煤巷合理锚杆锚索布置方式的分析及应用
强力锚杆锚索在巷道支护的研究及应用
关键词 : 强力; 支护; 围岩状态 中图分类号 :D 5 . T 33 6 文献标识码 : A 文章编号 :0 5 29 (02 0 — 0 3 0 10 - 7 8 2 1 ) 6 0 1 — 3
该 巷北 为 50 26工作 面 , 为 F 1 南 l4断层 及保 护煤 柱 , 东接 5 2胶 带 、2轨 道 巷 , 临 井 田边 界 , 层 平 均 5 西 煤 厚 度为 6 7 。50 .5i 24风 巷全 长 为 158i, 开 口 n 2 距 n 处 约 90i 处 , 会 遇 到 断 层 F3 , 层 落 差 H= 3 n 将 26 断
总 第 14期 5
d i1 . 9 9 ji n 10 2 9 . 0 2 0 . 0 o :0 3 6 / .s . 0 5源自 7 8 2 1 . 6 0 5 s
强 力锚 杆 锚 索 在 巷 支 护 的研 究及 应 用 道
连 壮 丽
( 安 工 程 有 限公 司 矿建 分公 司 , 潞 山西 长 治 060 ) 4 2 4
Ab t a t Toma e c a g s o a wa u p r b sn o t e mo i r g fe b c fd n mi no ma in d s n meh d i o ain sr c : k h n e fr d y s p o y u i g r ui n ti d a k o y a c if r t e i to n r t o t n on e o g f m o d rn u n l gp o e s i ma ed s n t c i v n miain o u p r c s ,i l c t n o o sr ci n tc n l g a e n s c — u ig t n ei r c s , k e i oa h e emi i z t fs p o o t smp i ai fc n tu t e h o o y b s do e u n t g o t i f o o r y T e s p o i rv r k n wal o k r sd a t n t n e it n et eo a in,O t a n h rb d a e n t n y c mp e - i . h u p  ̄ mp o e b o e l r c e i u l r g h a d r ss c o d f r t t se a m o S t c o o y c n b o l o r s h a o sb e t k ee s f u r u d n o k d f r ain e e g , u lo t i ti e rs b l y a d s p o t g e tr a l r c ot il ,o ma e r la e o ro n i gr c eo s m t n r b t s o man a n t i t i t n u p r n xe n l o y a h a i i wal o k b l , i ma et e s p o t a e e s r n h rn r e a d c mp e sb e p r r a c i a h e e ef ciey c n r ld f r a in o u o n — t k h u p r h s n c s a y a c o g f c n o r s il e fm n e, c iv f t l o t eo i o o t e v o m t fs r u d o
关于M6、M16煤巷道支护锚杆(锚索)支护设计技术参数分析
关于苍海煤矿M6、M16煤巷道支护锚杆(锚索)支护设计技术参数分析 一、锚索设计承载力钢绞线直径为φ15.24mm时230kN ,钢绞线直径为φ17.8mm时320kN ,钢绞线直径为φ21.6mm 时454kN 。
二、锚索设计破断力钢绞线直径为φ15.24mm时260kN ,钢绞线直径为φ17.8mm时355kN ,钢绞线直径为φ21.6mm 时504kN 。
三、锚杆(锚索)支护参数校核已知:M6、M16煤顶板为粉砂岩:以深灰色,薄层状粉砂岩为主,粉砂状结构,夹粉砂质泥岩,菱铁质细砂岩,细砂岩等,沙纹层理发育,局部显水平层理及斜层理。
顺槽巷道毛宽4.7米,高帮3.3米,采用锚网+锚索支护。
1、顶锚杆通过悬吊作用,帮锚杆通过加固帮体作用,达到支护效果的条件,应满足:L ≥L 1+L 2+L 3式中L ——锚杆总长度,m ;L 1——锚杆外露长度(包括钢带、托板、螺母厚度),0.1m ; L 2——有效长度(顶锚杆取围岩松动圈冒落高度b ,帮锚杆取帮破碎深度c ),m;L 3——锚入岩(煤)层内深度,按树脂锚固剂长度1.2m 计算。
其中围岩松动圈冒落高度顶f H B b ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=︒245tan 2ω式中B 、H ——巷道掘进荒宽、荒高;巷宽4.7米,巷高3.3米。
顶f ——顶板岩石普氏系数;粉砂岩取5ω——两帮围岩的似内摩擦角,ω=()︒=3.57arctan 顶f 。
967.0)34.16tan(245tan =︒=⎪⎭⎫ ⎝⎛-︒=H H c ω米66.05967.035.2245tan 2=+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=︒顶f H B b ω米L ≥L1+L2+L3=0.1+0.66+1.2=1.96米,顶锚杆长度2.2米满足要求2.锚杆的直径计算锚杆的直径按杆体的承载力与锚固力等强度原则确定,即d 14.35mm === 式中:d ——锚杆杆体直径,mm;Q ——锚固力,按选取直径大于16mm 的树脂锚杆和施工初期职工的锚固工艺掌握程度,按80kN 计算;t σ——杆体抗拉强度,按选取锚杆的技术参数取为490MPa 。
锚杆锚索支护在煤层沿空留巷中的应用
七 台河 分 公 司从 19 9 0年 开始 实 行 沿 空 留巷 技 术, 沿空 留巷巷旁支 护 的发 展 经历 了从 留设 煤柱 到矸 石墙 、 从木拉筋煤矸渣混 凝土到胶泥石墙 的发 展过程 , 并从 中总结 出了一整套 成功 的技术 和 经验 。但 是 , 公
巷旁支护采用 : 上宽 1 5m、 . 下宽 2 0 的胶 泥石 .m
s r e h n n e e v b o o sr ci n t c n c l e i n a d a p ia in o i a i n,h sma e ab e ktr u h tc n lg r c ie a d p tf r a d c i s t e mi i g r s r eg fc n tu to h i a sg n p l t f t t b o e d c o su o a d r a h o g e h o o y i p a t n u o w r n c
u eu u g si n d c n l so s s f ls g e t sa o cu i n . o n
Ke r s a c o n h rs p o tca lss b—sd o sr c in t h oo y wo d n h r a c o u p r l y wal o i e c n tu t e n lg o c y
21年 期 0 第3 0
童撼蔗 技 斜l
2 9
锚 杆 锚 索 支 护 在 煤层 沿 空 留巷 中 的应 用
魏 云 鹏
( 龙煤股份公 司七 台河分公司 , 江 七 台河 黑龙
摘 要
140 ) 5 60
通过 对新立煤矿 4 0 1采煤 队采后巷道采用锚杆 ( 网和胶 泥石墙支护沿 空留巷的研究与实践 , 40 索) 介绍 了采后沿空 留巷的施 工技术设
锚杆锚索支护在东兴煤业掘进集中运输大巷中的设计应用
3 巷 道 施工设 计
7 卜 顶板普 氏系数 , 取8 . 计算得 b = 1 . 2 1 m。 再计算锚杆参数 : 锚杆 长度 L = L : ( 2 ) 式中 : ——锚杆总长 , m; 锚 固长度 , 取0 . 4 m; 厂— 锚 杆外露长度 , 取0 . 1 5 m; 广—锚 杆有效长度( 顶锚杆取免压拱高 b ) , 取 1 . 2 1 m。
潘
斌: 锚杆锚索支护在东兴煤业掘进集 中运输大巷中的设计应用
锚杆 锚 索支护在 东兴煤 业掘进集 中运输大巷 中的
设 计 应 用
潘 斌
太原 0 3 0 0 2 4 ) ( 太原东山东兴煤业 有限公 司 ,山西 摘
要 : 东兴煤业为资源整合基建矿 井, 井下局部存在采 空区。采 空区大部分 已稳 定, 采
根据地质资料来看 , 大部分煤层 ( 厚6 m左右 ) 顶板存在 3~ 4 m砂岩直接顶 , 有 时其上存在着 0 . 6 2 . 0 m的砂质泥岩 。该砂 质泥岩抗压强度在 1 3— 2 8 M P a 之间, 且裂隙发育 、 极易 冒落 。 底 板为粉砂岩 , 厚4 . 5 m。
3 . 1 支护参数计算 要想得出顶板锚 杆参 数 , 必须先计算顶板潜在垮落 高度 。 顶 板潜在垮落高度 :
6 = ( 。 + c ) c o s w' ( k y " f r ) . ( 1 )
净高 2 . 8 m 。 顶锚杆采用 中2 0 m× 2 m金属杆体端头树脂锚杆 , 每 排 5根 , 间距 O . 8m, 排距为 0 . 8m, 帮锚杆选用 1 6mx 2m 塑料 胀壳式锚杆支 护 , 帮锚杆距底板 0 . 5 m, 距顶板 0 . 3 m , 间距 1 . 0 m , 排距 o . 8 m, 每排每帮各打 3 根; 在巷道顶上加打两根 1 5 . 2 4 mm×
煤巷锚杆、锚索支护技术在道清煤矿的应用
经常停产 翻修 , 不能 保证采 区的 正常接续 和安全
生产 。
1 一巷道 ; 2一 松 动 隧; 3一凝性变形 区 ; 4一弹性 变形 区 ; 5 一原 岩应力 区
图2
瞄 岩 变 形 区
2 锚 杆 支 护 的基 本 原 理 锚 杆 支 护 的 基 本 原 理 是 将 锚 杆 伸 入 到 煤 层
基础 上 , 巷道 为拱 形 断面 , 采 用 锚 杆 一锚 索 一钢 筋 梯 一金 属 网联 合 支 护 方 式 。见 图 3 。
形木棚及 “ U” 型 铁 棚 。 棚 式 支 护 是 在 围 岩 的 外
部对煤层进行支撑 , 它 仅 能 消 极 地 承受 嗣岩 产 生 的 压 力 和 防 止 破 碎 煤 层 冒落 , 是 一 种 被 动 的支 护 方 式 。随 着 开 采 深 度 的 增 加 和 地 质 条 件 的 复 杂 变化 , 棚 式 支 护 巷 道 出 现 了严 重 破 坏 , 其 中顶 板 压 力 大 足 造 成 巷 道 破 坏 的 主 要 因 素 。 分 层 顺 槽
图 1 煤 层 综 合 柱 状 图
道周 边 向 岩体 深 处 扩 展 , 在 它 以外 分 别 为 塑 性 变 形区, 弹性 变 形 区 和原 岩应 力 区 , 如 图 2所 示 。
该 区为水采 区 , 采 煤 方 法 为 走 向小 阶段 。该 区上部 一 5 O一 一1 5 0 m 标 高 巷 道 采 用 一 梁 三 柱 梯
陈立 柱 李 永海 刘 刚
( 通化 矿 业( 集 团) 有 限责任 公 司道 清煤 矿 吉林 通 化 1 3 4 3 0 9 )
摘要 : 道 清煤矿在煤巷 采用锚 杆、 锚 索支护 , 介绍 了锚杆 、 锚 索支护参数选择 及其 强度 的验 算 、 施 工 工 艺的要 求 及 取 得 的技 术 经济 效 果 。 关键词 : 锚杆 锚 索 支护 参数 中图分类号 : T D 3 5 3 . 6 文献标识码 : B 文章 编 号 : 1 0 0 6— 0 8 9 8 ( 2 0 1 3) 0 3—0 0 4 2—0 3
煤矿井下锚杆使用说明
煤矿井下锚杆使用说明
煤矿井下锚杆的使用主要包括以下步骤:
1. 安装锚杆:将锚杆机移动到需要固定和支撑的巷道壁面位置,并将锚杆插入锚杆机的驱动部分。
然后,将锚杆的一端对准巷道壁面,并用锚杆机的驱动力将锚杆推入壁面,直至锚杆的一端完全插入壁面。
2. 调整支撑:根据巷道壁面的情况,调整锚杆机的支撑部分,确保锚杆与壁面紧密接触,并能够承受壁面的压力。
3. 固定锚杆:当锚杆与壁面接触稳定后,可以通过锚杆机的控制部分进行锚定。
此外,在使用煤矿井下锚杆时,应进行准备工作,包括检查打锚杆的数量和质量,确保满足安全要求。
清理矿井工作面的煤层,并确保没有大块煤体或其它障碍物。
并根据需要,在煤层内确定锚点的位置。
通常选择煤层中较为坚硬和稳定的位置作为锚点。
以上信息仅供参考,具体操作请以实际情况为准。
如需了解更详细的步骤和注意事项,可以咨询专业技术人员获取帮助。
浅谈煤矿井下巷道锚杆支护技术
浅谈煤矿井下巷道锚杆支护技术作者:孟庆燕王永余来源:《科技创新导报》 2012年第22期孟庆燕王永余(兖矿集团有限公司济宁二号煤矿山东济宁 272072)摘要:锚杆支护是由锚固在煤矿巷道四周钻孔内的一系列杆体(木质体、金属件、钢筋混凝土和聚合物体等)系统组成的。
这些杆体配以支撑件和背板,靠他们的锚固力和向岩体稳定部分的悬吊作用,防止破碎岩石冒落。
煤矿巷道应用锚杆支护技术可以提高矿井的生产效率,降低生产成本,因此在矿井生产中广泛应用。
本文首先介绍锚杆支护的形式,重点分析锚杆支护作用原理及优点,探索锚杆支护施工安全的一些事项,以供同行参考。
关键词:煤矿巷道锚杆支护施工中图分类号:TD353 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(a)-0044-01所谓的锚杆支护就是在巷道掘后,先向围岩打眼,在眼孔内锚入锚杆,把巷道围岩予以加固,充分利用围岩自身的强度,从而达到支护巷道的目的。
锚杆与一般的支架不一样,它不单单是消极地承受巷道围岩所产生的压力和阻止破碎岩石的冒落,还要通过锚入围岩内的锚杆来改变围岩本身的力学状态,在巷道周围形成一个整体而稳定的岩石带,锚杆与围岩共同作用而达到支护巷道的目的。
因此说锚杆支护是一种积极防御的支护方法。
锚杆支护能最大限度地保持围岩的完整性、稳定性,控制围岩变形、位移和裂隙的发展,能充分发挥围岩自身的支承作用,变被动支护为主动支护,有效的改善矿井的支护状况,加快施工进度,降低了施工成本,已经成为当今煤矿巷道支护改革的主要趋势。
1 锚杆支护的形式锚杆支护按组合构件分为7类支护:①单体锚杆;②锚杆网;③锚杆钢带;④锚杆粱;⑤锚杆桁架⑥锚杆锚索;⑦多种组合,包括锚带网、锚梁网、锚杆桁架网、锚带网索等。
根据巷道围岩稳定性,采用合适的锚杆支护形式。
(1)锚杆布置方式。
锚杆的布置一般有“三花”布置、“五花”布置和矩形布置等,锚杆的间排距一般取0.6m、0.8m 和1.0m,顶板条件良好或采用联合支护方式可取1.1m和1.2m。
煤巷锚杆支护应用现状及设计方法
在 10多年前 , 0 国外 一些 矿 山就开 始应 用锚 杆支 护 。 目前 , 由于锚 索 技术 的发 展 , 杆锚 索 支 护在 煤中得到 迅速 发展 , 非 隧
成为一种极具发展前景的支护方式。 () 1 重视巷 道 围岩 地质 力学 参数 测试 , 支 护对 对 象有 比较清楚 的了解。如美国、 澳大利 亚 、 国在锚杆 英 支护设计前 , 要进 行全面 、 细 的地 应力 、 详 围岩强度 和 围岩结构面力学特 征 的测量 , 析巷道 应力 场分 布特 分 征 , 道 围 岩 变 形 和 破 坏 的 主要 影 响 因 素 。 巷
研制 出拉 断载荷 5 0 N的大锚杆 。在提高锚杆强度 的 0k 条件下 , 降低 了支护密度 , 有利 于快速掘进 。
・收 稿 日期 :0 0一O 21 1—2 5
碎围岩巷 道等 困难条件 下得 到成 功应用 , 显著提高 了 巷道支护 效果 , 了支护成本 。 降低 近年来 , 了解决深部高地应力巷道 、 大断面巷 为 特 道、 受强烈采动影响巷道 、 沿空 留巷等复杂 困难条件 支
我国煤矿开始在岩巷 中使用锚杆 支护 , 已有 5 0多 年的历史 。 在“ 八五 ” 期间 , 国家 将煤巷锚 杆支护 技术列为 重 点科技攻关项 口, 完成 了一批水平较高 的科 研课题 , 并 应 用于新 汶、 法 、 铁 兖州 、 峰峰 、 南 等多个 矿 区, 得 淮 取 较 好的支 护效果 。19 9 5年 , 国有重 点煤矿 当年新掘 的 巷道 中 , 杆 支护 所 占比重 为 2 . 9 , 中岩 巷 占 锚 8 1% 其 5 .% , 巷 占了 1 .5 72 煤 5 1 %。但 是对 于复杂 困难条 件 , 如复合顶 板、 碎顶板 、 破 煤层顶 板巷道 , 以及 沿空掘 巷 等, 锚杆 支护 的可行性 和适用性 还 没有得 到深人细 致 的研究 , 煤巷锚杆支护技术发展 的潜力还很大 。 进人 2 世纪 以来 , 1 随着 综采 放顶 煤、 煤层一 次 厚 采全高开采技术 的快速 发展 和大 面积应用 , 对支护 技 术 提出更 高的要求 , 因此 , 各地相继开展 了对煤 巷锚 杆 锚 索支护成套技术 的研究 、 验与 推广应 用 。锚杆 支 试 护在大断面巷 道 、 煤顶 和全煤 巷道 、 沿空掘 巷 、 松软 破
煤矿井下锚杆支护知识、原理和锚杆(索)计算及支护设计公式
锚杆支护一、锚杆支护的原理锚杆支护就是以维护和利用围岩的自承能力为基点,及时地进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分。
通过锚入围岩内部的杆体,改变巷道围岩的本身的力学状态,在巷道周围形成一个整体而又稳定的承载环,和围岩共同作用,达到维护巷道的目的。
这一支护形式与传统的棚式支护相比属于主动积极加固巷道围岩的支护形式。
二、锚杆在支护中的作用1、锚杆的悬吊作用悬吊作用是指用锚杆将软弱的直接顶板吊挂在其上的坚固老顶之上。
如图1所示,或者是用锚杆将因巷道开挖而引起松动的岩块连接在松动区外的完整坚固岩石上,使松动岩块不至冒落。
2、锚杆的组合梁理论在层状岩层的巷道顶板中,通过锚入一系列的锚杆,将锚杆长度以内的薄层岩石锚成岩石组合梁,从而提高其承载力。
利用锚杆的拉力将层状岩层组合起来形成组合梁结构进行支护,这就是锚杆组合梁作用。
组合梁作用的本质在于通过锚杆的预拉应力将原视为叠合梁的岩层挤紧,增大岩层间的摩擦力;同时,锚杆本身也提供一定的抗剪能力,阻止其层间错动。
锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁,这时被锚固的岩层便可看成组合梁,全部锚固层能保持同步变形,顶板岩层抗弯刚度得以大大提高。
3、锚杆锲固作用锚杆的悬吊作用锚杆的组合作用是指在围岩中存在一组或多组不同产状的不连续面的情况下,由于锚杆穿过这些不连续面,防止或减少了围岩沿不连续面的移动。
如图3。
44、挤压加固拱作用形成以锚杆头和紧固端为顶点的锥形体压缩区。
如将锚杆沿拱形锚杆的楔固作用p бb p 锚杆的楔固作用-б p (бbp巷道周边按一定间距径向排列,在预应力作用下,每根锚杆周围形成的锥形体压缩区彼此重叠联结,在围岩中形成一连续压缩带。
它不仅能保持自身的稳定,而且能承受地压,组织上部围岩的松动和变形。
显然,对锚杆施加预紧力是形成加固拱的前提。
5、锚杆的减跨作用如果把不稳定的顶板岩层看成是支撑在两帮的叠合梁,由于可视悬吊在老顶上的锚杆为支点,安设了锚杆就相当于在该处打了点柱增加了支点而减少了顶板的跨度,从而降低了顶板岩层的弯曲应力和挠度,维持了顶板与岩石的稳定性,使岩石不易变形和破坏。
锚杆锚索支护在煤矿巷道中的应用与研究
组 合梁理论和加 固拱理论等 。悬 吊理 论是最早的锚杆 造成 锚 杆 、锚 索 没 有预 应 力而 失 效 。 支护理论 ,具有直 观、易懂及使 用方便等特点 。特 别 ( )锚 杆支护 中预应 力普 遍 偏低 。 目前 大量 矿 5 是 在顶板上部有稳 定岩层 ,而其 下部 存在松散 、破碎 压观 测发现 ,深 井软岩巷道 ( 包括煤巷 )掘进 期间 围 岩层的条件下 ,这 种支护理论应 用比较广泛 。其 主要 岩变形普遍 在5 0 8 0 0 - 0 mm,金属 支架与普通 的锚杆 缺陷是仅考虑 了锚 杆的抗拉作用 ,没有涉及其抗 剪能 支护 此 阶段 即遭 到破 坏 。只 有通 过提 高 支护 的预 应
和得 到 良好 的 经 济 效 益 。 帮位 移 量 的 增 加 明 显 增 大 ,能 够 有 力 的 抑 制 巷 道 围 岩
2 、锚杆 支护的适用条件普通 单体锚杆只适用 于加 的进一步变形 。虽然 目前我 国锚 杆支护得到 了相 对比 固稳定的岩石巷 道或 围岩岩体较 完整的巷道 ,但 在围 较广泛的应用 ,但在锚杆支护 设计和现场施 工中 ,往
岩较软或破碎 带规 模较大的岩巷 、煤巷及动压巷 道中 往都忽视 了锚杆 的高预应 力这 一关键 因素 。从中得出 锚杆支护 中预应 力普遍偏低 ,需要进行技术 和管理改 往往取不到应有的效果 ,导致 质量事故 。
3 、锚杆支护系统 的缺点分析 ( )锚杆支护设计 方法不科学虽然 已制 定煤巷锚 1 杆支护规范 ,但设计时绝大 多数 采用工程类 比法 ,支 护形式和参数 确定不尽合理 ,有 可能支护强度太 高 ,
有 “ 快速 、主 动、有效”的特 点 ,得到广大煤炭 企业 ( )锚杆支护监测仪 器与技术不能 满足现场施工 3 和工程技术人 员的普遍认可 。经过多年的研究 、改进 需要常用仪 器的精确度 、实用性不尽完 善 ,不能完全
实例分析锚杆锚索联合支护的应用
实例分析锚杆锚索联合支护的应用东河煤矿辛庄井2#煤层巷道掘进一直采用锚杆支护,大量的生产实践表明,辛庄井2#煤层掘进巷道采用锚杆支护是科学合理的。
在进行11#煤层开拓时,由于11#煤顶板直接顶为3.4m厚的粉砂质泥岩,顶板破碎,容易掉碴,我们通过对11#煤层及顶板岩性的分析计算,采用了锚杆加锚索支护方式,并在帮顶各喷射50mm厚的混凝土加强支护,避免围岩的氧化。
由于它的锚杆支护加固了巷道顶板,并且保持了顶板整体性,因此只需要增加一定数量的锚索,直接使它的顶悬吊于稳定性高的老顶上,避免锚固体以上离层及出现巷道顶板整体下沉或垮落,达到良好的支护效果。
1 巷道的基本情况辛庄井开拓煤巷位于辛庄井田南部,长度520m,两侧为实体煤,巷道设计为矩形断面,沿煤层直接顶掘进,巷道掘进宽2.9m,净宽2.8m,高2.3m,帮顶各喷50mm的砼。
所揭露11#煤层平均厚度2.8m,煤层结构简单,中间有一层50~60mm厚的夹矸,顶板为3.4m厚的粉砂质泥岩直接顶,具体结构自下而上是0.29m粉砂质泥岩上有一薄层有机质在层理之间,在往上0.21m粉砂质泥岩又有一薄层有机质在层理之间。
老顶为粉砂质泥岩和细砂岩互层。
本层粉砂岩岩性脆、易破,受力和风化后,从层理有机质之间往下掉块。
因此巷道的顶板强度较低,属于复合顶板。
2 关于支护方案2.1 在巷道顶板上采用锚喷、锚索等支护系统顶板锚杆为圆钢锚杆,并铺设金属网,主要考虑如下因素:(1)直接顶整体强度较低,锚杆能够约束顶板围岩的破坏和变形,并且阻止顶板离层;(2)顶板锚杆之间是通过金属网而形成的支护整体,为的是防止破碎的顶板冒落,并共同约束到锚固区内的顶板变形以及破坏;(3)利用锚索加强支护,防止顶板在锚固区外产生离层而造成冒顶;(4)喷浆防止风化破碎和掉碴。
2.2 巷道的两帮建议采用圆钢锚杆做支护(1)在两帮煤体的强度过小,锚固的长度又过短时,会由于锚固力偏低,而不能充分发挥出锚杆的作用;(2)要加强两帮的支护,并减小两帮的破碎区以及塑性区的宽度,以减小顶板区跨度,再则巷道服务年限较长,加以两帮喷50mm的混凝土,以便提高两帮作用于顶板的承载力。
煤矿建井巷道施工锚杆支护的原理、参数设定及设计方法
煤矿建井巷道施工锚杆支护的原理、参数设定及设计方法摘要:为提高支护的强度和效果如通常采用锚杆辅以锚索做加强支护,锚杆理论已用理论方法确定煤矿巷道、硐室支护参数阶段,用该理论设计的巷道、硐室支护有理有据,文章就此提出论点,供广大同仁参考、指正。
关键词:煤矿矿井巷道锚杆支护1、锚杆支护作用原理锚杆是一种安设在巷道围岩体内的杆状锚栓体系。
采用锚杆支护的巷道,就是在巷道掘进后向围岩中钻锚杆眼,然后将锚杆安设在锚杆孔内,对巷道围岩进行加固,以维护巷道的稳定性。
1.1悬吊作用悬吊作用是指将要冒落的围岩或者软弱岩层,用锚杆悬吊于上部的坚硬岩体上,由锚杆来承载围岩或者弱岩的重量。
1.2组合梁作用可将平顶巷道层状顶板看作是由巷道两帮为支点的叠合梁,在荷载作用下,各层板梁都单独弯曲,每层板梁的上下缘分别处于受压和受拉状态。
但是用锚杆将各组合板梁压紧之后,在荷载作用下,就如同一块板梁的弯曲一样,提高了板梁的抗弯强度,可以提高顶板岩层的承载能力。
1.3挤压加固拱作用在巷道周围系统地布置锚杆,使巷道拱部节理发育的岩体连接在一起,便在一定的范围内形成一个连续的、具有一定自承能力的拱形压缩带,使巷道围岩由原来作用在支架上的荷载变成了承载结构,以支承其自身的重量和顶板压力。
1.4减跨作用在巷道内安设锚杆,能够减少压力拱的高度和跨度。
如在巷道跨中打一根锚杆,相当于在该处打一根支柱,使原来的拱分为两个小拱,小拱的跨度为原拱的一半。
如果打三根锚杆,就相当于将原来的拱分成四个小拱,压力拱的跨度为原拱的四分之一,同时压力拱的高度也明显降低。
1.5围岩补强加固作用巷道深处围岩内的岩石处于三向受力状态,而靠近巷道周边的岩石则处于二向受力状态,后者的强度远远小于前者,因此容易受破坏而丧失稳定性。
在巷道内安设锚杆后,有些围岩又部分地恢复为三向受力状态,增强了自身的强度。
此外,锚杆还可以增强岩层弱面的抗剪强度,使巷道周边的围岩不易破坏和失稳。
2、锚杆支护参数的确定目前,用于煤矿巷道支护设计的主要的锚杆支护参数设计方法有下列几种:(1)悬吊机制及其围岩条件:在层状岩体中,锚杆将下部不稳定岩层悬吊在上部稳固的岩层上,锚杆承受的载荷为下部不稳定岩层的重量。
煤巷合理锚杆锚索布置方式的分析及应用
煤巷合理锚杆锚索布置方式的分析及应用摘要近年来,深井开采成为各煤矿主要的开采方式,由于深井煤矿中的特殊地形构造以及围岩的构成成分,深井煤矿冒顶事故的发生几率在不断增加,因此做好煤矿巷道的支护工作十分必要。
本文中,我们对目前巷道支护常用的锚杆支护以及锚索支护进行了简单的研究,分析了锚杆和锚索联合工作的原理以及布置方式,同时也结合实例分析了锚杆锚索支护在实际中的应用。
关键词合理锚杆锚索;布置方式;应用目前,多数煤矿为提高煤炭生产的安全性普遍采用了锚杆锚索支护方式,但是煤矿在设计布置锚杆锚索支护时还存在着一定的问题。
为使锚杆锚索支护方式更加的安全,我们有必要对锚杆锚索支护的合理布置方式以及实际应用进行分析研究。
1 锚杆支护和锚索支护巷道支护是煤层开采过程中为保持围岩稳定性所采用的常见方法,目前巷道支护主要有锚杆支护和锚索支护两种方式。
1.1锚杆支护锚杆支护是传统的巷道围岩支护方式,它的工作原理是使锚杆与围岩之间形成受力作用,从而建立一个统一稳定的支护结构,进而保持巷道围岩的稳定性,增加煤炭生产的安全性。
锚杆一般是由金属杆、螺母、托盘等组成,目前煤炭行业所普遍使用的是左旋无纵筋螺纹钢锚杆。
另外,经过不断的发展创新,我们已经研制出适合不同地质条件的锚杆支护方式,并且也逐渐研制出联合支护方式,以满足软岩巷道的支护要求。
1.2 锚索支护锚索支护是一种新型的巷道支护方式,它的工作原理是将柔性大、易弯曲的钢纹线穿过钻孔并且固定在围岩内部,同时在外部通过托盘对围岩进行加固。
锚索支护相对于锚杆支护而言,其围岩加固深度大、支护能力强以及可靠性高,并且其加固的范围、支护的强度以及可靠性都远远大于普通的锚杆支护。
锚索是由索线、托盘、锚具等构件组成,它主要通过索线给围岩施加一定的预应力,从而有效的束缚围岩,进而减少围岩的形变,提高围岩的承重能力,确保巷道的安全稳定。
通过以上的分析,我们发现锚杆支护与锚索支护各有各的优点,如果我们将锚杆与锚索的优点综合起来,那么就可以做到巷道支护最优化,进而可以明显提高巷道支护效果。
锚杆锚索联合支护在回采巷道中的应用及前景
科 信 技
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张 凯司, 辽宁 阜新 130 ) 2 0 0
摘 要: 巷道支护是煤炭 开采 中一项关键技 术, 合理 、 安全 、 可靠的巷道支护技 术是 实现矿 井高产 高效的必备条件 , 别是 回采巷道 由于受到二 特 次采动影响的特殊性 , 支护 方式的研究具有更重要 的意 义。 对其 关键词 : 锚杆 ; 巷道 支护 ; 索 锚 ‘ 以王营煤矿为例 ,所采用的采煤方法经历了 扩大。由塑性区应力分布 表 1准备期间每米巷道成本对比 从炮采 、 普采、 综采到现在的综采放顶煤 , 回采巷 公 式 :r (。 cg)( 6= P+ t I Cx c ) 道的上 、下川及切眼一直沿用传统的金属支架支 ) - cg ;e Cx tb6 : C 锚杆 3 85 75 0 7 5 i O 2 0 l2 _5 l3 _ 90 5 护 ,包括 1 # 工 钢 、3 g 重轨 U 5型钢 棚 ) (iCxt ̄) ) ( 1矿 4 k/ m 2 。 P+ g ( c 重轨 4 k 3g 7 5 96 7 1 5 01 由于围岩的有害变形不能得到及时有效的控制 , (+i ls 中)C c 1sn ’i — ×谵中 n 0 0 . 7 m 煤层倾角 3 1. 。 ~ 0  ̄ 煤层赋存稳定, 8 在生产期间是需投入大量的人力 、 物力 , 进行上 、 得知, 在离巷道周边最近的围岩处 , 岩体内的 厚度 5  ̄ . , 5 a为太下 3 A合层 , 内含 下川 的维护、 I 修复和金属支架的替换工作 , 尤其是 应力为最小,围岩首先在该区域破坏 ,形成松弛 煤的单向抗压强度 6 MP , 0 . . ~0 支架的回收替换工作, 投入木材多 , 工人劳动强度 区。如果不及时支护或支护强度不够 , 将会垮落。 01加. m夹石二层 ,直接顶 40 6 m 的粉砂 .7 5 粉砂岩上方是 2 4m砾岩 , 底板为粉砂岩 , 开 大, 同时作业过程也存在—定的危险性 , 既不利于 从上 式还 可 以得知 : P ,. , 当 6 _ 即巷道 无 岩, = P 60 7 O ,地 表标 高为 + 安全生产 , 也增加了工作面的吨煤成本, 这种支护 支护时 , 巷道周 围 表面岩体为单向应力状态 , 这种 采 上 限一 5 m,下 限 为_ 7 m 1O 7 m。 方式以不能适合矿井深、 压力大的实际情况 , 在全 状态的岩体强度为最低; 当使用预紧力锚杆时, 使 2 2综放 面上川支护形式。上川断面为斜矩 国煤炭市场竞争 日益激烈的今天 ,是没有发展前 6 0即 6 ,塑性区岩体的受力状态为三维受力 l > l = 高 . 宽 . 沿 层底板掘进 , 0 0 顶板为 3 m . 0 景的。回采巷道的锚杆支护技术近年来发展极为 状态,使岩体的强度极限和应变能力得到进一步 形 , 3 m, 4 m, 左右的煤层 , 根据开采深度大 , 跨度较大的托 , 迅速, 而且高强度、 高刚度和高可靠性成为一种发 提高,从而使巷道更好地服务于采掘工作 ( 见图 选用锚杆 , 钢筋梁 , 网支护顶板 , 编织 锚锁对顶板 展趋势 , 这种支护方式在提高巷道支护效果 , 保证 2) 。 悬吊, 加强顶板支护 。两帮采用锚杆 , 编织网支护 巷道安全, 减轻工人劳动强度 , 简化采煤工作面端 ( 见图 3 。 ) 头区维护工作等方面具有明显的优越性 ,十分有 利于采煤工作面的快速推进,实现矿井的高产高 效具有重要作用。目前, 锚杆 、 锚索联合支护技术 , 许多局在回采巷道中得到普遍应用。 如铁法局, 同 时在我局五龙矿也开始使用,取得了巨大的技术 经 济效益 和 社会效 益 ,这种 支 护技 术在 放顶 煤 开 采沿煤层底板掘进 的煤顶巷道中也得到很好的应 用。为此我矿拟在 5 1 上川试用该支护。 38 图 2 塑性 区岩体 强度 曲线 l锚杆 、 锚索支护作用原理 1 锚杆的作用原理。巷道开掘后 , . 1 周围原岩 预紧力锚杆支护巷道使得岩体的内粘聚 c 力 , 应力平衡被破坏, 应力重新分布达到新的平衡。 在 岩体的内 摩擦角 中 ,岩体内的正应力 6 都得以增 应力平衡过程中,巷道周围的岩体中形成了塑性 大, 提高了 岩体的强度。减少了 巷道的有害变形。 图 35 1 上 川 支护 示意 图 3 8 变形区和弹性变形区,弹性区以外的岩体处于原 由于回采巷道的特殊性, 下川要经受来 自 上、 2 3支护参数的选择。 岩应力平衡状态( 见图 1。在塑性变形区内, ) 围岩 回采工作面的动压影响 ,会使掘进过程中形成 的 锚杆参数的选择: 的强度可用如下曲线表示: C 6g 7 +t =  ̄ 塑性平衡区进一步扩大 ,由于锚杆的安装长度受 () 杆 长度 : I 1锚 I 十 。 式 中:一 T 岩体 内的剪切应力 ;一 c 岩体 的粘聚 到作业地点空间的限制 ,可以采用预紧力锚锁对 式中:广 L 锚杆外露长度, ̄ 0 m L 巷道顶 L 8m ;r = 力;- 5的正应力; 岩体的内磨擦角。 6  ̄6 这一问题进一步解决 。使锚索固定在围岩内部 比 L锚 5 mm; a 较稳定的坚硬岩层中, 对巷道起到补强加 固作用 。 板岩体破碎带高度;『 固长度,取 3 0 l= R ; ( ) rs 4 - oO); 巷道掘进等 R r zi  ̄e s z n c 显著扩大了锚杆支护的使用范围。 . r 6 - e l 2锚索的作用原理。 预应力锚固是一种把锚 效半径 2 r; 岩石容重取 多层岩石的加权平均 k m 取 2 ̄ 岩体内磨擦角 , -5 ;一 N b  ̄ 3 。 岩体 c 索打人岩层 内部进行预加应力的施工技术 ,是种 值 ; / 2 ; 一 C 60 Nm ; 等效园 中心 至顶板 的距 h 传递主体结构的支护应力至深部岩层的主动支护 粘聚力 ,= 0 k /: 一 h 1 m;p岩体破碎带半 径 i 6 n ,计算得 R= 。 方式, 它可以传递较大的拉应力 , 这是其它支护措 离 ,=. R- 34 . m。经计算 , = . m,贝砸 锚 千 3 l 18 a 7 4 长度 ; = L . L 施 所无法 比拟 的最 大优 点。 2 m . 2 k= . - = 3 锚索安设锁紧后 , 锚索集中的应力以 4 。 5压力 I = 21 取 2 m。帮 锚杆 长度 : 3 4 2
锚杆在煤矿巷道支护中的应用
打完后将前梁推至工作面 , 再将相临 的前探 梁退 悬 吊理论是最早 的锚 杆支护理论 , 具有直 观 、 易懂及使 用方便等特 前探梁退后一根 , 周而复始将永久支护安设 到工作面窝头。 点。 特别是在顶板上部有稳定 岩层 , 而其下部存在松散 、 破碎岩层 的 后 , 条件下 , 这种支护理论应用 比较广泛 。其主要缺陷是仅考虑 了锚杆 2 . 3 . 2 锚杆安装方法。在钻好锚杆孔之后 , 由此是帮 以及底锚样 从而清干净样孑 L 内的浮煤 , 保证锚杆的锚 的抗拉作用 ,没有涉及其抗剪能力及 对破碎岩层整体强度 的提高 。 孔应沿着锚杆多次进退 , 组合梁理论充分考虑 了锚杆对岩层离 层与滑动 的约束作甩 , 适用 于 固力 , 而后使用锚杆将树脂眼底 , 而后再使用煤电钻或者风 钻进行 层状岩层。 该理论认为 , 锚杆提供的轴向力将对岩层离层产生约束 , 搅拌 , 搅拌的时间为 2 0 s ±5 s , 在等到树脂凝 固之后将 钻挂网取下 , 5 m i n后上好托板 , 拧 紧螺母 , 保证托板与煤面与岩面贴紧 , 保证 并且增大了各岩层问的摩擦力 , 与锚杆杆体提供的抗 剪力一同阻止 在 1 岩层 问产生相对 滑动 。加 固拱理论认为 , 即使在软弱 、 松散 、 破碎的 其承载的效果 , 避免顶板 的离层。 2 . 3 . 3 锚网支护。打锚杆必须严格按照规程 中规定 , 照好 中线找 岩层 中安装锚杆 , 也可以形成一个承载结构 。 只要锚杆间距足够小 , 锚杆 间排距误差为 ±l O 0 m m。锚杆应与工求 与煤层 就能在岩体中产生一个均匀压缩带 , 它 可以承受破坏 区上部破碎岩 锚杆位置画眼 , 石的载荷 。该理论充分考虑 了锚杆支护 的整体作用 , 在软岩巷道 中 层 面垂直 , 锚杆与顶板或巷道轮廓线夹角不小于 7 5 。。锚杆必须上 木 锚 盘 ,螺 纹 外漏 长 度 为 1 0 ~ 3 0 m m。锚 杆 锚 固力 必 须 达 到顶 得 到较为广泛的应用 和得到 良好的经济效益 。 1 . 2 锚 杆支护 的适用条件 1 5 0 K N 、 帮1 5 0 K N以上 , 不合格必须重新补打 。 每隔 1 0 0 米巷道进行 般的单体锚杆紧急适用 于对 岩石 巷道或者具有较 完整 的围 次锚杆拉力试验 , 并用 红漆做好标记 。紧 固锚杆螺母必须使用力 岩岩体 的巷道进行加固 , 然而在较软围岩或者具有较 大破碎规模 的 矩 扳手 , 拧紧力矩不小于 1 0 0 N . m。 金属 网搭接 1 0 0 a r m, 每2 0 0 a r m用 采用双边三花连接 , 连接点要 均匀布置 , 金属网要 围岩巷道 、 煤 矿巷道和压巷道 中往往并不具有 支护的效果 , 严重 的 联 网丝扭结一次 , 甚至导致质量事故和安全事故 。 拉展铺平 , 顶网与巷道 中心线垂直铺设 。 2锚杆与锚 索联合支护的研 究 2 . 3 . 4 架棚支护。架棚时 , 梁与腿搭接 4 5 0 m m, 每帮上三个 卡缆 , 卡缆螺丝必须上紧 , 若遇到棚腿不很规格时 , 腿 与梁处可打木楔 , 卡 2 . 1 锚杆与锚索联合支护 0 mm。每次放炮 时,必须在连板处和柱根处各打一根撑 锚杆与锚索联合支护是煤 巷巷道掘进过程 中的一种主要支护 缆间距 为 8 形式 , 可 以与钢带 、 金属网 、 工字钢梁联合使用 。合理选择锚杆参数 杆 , 撑杆应成一条直线 , 间距不 少于 1 0米 。架棚严禁 出现前倾 、 后 迈步棚 , 棚间距为 0 . 5米 , 迎 山角 为 2 。 。架棚时每隔 5 米, 把棚 及支护形式 , 是安全 、 科学 、 经济的 , 能起 到提 高支护质量和矿 山效 仰 、 益、 降低成本的作用。锚杆与锚索联合支护是通过围岩内部发挥其 腿用钢丝绳 固定在巷 道帮锚杆 上 ,防止巷道在上 山施 工中棚子推 支护作用 的 , 其实就是 变巷 道被 动支护为主动支护 , 提高巷道 围岩 倒 。 2 . 3 . 5喷射混凝土 。喷射混凝 土必须采用标号 不低 于 4 2 5号水 的自 身承载力。随着巷道 围岩状况的不同 , 锚杆与锚索支护也具有 泥, 要使用细砂 , 不得使用粗砂 , 水泥 : 沙子 = 1 : 2 . 5 。 清理喷射现场 的 不 同的作用机理 。 2 . 2 锚杆与锚索联合支护 的可行性分析 矸石杂物 , 接好风 、 水管路 , 输料管要铺设平 直 , 不得有急弯 , 接头要 不 得漏风 。喷射 中 , 要先 喷顶后喷帮 , 滞后距离不得 超过 5 0 单根锚 杆与锚索在所加 固的岩体周 围形成 了锚杆锚 索周 围应 严 密 、 力, 仅仅需要设置好锚杆和锚 索间距 , 那么在群锚的综 合作 用下 , 所 米 , 喷射头与受喷 面应尽量保持垂 直 , 喷射头 与受 喷面的垂直距离 形成的应力相互叠加 ,在煤矿 的岩体 内部形成 了承载圈的家古代 , 为0 . 8 — 1 . 0 米。 开机 : 给水一开风一开机一上料; 停机: 停料一停机一 而对于煤矿开掘巷道的锚杆和锚索 的支护 ,要结合岩石完整程度 、 关 水一 停 风 。 参考文献 岩石的硬度 、 岩体 的节理状况 、 地应力和使用年 限是 否收到动压 的 影响等因素的综合作用 , 由此确定锚杆 和锚索的支护形式 。 『 1 1 李进朋, 何善义. 经锚杆在煤矿巷道支护 中的应用 硅谷 , 2 0 1 2 , f 5 ) . 2 ] 杨军辉, 赵祥, 朱 明. 锚 网索支架联合 支护技 术在深 井巷道 维修 中 由于煤矿顶层 的脆性和易碎性 , 直接定坚 实 , 在 煤矿 的支护施 f 工当中 , 最为常见 的是锚杆与锚索 以及金属网的联合支护方式 。锚 的应用l J 1 . 河北工程 大学学报( 自然科学版) , 2 0 0 9 ( 3 ) . 杆与锚索 以及 钢带 抗弯强度较小 , 容易贴顶 , 所 能承受的载荷力也 『 3 1 秦学东, 刘全根 . 赵庄煤矿 煤巷锚 网索支护技 术应用『 J ] . 中州煤炭 , 较小 , 在煤矿 的顶板平整之 时所 常用锚杆对伪顶进行加 固 , 使用锚 2 0 1 2 ( 6 ) . 杆 以及锚索对直接顶直接加固 ; 这是 由于锚杆与钢梁能承受较 大的 1 4 l 迟德 友. 安泰煤矿 工作 面支护技 术研 究l J 1 . 科技创新 与应用 , 2 0 1 2 载荷 。 而锚杆的桁架通过使用拉杆所产生 的挤压力减少或者消除下 ( 8 ) . 5 ] 梁伟 彬 . 深 井 高应 力回采巷 道 让压锚 杆 支护技 术 『 J 】 . 中州煤炭 . 位岩层中的拉应力 。 支护 ; 应用
锚杆、锚索、锚网、注胶联合支护在厚煤层深部开采巷道过断层中的应用
锚杆、锚索、锚网、注胶联合支护在厚煤层深部开采巷道过断层中的应用摘要:成山矿东一采区3#煤层煤厚开采垂深在900m,煤厚4.0—4.5米,地质构造复杂,矿压大,施工下山绞车道中遇一落差8.5米的正断层,围岩破碎,采用先注胶后用锚杆、锚索、锚网联合支护,起到了良好的支护效果。
关键词:厚煤层、围岩破碎、注胶、联合支护。
前言成山矿东一采区是城山矿主要采区,3#层属于优质煤层,低灰分、低硫。
煤层高度4.0—4.5米。
顶板为复合顶板,现开采垂深900m。
矿压大、构造多。
在巷道掘进过断层过程中因不能及时采取有效的支护形式,多次产生煤壁片帮、内移、顶板下沉、底版鼓起现象。
而采用先注胶后用锚杆、锚索、锚网联合支护,使其围岩共同承载矿压。
基本解决这一难题。
1深部厚煤层沿煤层掘送过断层支护应考虑的问题及解决的方法从理论分析和工程实践中得出,深部厚煤层过断层支护应遵循“支护及时,先柔后刚,先让后抗,柔性适度,稳定支护,护顶先护帮”的基本原则。
特别是围岩破碎用锚杆、锚索、金属网满足不了支护要求时,可采用先在围岩内注胶使帮、顶破碎围岩有机的结合起来,形成一个有机体;增加巷道围岩的强度,开凿后采用锚杆、锚索、锚网联合支护可达到巷帮共同承载压力的目的。
从而解决了围岩破碎用锚杆、锚索、金属网满足不了支护的难题。
2 锚杆、锚索、钢带、金属网、注胶联合支护机理巷道开挖后,围岩的受力状态发生改变。
不同部位岩体,由于其受力状态不同,所表现出的强度也各不相同,当打入锚杆后,1、由于锚杆与围岩的相互作用,使得巷道围岩受力状态又发生改变。
锚杆与岩体粘结在一起,提高了岩体的整体刚度,增强了岩体的抗变形能力,加强了岩体的整体性。
2、由于锚索的悬吊作用,对于层状岩体,当锚索穿过破碎岩层深入稳定岩层时,由于锚索的悬吊作用,对不稳定岩层起着悬吊作用,,对岩层离层起到了一定的阻碍作用。
3、使用金属网、钢带能与顶板和帮壁完全接触把单根锚杆、锚索组合成新的组合梁,4、注胶可以是破碎围岩有机的粘合在一起,形成一个新的有机体,提高岩层的整体承载能力,使其由二维应力受力状态转化为三维受力状态。
煤巷锚杆——锚索支护互补原理及其设计方法探讨
文章编号 : 1 0 0 8 — 0 1 5 5 ( 2 0 1 3 ) 2— 0 0 1 0 6— 0 1
1 锚杆—— 锚 索联合 支护方 式的作 用原 理
为了提升该种联合支护方式的支护作用, 应对锚 杆支护的锚固平衡原理进行认真分析 , 将锚杆与锚 固 范围内的围岩作 为巷道支护体 , 并认 真研究 围岩与支 护体之间的相互作用关系, 并联合锚索来进行加 固, 以 明确该种联合支护结构的支护原理 。
综 合效 能 。
晴岩! I E 形麓
图1 围岩 一支 护 相 互 作 用 原 理 图
图1 为围岩——支护相互作用的原理 图, 由图形 可以看出, 随巷道围岩变形量的不断提升 , 若在巷道开 挖之后就使用锚索支护 , 很容易因锚索延伸量 的超限 而破 断 。为此 , 在巷道 开挖 初 期 , 需 只安装 锚 杆 进行 加 固处理 , 通过这种加 固处理方式使 围岩支护体具有一 定 的承 载能力 , 并且 能允许 围岩 产生 一定 程 度 的变 形 , 将围岩 的变形 能释放 出来。随着其 变形量 的不 断增 加, 围岩的承载能力 、 自稳定性 等性 能参数会 有所降 低 。在围岩变形量小于锚索工程延伸量 , 且支护体 的 自身稳定性未达到极限之前 , 在 B点安装锚索 , 能切实 降低围岩对于锚索延伸量的需求 , 以提升 围岩 与锚岩 支护体 的稳定 性 。根 据 交 点 G与 H可 知 , 采 用 锚杆 锚 索联合支护的方式有效提升了支护阻力 , 使 围岩 的变 形 量 降低 。在 对 巷 道 开 挖 初期 的支 护 处 理 过 程 中 , 以 锚杆的柔性支护为主, 在后期辅以锚 索悬 吊支护的支 护方式, 能有效提升整体的支护性能 , 确保围岩 的变形 得到 控制 。
锚杆锚索支护在双柳煤矿尾巷留巷中的应用
进 。工作 面 标 高 为 4 0 5 4 7 ~ 0 m。所 掘 煤 层 为 3 、
4 并层 煤 ,属 二 叠 系 山西 组 下 段 顶 部煤 层 ,该 合 煤层 区 内稳定 ,结 构 复杂 ,含三 层左 右黑 色泥 岩夹 矸层 。煤 层 平 均 厚 度 3 4 m, 区 内煤 层 索支护 理论 研 究 根据 围岩 变形 、破 坏 的特点 ,提 出了锚杆 支 护 的扩容一 稳定 理论 ,其 要点 为 :
( )巷 道 围岩 变形 和破 坏 的规 律 在 不 同 阶段 1
互 影 响 ,共 同作 为一 个支 护 系统维 护巷 道 。保 持煤 帮 的稳定 性 ,给 顶 板 支 护 系 统 提 供 了 强 有 力 的 支 点 ,不会 出现煤层 片帮而 引起 巷道跨 度增 大 ,导致 顶板 下 沉剧 烈 、失稳 、垮 落等 现象 。同样 ,顶 板保 持 稳定 、完 整也 有 利 于煤 帮 的稳 定 性 和减 小 变 形 , 两者 是相 辅 相成 的 ,任何一 个 环节 出现 问题 ,都会 影 响巷 道 围岩 的整体 稳定 性 。
2 7工 作 面 位 于 双 柳 煤 矿 二 采 区前 进 方 向南 1 翼 ,东侧 煤层 尚未 采 掘 ;西 邻 南开拓 大 巷 ,正 在掘
( )钢带 和 钢 筋托 梁 的早 期 作 用 主要 是 防止 3 锚杆 间 的破碎岩 块掉 落 。随 着锚 固 区岩层 扩容 、离 层 的增 大 ,钢带 和 钢筋 托梁受 力逐 渐 增加 ,对 锚杆 间 的围岩 施 以径 向约束 ,阻 止其 产生 进一 步 的扩容 和离层 ,从 而增 加 次生 承载 层 的厚 度 和承 载能 力 。 ()当次生承载层发生压 曲和弯 曲失稳后 , 4 钢带 和倾斜 锚杆 形成 组合 支 护系统 ,阻止 破坏 岩层 垮落 和发 生较 大 的转动 。 ( )在实 际 巷道 中 ,顶 、帮 支 护 这 两 者 是 相 5
锚杆(锚索)在煤矿巷道支护中的应用
锚杆(锚索)在煤矿巷道支护中的应用【摘要】随着煤矿开挖深度的不断增加,巷道支护面临着重大问题,本文从锚杆锚索支护的作用原理、当前煤矿巷道支护现状与存在的问题,以及锚杆与锚索联合支护的分析这三个方面对锚杆锚索在煤矿巷道支护中的应用进行阐述。
【关键词】锚杆;煤矿;巷道;支护一、前言随着经济的发展,煤作为主要的能源面临的需求也越来越大,煤矿作为生产煤炭的主体行业也面临着向深部开发的问题,随着开挖深部的增加,巷道的支护面临诸多困难,为了提高支护强度,提高安全性,我们需要对锚杆支护在煤矿内部的应用进行分析。
二、锚杆锚索支护的作用原理锚杆锚索是直接作用在巷道围岩的岩石内部,不同于以往的木支护以及工字钢支护,用通俗的语言来说,就是从过去的在围岩外部的被动支护变为围岩内部的主动支护,这样可以减少巷道变形,提高支护的承载力。
由于巷道围岩的地质条件不同,锚杆锚索支护的形式也有相应的变化,使得作用机理也各不相同。
现如今主流的的锚杆支护原理主要有以下几种:悬吊理论、组合梁(拱)理论、锚杆桁架支护理论等。
悬吊理论适用于老顶较为稳定的岩层中,将锚杆与老顶通过树脂胶进行相连接,从而将直接顶悬吊起来对巷道进行支护;组合梁(拱)理论主要是通过将各个锚杆应力作用区相连接进而形成稳定的拱,提高巷道的支护强度。
在利用锚杆锚索支护时,由于锚杆锚索支护的作用强度以及刚度均大于围岩的变形值,同时在支护时改变围岩的应力状态,同时通过加强对裂隙以及破碎岩石的挤压,增加锚杆的抗剪强度,从而增大围岩自身的承载能力。
例如进行平巷掘进,在平巷掘进之后,由于直接顶缺乏支撑,将会发生沉降变形,此时可以通过锚杆锚索以及托盘将直接顶悬吊起来,将直接顶的变形值转化为锚杆对老顶的拉力,提高直接顶的稳定性,使得岩层可以形成稳定的结构。
锚杆锚索的支护作用效果比较的复杂,不能简简单单的用一个理论进行解释,尤其是在锚杆锚索对围岩岩石的加固作用效果上,其主要表现为以下几个方面:锚杆锚索通过树脂胶等胶体与岩层进行稳定的连接,提高了岩层的抗拉强度,将岩层变为一个整体。
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煤巷合理锚杆锚索布置方式的分析及应用
摘要近年来,深井开采成为各煤矿主要的开采方式,由于深井煤矿中的特殊地形构造以及围岩的构成成分,深井煤矿冒顶事故的发生几率在不断增加,因此做好煤矿巷道的支护工作十分必要。
本文中,我们对目前巷道支护常用的锚杆支护以及锚索支护进行了简单的研究,分析了锚杆和锚索联合工作的原理以及布置方式,同时也结合实例分析了锚杆锚索支护在实际中的应用。
关键词合理锚杆锚索;布置方式;应用
目前,多数煤矿为提高煤炭生产的安全性普遍采用了锚杆锚索支护方式,但是煤矿在设计布置锚杆锚索支护时还存在着一定的问题。
为使锚杆锚索支护方式更加的安全,我们有必要对锚杆锚索支护的合理布置方式以及实际应用进行分析研究。
1 锚杆支护和锚索支护
巷道支护是煤层开采过程中为保持围岩稳定性所采用的常见方法,目前巷道支护主要有锚杆支护和锚索支护两种方式。
1.1锚杆支护
锚杆支护是传统的巷道围岩支护方式,它的工作原理是使锚杆与围岩之间形成受力作用,从而建立一个统一稳定的支护结构,进而保持巷道围岩的稳定性,增加煤炭生产的安全性。
锚杆一般是由金属杆、螺母、托盘等组成,目前煤炭行业所普遍使用的是左旋无纵筋螺纹钢锚杆。
另外,经过不断的发展创新,我们已经研制出适合不同地质条件的锚杆支护方式,并且也逐渐研制出联合支护方式,以满足软岩巷道的支护要求。
1.2 锚索支护
锚索支护是一种新型的巷道支护方式,它的工作原理是将柔性大、易弯曲的钢纹线穿过钻孔并且固定在围岩内部,同时在外部通过托盘对围岩进行加固。
锚索支护相对于锚杆支护而言,其围岩加固深度大、支护能力强以及可靠性高,并且其加固的范围、支护的强度以及可靠性都远远大于普通的锚杆支护。
锚索是由索线、托盘、锚具等构件组成,它主要通过索线给围岩施加一定的预应力,从而有效的束缚围岩,进而减少围岩的形变,提高围岩的承重能力,确保巷道的安全稳定。
通过以上的分析,我们发现锚杆支护与锚索支护各有各的优点,如果我们将
锚杆与锚索的优点综合起来,那么就可以做到巷道支护最优化,进而可以明显提高巷道支护效果。
1.3 锚杆支护和锚索支护联合作用
我们之所以能够将锚杆支护和锚索支护联合起来是符合一定的原理的,锚杆与锚索联合使用可以形成优势互补,从而更好的提高支护效果。
第一,锚杆与锚索的联合支护可以满足绝大部分巷道的支护要求。
例如,对于一般的巷道只采用锚杆支护就能满足支护要求,但是对于淋水大或者存在复合顶板的巷道,单纯的锚杆支护便起不到很好的支护作用,此时我们可以用锚索支护加固顶板,限制顶板的下沉,从而保证巷道围岩的稳定。
第二,锚杆和锚索支护可以形成互补。
随着煤层的开挖,巷道围岩内的应力分布也在不断发生着变化:在开挖的初期,由于围岩的形变较小,因此锚杆支护的承载能力很大,从而保证围岩的稳定;但是,随着开挖的不断进行,围岩的形变在逐渐的加大,围岩内的应力逐渐向围岩深部发展,此时我们可以通过锚索的悬吊作用稳定围岩,从而继续发挥锚研支护体的支护作用。
这就形成了锚杆支护和锚索支护的互补。
2 锚杆锚索联合支护的布置与设计
在设计锚杆锚索联合支护时我们要按照以锚杆支护为主、锚索支护为辅的原则。
具体来说就是,我们在联合支护作业中首先利用锚杆与巷道围岩之间组成锚岩支护体,提高围岩的稳定性与整体承载能力。
然后使用锚索进一步提高锚杆的支护作用,同时利用锚索的悬吊功能将形变较大的顶岩固定,从而避免冒顶事故的发生。
在具体的设计布置时,我们要按照普通支护的设计流程进行,具体要做到:
第一,参照相关类似工程的支护效果,结合本次工程的实际情况,分析对该工程使用锚杆锚索支护是否可行。
第二,确定锚杆和锚索的具体参数。
确定锚杆锚索参数时,我们要先确定锚杆的相关参数。
首先,我们根据以往的锚杆支护设计,选择支护效果较好的支护方案,并且按照以往支护方案中的参数模拟计算本工程支护工作中所允许的最大下沉量;其次结合围岩的应力情况确定围岩的破坏范围。
在锚杆参数确定之后,我们根据最大允许沉降量和围岩破坏范围,确定锚索的长度以及锚索的延伸量和延伸量差值。
在此需要要注意,如果锚索延伸量差值较小,我们可以适当减小沉降量并且调整安装时间;如果延伸量的差值较大,我们要考虑采用其他的支护技术。
目前常见的使锚索适应围岩变形的技术方法有以下几种:合理布置锚索的位
置,根据巷道的实际情况,选择合适的位置布置锚索;增加木垫板,木垫板在支护阻力的作用下可以使锚岩支护体很好的控制围岩形变,从而增加锚索的延伸量;最大沉降量出现之前安装锚索,从而增加锚索的延伸量。
第三,在选择合适的技术之后,我们还要注意使设计的经济效益达到最优,从而节省工程投资,节约社会资源。
3 锚索锚杆支护的实际应用
目前锚杆与锚索支护被广泛应用到煤炭开采行业中,在此,我们针对不同特性的煤层深入分析锚杆与锚索支护的实际应用。
第一,在近距离煤层开采中的应用。
某煤矿属于近距离煤层,在实际的开采中使用了多种配合形式的锚杆锚索联合支护方式,大大提高了巷道的安全系数以及开采速度。
通过实践应用我们发现,近距离煤层的支护中我们要注意以下几个问题:近距离支护应该在顶板松动破坏之前进行;同时,要利用锚杆支护在顶板上形成组合拱,并且将架棚设置成永久支护,从而有效的稳定加固巷道顶板;
第二,特厚煤层综放开采中的应用。
通过在特厚煤层开采中锚杆与锚索支护的使用,我们发现这样的支护方法可以简化施工流程,同时可以明显提高支护的安全性以及可靠性;
第三,复合顶板煤层的开采。
复合顶板煤层的开采支护一直都是支护工作的重难点,普通的锚杆支护无法有效的限制顶板的下沉,并且锚杆支护的承载能力有限,因此我们尝试采用了锚杆锚索联合支护。
通过实践施工我们发现,锚杆锚索联合支护可以有效的限制顶板的下沉,同时联合支护还能够降低支护成本,减小支护工作中的劳动量,从而明显的提高锚岩支护体的稳定效果。
4 结论
锚杆锚索联合支护技术是近年来开始兴起的新型煤矿巷道支护技术,它充分结合了锚杆支护和锚索支护的优势,从而使巷道的支护效果更上一层楼。
在实际的应用中,我们首先要掌握锚杆锚索联合支护的工作原理,并且针对不同性质特点的煤层采用合适的联合支护方式。
另外,在设计布置锚杆锚索支护时,我们还要按照严格的设计布置流程,以确保支护工作能够取得预期的效果。
参考文献
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