够的空间。
由于“三径”匹配不合理使煤巷锚杆支护失效形式主要有:锚杆与锚固剂同时沿着钻孔壁滑动;锚杆可以从锚固剂中拔出;锚固剂被剪切破坏。
1.4 锚杆支护时间对支护质量的影响。
煤矿巷道在开挖后,围岩的受力状态发生了改变,由原来的三向变为二向受力状态,变形和位移开始加大。
如果这时得不到及时支护,就有可能对巷道的安全造成隐患,准确把握支护时间,对于巷道支护效果至关重要,在工程实践中,一般从放炮到锚杆的安装以不超过4h为宜,在一些稳定性较差的岩层中,支护应紧跟工作面,以不超过2h为宜。
2.2 混凝土喷射过厚对支护质量的影响。
混凝土喷层的作用主要体现在2个方面,一是起着参与并形成组合拱结构的作用,为了起到这个作用,必须是混凝土喷层与围岩紧密结合并伴随着围岩的变形而不发生离层的现象,所以喷层并不是越厚越好,随着混凝土喷层厚度的增加,其刚度也随之增加,这就使得喷层与围岩容易发生离层现象,从而最终导致巷道的破坏。
二是起到保护巷道不被侵蚀的作用。
在工程实践中,一般巷道混凝土喷层以80mm―120mm为宜;对于稳定的巷道,也可在30mm―50mm之间;对于喷层厚度在50mm―100mm 以上时,应该分层喷射,以达到喷射效果,并可降低成本。
2.3 喷射混凝土工艺对支护质量的影响在实际操作中,由于工作风压、喷头与受喷面的距离、喷射方向等混凝土喷射工艺的问题导致混凝土回弹率高,目前回弹率一般在30%,一些矿井甚至高达40%―50%,严重影响支护质量、成本和劳动效率。
实践表明,正确的控制喷射风压对于减少回弹率、保证混凝土的质量和降低喷射作业时的粉尘飞扬都有良好的效果.
3、煤矿锚喷支护中应该采取的措施
通过分析锚喷支护中存在的问题,提出了解决这些问题的一些措施,为锚喷支护的改进与完善提供借鉴。
3.1 完善锚喷支护的监测工作。
锚喷支护是一种隐蔽性很强的工程,只有完善锚喷支护的监测工作才能确保巷道的安全可靠性。
由于理论和技术条件的限制,锚喷支护技术必然存在支护不足区域,只有采用各种监测方法,及时地发现问题,才能最大限度地控制事故的发生。
3.2 选择合理的锚喷支护结构。
由于井下地质条件复杂,岩体结构多变,在应用锚喷支护技术时必须根据具体情况分析,因地制宜,制定合理的锚喷支护结构。
开发推广适用性强的锚喷联合支护形式,如锚喷网支护、锚喷网加型钢联合支护等。
3.3 进一步研究锚喷支护机理,完善支护工艺。
研究高强度喷射混凝土及高强度的锚杆、锚索等支护材料,以解决深部巷道锚喷支护问题。
3.4 建立一套合理的锚杆支护设计方法。
随着新奥法、收敛约束法在国际上的流行,美国、澳大利亚等国采用了“地质力学评估- 计算机数值模拟进行初始设计- 现场施工、监测- 信息反馈、修改完善设计“的设计方法。
煤层巷道中采用锚杆与锚索联合支护进行补强。
由于煤矿综放面回采巷道断面大,围岩松软变形大,采用单一的锚杆支护已难以适应。
在煤层巷道中采用锚杆与锚索联合支护,变得越来越普遍。
锚杆与锚索联合支护既能最大限度地发挥锚杆和锚索各自的支护性能,又能根据其各自的支护特性,联合取得最大的支护效果。