第二讲_岩石巷道的锚喷支护(ppt)
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《喷锚支护》PPT课件
M M0 N0r1 cos qr2 sin cos 1
Q N0 sinn qr cosn N qr sinn N0 cosn
2021/4/25
15
当锚杆径向布置时作裂缝强度校核。 a. 径向缝的强度校核
设组合拱有一条径向缝，与垂直线成φ角。假设剪力全 由岩石承受，则应满足：
Q Q y
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36
假定岩体摩尔包络线为直线，
其内摩擦角为 ，则不管 3
多大，剪切角 均为一定值：
45
2
2021/4/25
37
剪切滑动线上任意点的半径为：
r
r e( ) tan 0
剪切范围高度为：
h 2r0 cos
r0 ——洞室半径
2021/4/25
38
喷混凝土的容许承载力：
31
喷锚结构设计原理和计算方法
锚杆喷混凝土联合加固结构是将岩石、锚杆和 喷混凝土三者视为一整体的组合结构，其设计原 理和计算方法主要有三种。
悬吊 组合拱 压剪破坏
2021/4/25
32
一、按悬吊设计原理的计算方法
锚喷结构可用受力分配的方法计算锚杆参数和喷混凝土厚度。 即不稳定大块岩石或松动围岩，主要由锚杆承受，锚杆间不 稳定岩石则由喷混凝土支撑。
Ql0
Q
0.514
0.552
0.614
0.692
0.785
ql0
Q值为半个拱上的总荷载 f—矢高 l0—计算跨度。
2021/4/25
13
拱脚处径向截面内力：
Qn Hn sinn Vn cosn Nn Vn sinn Hn cosn
弯矩Mn直接由表查得。
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Q N0 sinn qr cosn N qr sinn N0 cosn
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当锚杆径向布置时作裂缝强度校核。 a. 径向缝的强度校核
设组合拱有一条径向缝，与垂直线成φ角。假设剪力全 由岩石承受，则应满足：
Q Q y
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假定岩体摩尔包络线为直线，
其内摩擦角为 ，则不管 3
多大，剪切角 均为一定值：
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剪切滑动线上任意点的半径为：
r
r e( ) tan 0
剪切范围高度为：
h 2r0 cos
r0 ——洞室半径
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喷混凝土的容许承载力：
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喷锚结构设计原理和计算方法
锚杆喷混凝土联合加固结构是将岩石、锚杆和 喷混凝土三者视为一整体的组合结构，其设计原 理和计算方法主要有三种。
悬吊 组合拱 压剪破坏
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一、按悬吊设计原理的计算方法
锚喷结构可用受力分配的方法计算锚杆参数和喷混凝土厚度。 即不稳定大块岩石或松动围岩，主要由锚杆承受，锚杆间不 稳定岩石则由喷混凝土支撑。
Ql0
Q
0.514
0.552
0.614
0.692
0.785
ql0
Q值为半个拱上的总荷载 f—矢高 l0—计算跨度。
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拱脚处径向截面内力：
Qn Hn sinn Vn cosn Nn Vn sinn Hn cosn
弯矩Mn直接由表查得。
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《煤巷锚杆支护概况》PPT课件
锚杆支护：保障高产高效 主动加固，充分利用围岩自身的稳定性和强度 根本消除棚式支护空顶产生的瓦斯积聚、煤层 自燃等隐患 巷道变形量仅为同类条件棚式支护的1/2左右 支护成本节约1/3以上 与综机配套组成掘、支、运机械化作业线，单 进大幅提高 端头处理简单，能保障大功率设备正常工作， 工作面快速推进，单产显著提高
澳大利亚
主要推广全长树脂锚固锚杆、玻璃钢锚杆；
澳大利亚的51座井工矿中，有34座至少拥有1个长壁工 作面。长壁工作面采用双巷掘进系统。长壁工作面采区 煤巷掘进速度滞后是影响澳大利亚煤炭工业发展的一个 主要因素。每掘进1m煤巷，安装6根顶板锚杆和2根煤壁 锚杆，每班安装锚杆100～120根。根据不同地质条件， 安装锚杆的根数也会变化。目前一些煤矿采用了安设有 锚杆机的连续采煤机，但由于锚杆安装速度跟不上工作 面回采速度，一些煤矿逐渐采用了位置变换开采法。澳 大利亚主要推广全长树脂锚固锚杆，强调锚杆强度要高。
３ 国内外煤巷锚杆支护技术比较
a) 锚杆钻机的发展代表着锚杆技术
的发展：国际锚杆钻机市场上锚杆 钻机可分为三类：（1）手持式钻 机，如gophers、wombats和superoo 钻机。（2）移动式钻机。这种钻 机采用履带或橡胶轮，可安装1台、 2台、3台或4台钻机。（3）机载钻 机，即钻机被固定在连续采煤机和
２．我国煤巷锚杆发展概状
作为世界上最大的井工矿煤炭生产国，中国采用
了各种各样的顶板支护技术，从梯形支架到U型钢 支架、钢梁，现在大多数主要煤矿采用了锚杆支护 技术。全部机械化顶板锚杆安装技术（采用位置变 换系统并使用移动式锚杆机）在神华集团得到了使 用。目前中国有9台移动式锚杆安装机，预计将来会 逐渐增加。中国大部分煤矿使用手持钻机安装锚杆。
锚喷支护原理(共17张PPT)
锚喷支护设计原则和方法
三、理论验算法
锚喷支护（属于1柔）性薄目型支前护 是地下工程支护设计的辅助方法，却是今后设计的发展 （1）根据方围岩向分。级及分工程为断面整尺寸体或隧稳道毛定跨，性直接验确算定锚与喷支局护参部数与失施工稳方法验。 算。
（4）使用效果与量测手段、量测地段的选择、量测数据的可靠性、量测数据的分析与利用关系很大。 （1）建立在现代岩石力学理论特别是空间效应分析基础上的图解分析法。
第12页，共17页。
锚喷支护设计原则和方法
四、典型类比监控反演法
（1）综合方法，较好地解决了岩体力学参数和地应力难以获得的问 题，又完善了监控量测法的反馈工作。 （2）用工程类比法初选锚喷支护参数；对“围岩-支护”结构进行施 工监测；选择可靠量测数据，利用适当的力学模型和数值计算方法进 行反演分析，求得地应力和岩体力学参数；根据反演得到的地应力和 岩体力学指标，采用“地层-结构”模型模拟开挖过程，分析围岩受 力状态和围岩稳定性，对施工方法、支护时机、支护参数做出必要的 修正。
（1）锚喷支护的类型和参数可根据各段不同的地质条件随时调整。
（2）支护组合和设置时间的可分性
（3）广泛的适用性
6、密封性：及时封闭围岩的暴露面，阻止围岩的潮解和风化。
第9页，共17页。
锚喷支护设计原则和方法
一、工程类比法
（1）根据围岩分级及工程断面尺寸或隧道毛跨，直接确定锚 喷支护参数与施工方法。
现代支护理论（新奥法原则）
A、围岩和围岩压力的认识
传统支护理论针对松散体；现代支护理论认为岩层具有一 定的自稳能力，其力学机制已为围岩特征线与支护特征线理 论得到了很好的描述。
B、围岩与支护的相互关系
围岩与支护分开，荷载结构模型。围岩与支护的不可分割的统 一体。
巷道支护PPT
1.技术上先进，质量上可靠 具有良好的物理力学性能，抗压强度较高，能起支撑地压作业； 混凝土能充填围岩的裂隙、节理和凹穴的岩石，提高围岩强度； 完全隔绝了空气、水与围岩接触，有效防止风化潮解而引起的 围岩破坏与剥落； 不仅提高围岩的自撑能力，且使混凝土与围岩形成一个共同工 作的力学统一体，把岩石载荷转化成岩石承载结构。 2.经济上合理，工艺上简便 开挖工作量可减少15%以上，支护材料也大幅度减少； 支护速度可以提高2~4倍，劳动力节省50%以上。
巷道支护
掘进基础知识
巷道施工一般包括掘进、支护和安装3 大环节。掘进和支护两个工序关系密切， 必须正确而又及时的予以支护，掘进工作 才能正常进行。
1 2 3 4
巷道支护形式简介 锚杆支护 重点
锚索支护
喷射混凝土支护
目 录
5
6
联合支护
本课小节
难点
一、巷道支护形式简介
二、锚杆支护
锚杆支护就是在巷道掘进后，先向围岩打 眼，在眼孔内锚入锚杆，把巷道围岩予以加固， 充分利用围岩自身强度，从而达到支护巷道的 目的。
2
锚杆支护
（3）对于层状岩体，由于锚杆的作用，对岩层离层产生一 定的阻碍作用，并增大了岩层间的摩擦力，与锚杆本身的抗 剪作用阻止了岩层间产生相对滑动，从而将整个岩层夹紧形 成组合梁，提高了岩层的承载能力。
（4）由于锚杆作用，从而形成了3个作用面，改变了边界岩 体的受力状态，使其由二维应力状态转化为三维应力状态， 提高了岩体的承载能力。
锚杆支护可大幅度节约大量钢材、木材等支护材料。
2
锚杆支护
（二）锚杆分类
1. 按照锚杆的锚固方式可以分为： （1）机械锚固式锚杆：楔缝式、倒楔式及胀壳式锚杆。 （2）黏结锚固式锚杆：树脂锚杆、水泥锚杆及水泥 砂浆锚杆。 （3）摩擦锚固式锚杆：管缝式锚杆及胀管式锚杆。 （4）混合锚固式锚杆：同时使用两种或两种以上锚 固方式的锚杆。
巷道支护
掘进基础知识
巷道施工一般包括掘进、支护和安装3 大环节。掘进和支护两个工序关系密切， 必须正确而又及时的予以支护，掘进工作 才能正常进行。
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巷道支护形式简介 锚杆支护 重点
锚索支护
喷射混凝土支护
目 录
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联合支护
本课小节
难点
一、巷道支护形式简介
二、锚杆支护
锚杆支护就是在巷道掘进后，先向围岩打 眼，在眼孔内锚入锚杆，把巷道围岩予以加固， 充分利用围岩自身强度，从而达到支护巷道的 目的。
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锚杆支护
（3）对于层状岩体，由于锚杆的作用，对岩层离层产生一 定的阻碍作用，并增大了岩层间的摩擦力，与锚杆本身的抗 剪作用阻止了岩层间产生相对滑动，从而将整个岩层夹紧形 成组合梁，提高了岩层的承载能力。
（4）由于锚杆作用，从而形成了3个作用面，改变了边界岩 体的受力状态，使其由二维应力状态转化为三维应力状态， 提高了岩体的承载能力。
锚杆支护可大幅度节约大量钢材、木材等支护材料。
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锚杆支护
（二）锚杆分类
1. 按照锚杆的锚固方式可以分为： （1）机械锚固式锚杆：楔缝式、倒楔式及胀壳式锚杆。 （2）黏结锚固式锚杆：树脂锚杆、水泥锚杆及水泥 砂浆锚杆。 （3）摩擦锚固式锚杆：管缝式锚杆及胀管式锚杆。 （4）混合锚固式锚杆：同时使用两种或两种以上锚 固方式的锚杆。
煤矿巷道锚杆支护技术 ppt课件
（4）锚杆向高强度、高可靠性方向发展。一方面，研制具有一 定延伸率的高强度锚杆材料，如澳大利亚锚杆杆体材料的屈 服强度在400~600MPa，有的甚至大于600MPa；英国锚杆材 料的屈服强度为640~720MPa；美国锚杆材料的屈服强度为 414~689MPa；另一方面加大锚杆直径，国外多数使用 φ20~22mm的锚杆，有的达到φ24mm。锚杆杆体的拉断载荷 一般在200kN以上，有的甚至超过300kN。英国还研制出拉 断载荷500kN的大锚杆。在提高锚杆强度的条件下，降低支 护密度，有利于快速掘进。
ppt课件
12
（2）1960年~1970年，树脂锚杆研制成功，并得到推广应用。 1958年德国开始研制树脂锚杆，于1959年在煤矿井下进行试 验，1961年取得成功。之后树脂锚杆在世界主要采煤国家逐 步得到应用和发展。初期树脂锚杆为端部树脂锚固，锚杆孔 径较大（38~45mm），以后发展到小孔径（ 22~30mm）全 长锚固树脂锚杆。这种锚杆锚固力大、可靠性高、适应性强， 极大地促进了锚杆支护技术的发展与广泛应用。
时，易发生大面积冒落或伤亡事故。
ppt课件
6
（7）降低支护成本
采用锚杆支护，可以大量地节约钢材、木材等材料，降低支 护成本。
（8）减少工人的劳动强度
（9）减少辅助运输量
1.2 我国煤矿巷道布置及围岩条件的变化趋势— —迫切要求发展锚杆支护
随着开采深度、强度与范围的增加，巷道布置及围岩出现了 以下变化趋势：
ppt课件
14
（3）根据本国巷道地质与生产条件，采用适宜的锚杆形式。如 澳大利亚、英国主要采用树脂全长锚固螺纹钢锚杆。美国使 用的锚杆种类比较多，包括树脂锚固锚杆、涨壳式锚杆及混 合锚固锚杆。德国除使用树脂锚固锚杆外，还研制了可拉伸 锚杆，使锚杆既具有足够的支护阻力，又有一定的延伸性， 适应围岩变形强烈的条件。
ppt课件
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（2）1960年~1970年，树脂锚杆研制成功，并得到推广应用。 1958年德国开始研制树脂锚杆，于1959年在煤矿井下进行试 验，1961年取得成功。之后树脂锚杆在世界主要采煤国家逐 步得到应用和发展。初期树脂锚杆为端部树脂锚固，锚杆孔 径较大（38~45mm），以后发展到小孔径（ 22~30mm）全 长锚固树脂锚杆。这种锚杆锚固力大、可靠性高、适应性强， 极大地促进了锚杆支护技术的发展与广泛应用。
时，易发生大面积冒落或伤亡事故。
ppt课件
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（7）降低支护成本
采用锚杆支护，可以大量地节约钢材、木材等材料，降低支 护成本。
（8）减少工人的劳动强度
（9）减少辅助运输量
1.2 我国煤矿巷道布置及围岩条件的变化趋势— —迫切要求发展锚杆支护
随着开采深度、强度与范围的增加，巷道布置及围岩出现了 以下变化趋势：
ppt课件
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（3）根据本国巷道地质与生产条件，采用适宜的锚杆形式。如 澳大利亚、英国主要采用树脂全长锚固螺纹钢锚杆。美国使 用的锚杆种类比较多，包括树脂锚固锚杆、涨壳式锚杆及混 合锚固锚杆。德国除使用树脂锚固锚杆外，还研制了可拉伸 锚杆，使锚杆既具有足够的支护阻力，又有一定的延伸性， 适应围岩变形强烈的条件。
井巷工程巷道支护PPT课件
6.粉煤灰硅酸盐水泥：
组成： 硅酸盐水泥熟料 + 粉煤灰（20～40%） + 适量石膏。 应用：硬化较慢，早期强度较低， 不宜有早强要求的工程和低
温工程； 水化热少（同标号普通水泥的70%），可用于大体积 混凝土。
第14页/共32页
混凝土工程特点或 所处环境条件
优先选用
可以选用
不宜使用
1.在普通气候环境中
160 140 120 100
80 60 40 20
0 0
煤
页岩
砂页岩
砂岩
5
10
15
原岩应力p 0/MPa
石灰岩 20
花岗岩 25
第1页/共32页
三种类型
第一类为各种被动支护形式，包括木棚支架、钢筋混凝土支 架、金属型钢支架、料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等；
第二类是以锚杆支护为主，旨在改善巷道围岩力学性能的积 极支护形式，包括锚喷支护、锚网支护、锚喷网支护等；
经拌和后形成的拌合物应具有一定的和易性； 混凝土应在规定龄期达到设计要求的强度； 混凝土应具有适应其所处环境的耐久性； 经济合理，在保证质量前提下，降低造价
第19页/共32页
⑴ 和易性
是指混凝土拌和物易于施工操作（拌和、运输、浇筑和捣实）， 并能获得质量均匀、成型密实的性能。
指标：流动性、粘聚 性、保水性。
第三类是以锚杆和注浆加固为主的积极主动加固形式，如锚 注支护、预应力锚索支护技术等。
第2页/共32页
第一节 支护材料
棚式支架 支护
———— 石材整体支护
梯形金属支架 索
料石
拱形可缩金属支架
砖
木支架
混凝土
钢筋混凝土支架
钢筋— 锚喷
巷道支护-喷射混凝土支护PPT课件
喷射混凝土支护施工速度快， 能够快速提供支护，减少围岩 暴露时间。
喷射混凝土支护能够根据需要 进行局部加强，对不同地层和 断面形状的适应性较强。
喷射混凝土支护的应用范围
喷射混凝土支护广泛应用于地下工程、隧道工程、采矿工程等领域的巷道支护。
在软弱围岩、破碎围岩、地层变化较大的地段等复杂地质条件下，喷射混凝土支护 具有显著的优势。
材料搅拌
将水泥、骨料、水等按照配合比进 行搅拌，确保混凝土搅拌均匀。
运输
将搅拌好的喷射混凝土运输到喷射 地点，注意防止混凝土离析和凝固。
喷射混凝土的施工方法
01
02
03
04
喷射方式选择
根据实际情况选择合适的喷射 方式，如干喷、湿喷或混合喷
等。
喷射角度和距离
控制喷射角度和距离，确保混 凝土能够均匀地覆盖在巷道表
喷射操作
喷射操作应按照“先墙后拱、自下而上、分段分层”的顺 序进行，喷射时应控制好水灰比，保证喷射的混凝土无干 斑、无流淌、粘着力强、回弹少。
喷射工作结束后的处理
喷射工作结束后，应按设计要求对喷射混凝土进行养护。
质量检测与评估
外观检查
对喷射混凝土的外观质量进行 检查，包括是否出现裂缝、脱 落、漏喷、钢筋暴露等情况。
材料广泛
喷射混凝土支护所使用的原材料丰富， 价格相对较低，降低了工程成本。
强度高
喷射混凝土支护具有较高的抗压、抗 拉和抗剪强度，能够有效地承载巷道 的压力。
适应性广
喷射混凝土支护可以根据巷道的形状 和尺寸进行灵活的调整，适应性强。
缺点分析
环境污染
维护困难
喷射混凝土支护过程中会产生大量的粉尘 和噪音，对环境造成一定程度的污染。
喷锚支护教学课件PPT课件
第33页/共49页
第34页/共49页
1、隧道洞周收敛达2m 2、锚杆伸入软弱层太 短，仅2m
第35页/共49页
喷射混凝土的施工
第36页/共49页
锚杆的布置
系统锚杆布置原则 在隧道断面上，系统锚杆宜按垂直隧
道周边轮廓布置，当遇层状岩层时，应 增设与主结构面成最大角度的锚杆。在 掩面上，锚杆宜成菱形排列。 根据工程经验，系统锚杆间距不宜大 于锚杆长度的二分之一，在软弱的Ⅱ、 Ⅲ类围岩中，锚杆间距不得大于1.25m,以 为0.5-1.2m
第37页/共49页
锚杆的布置
局部锚杆的布置原则 局部锚杆的主要作用是阻止部分不稳
定岩块塌落或滑移,通过锚杆将岩块固定 在稳定岩体上. 拱腰以上的局部锚杆布置 方向应有利于锚杆受拉,拱腰以下及边墙 部分的局部锚杆宜逆着不稳定岩块滑动 方向布置.
第38页/共49页
喷射混凝土的施工
喷射作业应在划定的区段内进行，区段 长度小于6m。
2）、整体稳定原理
喷混凝土层与围岩体表面紧密粘结、咬合，它与岩体密贴 组成“组合结构”或“整体结构物”共同工作。薄的喷 层支护柔性大，变形能力强，使围岩变形得到控制，应 力得以调整，从而使围岩体获得稳定。作为“整体结构 物”一部分的喷层也同时受到因围岩的变形引起的形变
压力。
第15页/共49页
第16页/共49页
1. 概述
l ）锚喷 支护的 优点： ( 1 锚喷支护 能大量 节省混凝土 、木料、 劳动力，加 快施 工进度， 并有利于施工 机械化 和改善劳 动条 件 等。 ( 2 锚喷支 护是一种 符合岩体 力学原理的 积 极支护方 法 ，具 有良好的 物理力学性 能。 ( 3 由于锚 喷支 护结构柔性 好， 它能 与 围岩变形 一致，从 而与之构 成一 个共同
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1、隧道洞周收敛达2m 2、锚杆伸入软弱层太 短，仅2m
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喷射混凝土的施工
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锚杆的布置
系统锚杆布置原则 在隧道断面上，系统锚杆宜按垂直隧
道周边轮廓布置，当遇层状岩层时，应 增设与主结构面成最大角度的锚杆。在 掩面上，锚杆宜成菱形排列。 根据工程经验，系统锚杆间距不宜大 于锚杆长度的二分之一，在软弱的Ⅱ、 Ⅲ类围岩中，锚杆间距不得大于1.25m,以 为0.5-1.2m
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锚杆的布置
局部锚杆的布置原则 局部锚杆的主要作用是阻止部分不稳
定岩块塌落或滑移,通过锚杆将岩块固定 在稳定岩体上. 拱腰以上的局部锚杆布置 方向应有利于锚杆受拉,拱腰以下及边墙 部分的局部锚杆宜逆着不稳定岩块滑动 方向布置.
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喷射混凝土的施工
喷射作业应在划定的区段内进行，区段 长度小于6m。
2）、整体稳定原理
喷混凝土层与围岩体表面紧密粘结、咬合，它与岩体密贴 组成“组合结构”或“整体结构物”共同工作。薄的喷 层支护柔性大，变形能力强，使围岩变形得到控制，应 力得以调整，从而使围岩体获得稳定。作为“整体结构 物”一部分的喷层也同时受到因围岩的变形引起的形变
压力。
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1. 概述
l ）锚喷 支护的 优点： ( 1 锚喷支护 能大量 节省混凝土 、木料、 劳动力，加 快施 工进度， 并有利于施工 机械化 和改善劳 动条 件 等。 ( 2 锚喷支 护是一种 符合岩体 力学原理的 积 极支护方 法 ，具 有良好的 物理力学性 能。 ( 3 由于锚 喷支 护结构柔性 好， 它能 与 围岩变形 一致，从 而与之构 成一 个共同
锚喷支护精品PPT课件
•
L2：有效锚固长度
•
L3：锚固段长度 端头L3=0.3-0.4m
•
B、锚杆杆体直径：
•
d=35.52﹙Q/δ﹚1/2
• 式中 Q：锚固力=KHD2r
•
δ：锚杆材料抗拉强度
•
K：安全系数
•
H：抗弱岩层厚度
•
C、锚杆间、排距
•
a=(Q/krL)1/2
• 式中 r：岩石体积（密度）
•
k：安全系数1.5-2
• 〈7〉快硬水泥锚杆 • 〈8〉快硬膨胀水泥锚杆 • 与树脂性质相似
• （2）锚杆支护作用原理：
• 〈1〉悬吊作用（悬吊软弱层状顶板、悬吊危岩）
• 指锚杆将软弱的直接顶吊挂在其上的坚固老顶上， 或将松动的岩块连结在松动区外的完整坚固岩体上，使 松动岩块不致冒落。
• 〈2〉组合梁作用
• 指将层状岩体各层用锚杆连结并紧固，锚杆把数层 薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，提高了岩层的 整体抗弯能力。在相同载荷作用下，组合梁在板梁的挠 度和内应力大为减少。
•
D、货源充足，供应有保证。选择时考虑供方产量，
运输条件。原则是不能影响生产。
•
总之，选用锚杆要全面考虑。优先选用树脂锚杆、
管缝锚杆和泵注砂浆锚杆。煤巷不宜用砂浆锚杆倒楔式 和涨壳式锚杆。
• 〈2〉按悬吊理论设计锚杆支护参数：
•
A、锚杆长度：
•ห้องสมุดไป่ตู้
L=L1+L2+L3
• 式中 L为锚杆长度
•
L1：锚杆外露长度 一般为0.15m
• 〈4〉冒落拱理论法设计锚杆支护参数：P127-129
• A、锚杆根数：Ny=K3QHNy/P
《巷道锚杆支护技术》PPT课件
巷道锚杆支护技术
巷道锚杆支护技术
王亚杰(博士)
捷马公司美国总部副总裁 捷马(济宁)矿山支护产品有限公司总经理
目录
支护现状 2. 支护设计-巷道整体耦合让均压支护理念 3. 支护产品类型，设计，制造和产品质量 4. 现场安装，检测和质量保证
1.
锚网支护理论和实践现状
锚网支护理念
组合梁 平衡拱 松散破碎圈 摩尔-库伦加固理论：粘结力，内摩擦角，改变应力状态（2-3）
支护体和围岩间的耦合
目前锚杆的工作状态和存在的问题 耦合让均压锚杆
深井巷道整体耦合让均压理念
围岩应力和变形特性曲线 500 450 400
支护强度(t/m)
锚杆支护系统的特性曲线
350 300 250 200 150 100 50 0 0 A 50 B C 100 150 200 顶板位移(mm) 250 300
深井巷道整体耦合让均压理念
围岩应力和变形特性曲线 500 450 400 支护强度(t/m) 350
300
250 200 150
普通高强 高强让压均压
100
50 0 0
工况点
A 50
B C 100 150 200 顶板位移(mm)
250
300
深井巷道整体耦合让均压理念
整体耦合让均压参数和确定方法
四维工况点：支护强度，锚杆（索）延伸率，锚杆
（索）长度，锚杆（索）安装载荷 动态四维工况点 最大四维工况点
深井巷道整体耦合让均压理念
整体耦合让均压参数和确定方法
安装载荷 作用
30
吨位（吨）
巷道锚杆支护技术
王亚杰(博士)
捷马公司美国总部副总裁 捷马(济宁)矿山支护产品有限公司总经理
目录
支护现状 2. 支护设计-巷道整体耦合让均压支护理念 3. 支护产品类型，设计，制造和产品质量 4. 现场安装，检测和质量保证
1.
锚网支护理论和实践现状
锚网支护理念
组合梁 平衡拱 松散破碎圈 摩尔-库伦加固理论：粘结力，内摩擦角，改变应力状态（2-3）
支护体和围岩间的耦合
目前锚杆的工作状态和存在的问题 耦合让均压锚杆
深井巷道整体耦合让均压理念
围岩应力和变形特性曲线 500 450 400
支护强度(t/m)
锚杆支护系统的特性曲线
350 300 250 200 150 100 50 0 0 A 50 B C 100 150 200 顶板位移(mm) 250 300
深井巷道整体耦合让均压理念
围岩应力和变形特性曲线 500 450 400 支护强度(t/m) 350
300
250 200 150
普通高强 高强让压均压
100
50 0 0
工况点
A 50
B C 100 150 200 顶板位移(mm)
250
300
深井巷道整体耦合让均压理念
整体耦合让均压参数和确定方法
四维工况点：支护强度，锚杆（索）延伸率，锚杆
（索）长度，锚杆（索）安装载荷 动态四维工况点 最大四维工况点
深井巷道整体耦合让均压理念
整体耦合让均压参数和确定方法
安装载荷 作用
30
吨位（吨）
最新喷锚支护结构设计与施工ppt课件
e r
( p0
R)
R2 r2
e
( p0
R)
R2 r2
● 围岩引起的径向应变：
r
ur r
r
12
E
(re
1
e
)
●
由以上关系得：ur
r
2RG 2(p0R)r12
● 弹塑性边界上的径向位移：
u R 2 R G 2(p 0R )R r d 2 r 2 R G (p 0R )
● 据弹性区应力和摩尔库仑关系得：
2、自稳时间短的围岩，宜采用全长粘结式锚杆或早强 水泥砂浆锚杆。
3、在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩条件下，锚杆应按系统锚 杆设计，并符合下列规定：
（1）锚杆一般应沿隧道周边径向布置，当结构面或岩 层层面明显时，锚杆应与岩体主结构面或岩层层面呈 大角度布置。
一般规定
（2）锚杆应按矩形排列或梅花形排列
（3）锚杆间距不得大于1.5m。间距较小时，可采用 长短锚杆交错布置。
Pi kL2b2
d2
4
Rg
b d 2
R g kL2
其中，γ是岩体容重；b锚杆间距，一 般L1>2b；k安全系数2-3。
⑷ 支护块状围岩
围岩塌落总是从危石开始，可能 形成 连锁反应。
砂浆锚杆的承 载力：
P sD 1(c L sttasn )
⑸ 加固裂隙围岩
若在隧道顶部出现裂隙，为防止进一 步扩展危及顶部岩体稳定，可采用预应 力锚杆加固。
⑴喷联合支护修建隧道的基本概念
锚杆是深层加固围岩，喷射混 凝土是表层及局部加固围岩
● 围岩是隧道稳定的基本部 分，尽量维护围岩体的强 度特性
● 支护结构要薄而具有柔性， 并与围岩密贴，使因产生弯矩 而破坏的可能性达到最小，当 需要增加支护衬砌强度时，宜 采用锚杆、钢筋网以及钢支撑 等加固，而不宜大幅度增加喷 层或衬砌厚度。
岩石巷道的锚喷支护
喷层厚度
岩体变形小时，只需素喷混凝土，不必 锚杆，喷厚可为50～150mm。 岩体变形大时，应以锚杆为主，喷层为 辅。这时喷厚有20～50mm即可。 围岩变形在2～5cm时，用素喷混凝土， 变形较大时用喷混凝土和锚杆联合支护。
巷道支护效果检测方法
一、巷道围岩收敛测试
该方法最简单，但意义很重要。例如， 将岩体表面位移量测资料，形成位移与时间 的关系曲线，最常见的三种情况。其实质就 是蠕变曲线。对于斜率持续不变或不断增长， 可以预见趋向不稳定的情况，通过采取适当 措施，如加强支护，改善排水条件等，使位 移时间曲线斜率减小或趋于稳定。
围岩岩性、井巷位置、所处深度、巷道 轴线方位、断面形状尺寸、掘进破岩方法、 掘进时间、掘进方案、巷道布置与采动影响、 以及支护类型与特征等。 其中巷道断面形状尺寸、掘进方案方法、 巷道布置和支护类型与特性等，都有很广泛 的选择调节余地。
井巷维护措施
1. 力争将井巷置于相对最坚硬的岩层中 2. 位置 位置问题相当于： 1) 调整岩性——提高或降低围岩强度； 2) 调整与相邻巷道或采场的距离； 3) 调整和采空区的相对关系。 3. 巷道轴线方向 4. 断面形状与轴比(跨高比) 5. 断面尺寸 6. 掘进破岩方法 7. 掘进时间与沿空护巷 8. 选择合理的支护方式。
测试结果的应用
随时检测巷道变形情况，以便在巷道失 稳之前采取措施 检验支护设计方案的正确与否，以便及 时更改 掌握巷道端头效应，制定合理的永久支 护时间 服务支护参数设计
巷道围岩支护共同作用原理
一般情况下围岩支护共同作用原理
锚喷支护
锚喷支护，是锚杆与喷(射)混凝土联合支 护的简称。锚杆和喷混凝土都可独立使用， 但二者常联合应用，支护效果更加完善。 与普通支护相比，锚杆的最大特点是置 入围岩内部，发挥其自身支护作用，在适当 条件下，锚杆的支护效果良好，且用料也省。 在同样支护效果条件下，锚杆的用钢量只有 U型钢支架的1／12～1／15。
巷道支护PPT教案
压力的作用
1.在煤体边缘或煤体下 放的低压区内布置 巷道
2.错过高压作用的时间 ，等压力充分稳定后再
掘巷
通过人为方法使巷道围岩受到松 动，形成卸载槽孔或其他形式的 卸载空间，迫使载荷转移到离巷 道较远的地点，达到减轻巷道受
压的目的
1.在巷道或底板中形成 卸载槽孔
2.宽面掘进或在巷旁故 意留出卸载空间
二、影响巷道围岩压力的地质因素 ➢ 影响围岩压力的因素很多，通常可分为地质、开采和支护等类，影响围岩压力
的地质因素有：原岩应力状态、围岩力学性质及岩体结构等。 ➢ (1)原岩应力状态
原岩应力是引起围岩变形、破坏的基本作用力。原岩应力随开采深度的增加而增 长。所以，随采深的增加，巷道围岩压力会明显增长。原岩体中主应力的大小和 方向不同，对巷道的影响作用不同，也直接影响到围岩压力。
13
➢ 一、木材支架
➢ 二、料石和混凝土砌碹
➢ 三、金属支架 ：
承载能力大，可多次复用，
储运方便，安装容易及迅
速等优点 。
料石支护的基本形状
第8页/共13页
2021/7/30
9
金属支架
第9页/共13页
2021/7/30
10
第二节 巷道支护及其材料
①矿用工字钢刚性支架 ②微拱形刚性金属支架 ③矿用工字钢梯形可缩性支架 ④U型钢拱形可缩性支架 ⑤U型钢梯形可缩性支架
➢ 围岩膨胀、崩解体积增大而施加于支护上的压力，称为膨 胀压力。膨胀压力与变形压力的基本区别在于它是由吸水 膨胀而引起的。从现象上看，属于变形压力范畴，但两者 的变形机制截然不同，前者是指与水发生物理化学反应， 后者主要是围岩应力与结构效应。
第2页/共13页
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1.在煤体边缘或煤体下 放的低压区内布置 巷道
2.错过高压作用的时间 ，等压力充分稳定后再
掘巷
通过人为方法使巷道围岩受到松 动，形成卸载槽孔或其他形式的 卸载空间，迫使载荷转移到离巷 道较远的地点，达到减轻巷道受
压的目的
1.在巷道或底板中形成 卸载槽孔
2.宽面掘进或在巷旁故 意留出卸载空间
二、影响巷道围岩压力的地质因素 ➢ 影响围岩压力的因素很多，通常可分为地质、开采和支护等类，影响围岩压力
的地质因素有：原岩应力状态、围岩力学性质及岩体结构等。 ➢ (1)原岩应力状态
原岩应力是引起围岩变形、破坏的基本作用力。原岩应力随开采深度的增加而增 长。所以，随采深的增加，巷道围岩压力会明显增长。原岩体中主应力的大小和 方向不同，对巷道的影响作用不同，也直接影响到围岩压力。
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➢ 一、木材支架
➢ 二、料石和混凝土砌碹
➢ 三、金属支架 ：
承载能力大，可多次复用，
储运方便，安装容易及迅
速等优点 。
料石支护的基本形状
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金属支架
第9页/共13页
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第二节 巷道支护及其材料
①矿用工字钢刚性支架 ②微拱形刚性金属支架 ③矿用工字钢梯形可缩性支架 ④U型钢拱形可缩性支架 ⑤U型钢梯形可缩性支架
➢ 围岩膨胀、崩解体积增大而施加于支护上的压力，称为膨 胀压力。膨胀压力与变形压力的基本区别在于它是由吸水 膨胀而引起的。从现象上看，属于变形压力范畴，但两者 的变形机制截然不同，前者是指与水发生物理化学反应， 后者主要是围岩应力与结构效应。
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锚杆支护ppt课件
❖
L=L1+L2+L3
17
❖ 式中：
❖ L1为锚杆外露长度，一般L1=0.1～0.15m。对于 端头锚固型锚杆，L1=垫板厚度+螺母厚度+ （0.03～0.05）m；对于全长锚固锚杆，还要加 上穹形球体的厚度。
❖ L2为锚杆有效长度。
❖ L3为锚杆锚固段长度，一般端锚L3=0.3～0.4m，
由拉拔实验确定；当围岩松软时还要加大。
33
锚喷支护图示例
34
❖ 2、锚网支护
❖ 锚网支护是将金属网用托板固定或绑扎在锚杆上所组成 的支护形式。金属网用来维护锚杆间的围岩，防止小块松散 岩石掉落，也可作为喷射混凝土的配筋。被拉紧的金属网还 能起到联系各锚杆组成支护整体的作用。
❖ 常见的金属网有金属菱形网、经纬网，一般采用直径 3～4㎜的铁丝编制而成，一般采用镀锌铁丝，由于金属网消 耗钢材较大，目前正在使用具有一定抗拉强度和延伸率的玻 璃钢纤维或塑料网代替。
❖ 软弱岩层H的确定是根据地质资料，实测或经验估计，冒落 拱高度是按下式估算，即
19
❖ 当f≥3时， ❖ 当f ≤ 2时，
---------------②-1 ----------- ②-2
❖ 式中：K --- 安全系数，一般取1.5～2；
❖
b或b1 --- (普氏免压拱高)围岩松动圈冒落高度，m；
（4）临界支护强度与刚度原则。锚杆支护系统存在临界 支护强度与刚度，如果支护强度与刚度低于临界值，巷道将 长期处于不稳定状态，围岩变形与破坏得不到有效控制。因 此，设计锚杆支护系统的强度与刚度应大于临界值。
15
（5）相互匹配原则。锚杆各构件，包括托板、螺母、钢 带等的参数与力学性能应相互匹配，锚杆与锚索的参数与力 学性能应相互匹配，以最大限度地发挥锚杆支护的整体支护 作用。
井巷工程之锚喷支护介绍课件
05
质量检查：施 工过程中，定 期检查锚杆和 喷混凝土的质 量，确保施工 质量符合设计 要求
施工质量控制
01 材料选择：选择质量可靠的材 料，如锚杆、水泥、砂石等
02 施工工艺：严格按照施工工艺 进行施工，确保施工质量
03 施工设备：使用先进的施工设 备，提高施工效率和质量
04 施工环境：确保施工环境安全、 卫生，避免影响施工质量
响较大
成本较高，需要 投入较多的人力
和物力
改进措施
优化锚杆布置：合理设计锚杆间距、角度和深度， 提高支护效果
改进喷浆材料：选用高性能喷浆材料，提高支护 强度和耐久性
加强施工管理：严格控制施工质量，确保锚杆和 喷浆的施工质量
采用新技术：引入新的支护技术，如预应力锚杆、 纤维增强喷射混凝土等，提高支护效果
井巷工程之锚喷支护介绍课 件
演讲人
目录
01. 锚喷支护概述 02. 锚喷支护施工技术 03. 锚喷支护材料与设备 04. 锚喷支护的优缺点
1
锚喷支护概述
锚喷支护的定义
锚喷支护是一种 通过锚杆和喷射 混凝土来加固岩 土体的技术。
锚杆用于固定岩 土体，防止其滑 移和坍塌。
喷射混凝土用于 填充岩土体之间 的空隙，提高岩 土体的整体性和 稳定性。
Hale Waihona Puke 3锚喷支护材料与设备常用材料
水泥：作为锚喷支 护的主要材料，具 有强度高、耐久性 好等特点。
01
砂石：作为水泥的 骨料，可以提高水 泥的强度和耐久性。
02
钢筋：作为锚喷支 护的骨架，可以提 高支护结构的稳定 性和承载能力。
03
04
喷浆设备：作为锚 喷支护的主要设备， 可以高效地完成喷 浆作业。
《锚喷支护工程》PPT课件
n 2.6 自钻式锚杆
n 是一种将钻进、注浆、锚固结合为一体 的锚杆。适用于易塌孔、必要时采用跟套 管钻进的复杂地层。
2021/3/8
6
n 3.工艺流程及材料
n 3.1 普通砂浆锚杆
n 3.1.1 先注浆后插杆
n 测量定位→钻孔就位→钻孔→洗（冲）孔 →灌注水泥砂浆→安装锚杆→封孔灌浆→ 检测。
n 适用于垂直孔、下斜孔。
n
靠锚杆体与孔壁之间的摩擦力起锚
固作用的锚杆。适用于软弱破碎、经过
爆破振动、矿山巷道。安装后立即提供
支护能力、韧性好。
n ① 缝管锚杆
n ② 楔管锚杆
n ③ 水胀锚杆
n 2.4 加强型锚杆
n
锚杆体由多根钢筋组成，以提高支
护能力。
2021/3/8
5
n 2.5 预应力锚杆
n 设计对张拉有要求的张拉型锚杆。能对 岩体施加大于200kN的预应力，且能处理 深部的稳定问题。适用于大跨度地下工程 的系统支护、局部大的不稳定块体支护。
n 水泥：普通硅酸盐32.5、42.3
n 中细砂：颗粒不应大于2.5mm(规范)
n 水泥砂浆配合比： （重量比）
n 水泥∶砂宜为1∶1～1∶2,
n2021/3/8 水灰比为0.38～0.45。
8
n 3.2 预应力锚杆
n 3.2.1 采用的是端头锚固型式，锚杆分为锚 固段及张拉段，锚固段段长一般是3m。
2021/3/8
14
n 第四节 喷 砼 支 护
n 喷射混凝土：是借助喷射机械，利用压 缩空气将按一定比例配合的拌合料，通过 管道输送并以高速喷射到受喷面（岩面、 旧建筑物等）上凝结硬化而成的一种混凝 土。
n 1.作用
n 是一种将钻进、注浆、锚固结合为一体 的锚杆。适用于易塌孔、必要时采用跟套 管钻进的复杂地层。
2021/3/8
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n 3.工艺流程及材料
n 3.1 普通砂浆锚杆
n 3.1.1 先注浆后插杆
n 测量定位→钻孔就位→钻孔→洗（冲）孔 →灌注水泥砂浆→安装锚杆→封孔灌浆→ 检测。
n 适用于垂直孔、下斜孔。
n
靠锚杆体与孔壁之间的摩擦力起锚
固作用的锚杆。适用于软弱破碎、经过
爆破振动、矿山巷道。安装后立即提供
支护能力、韧性好。
n ① 缝管锚杆
n ② 楔管锚杆
n ③ 水胀锚杆
n 2.4 加强型锚杆
n
锚杆体由多根钢筋组成，以提高支
护能力。
2021/3/8
5
n 2.5 预应力锚杆
n 设计对张拉有要求的张拉型锚杆。能对 岩体施加大于200kN的预应力，且能处理 深部的稳定问题。适用于大跨度地下工程 的系统支护、局部大的不稳定块体支护。
n 水泥：普通硅酸盐32.5、42.3
n 中细砂：颗粒不应大于2.5mm(规范)
n 水泥砂浆配合比： （重量比）
n 水泥∶砂宜为1∶1～1∶2,
n2021/3/8 水灰比为0.38～0.45。
8
n 3.2 预应力锚杆
n 3.2.1 采用的是端头锚固型式，锚杆分为锚 固段及张拉段，锚固段段长一般是3m。
2021/3/8
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n 第四节 喷 砼 支 护
n 喷射混凝土：是借助喷射机械，利用压 缩空气将按一定比例配合的拌合料，通过 管道输送并以高速喷射到受喷面（岩面、 旧建筑物等）上凝结硬化而成的一种混凝 土。
n 1.作用
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