锚杆支护技术存在的关键问题及解决方案

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锚杆支护失效原因分析以及防范措施

锚杆支护失效原因分析以及防范措施
1 ) 9 2 1 5运 输 顺 槽 事 故 段 上 覆 岩 层 存 在 一 个 断 层构 造 , 锚 杆 支护 位 于地质 变化 区域 , 没 有及 时 根据
锚索悬 吊来支撑 ,长期使用就造成顶板 的整体塌落 而发 生严 重 的 冒顶 事故 。
3 防范措 施
3 . 1 强化技术保障
3 . 1 . 1 强化地质工作 煤矿企业应该成立专门的地质勘测部 门,并指 定一二名专业技术人员负责地质工作 ,负责监测矿 区 内地 质变 化 情况 ,同时 编制 全 矿井 的地 质 变化 分 布图等地质资料 ;同时地质勘测部门要利用这些资
收稿 日期 : 2 0 1 6 — 1 2 —1 2
具体巷道进行综合分析 ,及时向施工单位和技术部 门传递准确 的地质基础资料信息 ;生产技术部门在 收到这些资料之后 , 制定出相应的措施 , 及 时调整支 护参 数 , 针对 性选 择 支护 型号 , 确保 支护 有效 。 3 . 1 . 2 科学设计锚杆 锚 杆支 护 往往 根 据实 践经 验 进行 ,且 井 下பைடு நூலகம்的工
总第 1 6 7期 2 0 1 7年 第3期
机械管理开 发
MEC HANI C AL MAN AG EME NT AND DE VE LO P MEN T
T o t a l 1 6 7
No . 3, 2 01 7
DO I : 1 0 . 1 6 5 2 5  ̄ . c n k i . c n 1 4 - U3 4 / t h . 2 0 1 7 . 0 3 . 7 6
3 ) 地质资料显示 1 0 1 0 5运输 顺 槽 段 1 0号 煤 层 与 9号煤 层 相距 2 . 5 5 ~ 6 . 6 7 I l l , 而实 际 上事 故段 处 1 O 号 煤 层 与 9号 煤 层 相 距 2 . 2 0 0 1 T I 左 右 ,锚 杆 2 6 0 0

煤巷锚杆支护理念及常见的煤矿锚杆支护问题

煤巷锚杆支护理念及常见的煤矿锚杆支护问题
▪ 选择的支护结构要适应围岩环境。 ▪ 支护结构的各组成部分强度要匹配。支护系统的破
坏总是先从某个薄弱环节开始。
理念七:支护生命期理念
▪ 支护生命期是指巷道从开挖和报废的全过程。 ▪ 在支护生命期内,围岩的松动圈从小到大 动态变化;
支护结构和围岩的相互作用关系也在变化。 ▪ 在煤巷锚杆支护的早期、中期和后期要根据矿压监
早期:加强顶帮的支护
由于有帮锚杆的有效锚固, 巷道围岩中最为不利的 极限自稳隐性拱消失
帮锚杆使极限自稳隐形拱缩小 unstable surroundings
早期:加强顶帮的支护
没有形成 厚层刚性梁
无锚杆支护或有锚杆支护但没有预应力或很小时
形成了 厚层刚性梁
有锚杆支护且预应力很大时
早期:既要重视“支”也要重视“护”
高预应力锚杆);
高预应力锚杆
高预应力锚杆
1 超高强锚杆杆体 2 螺母 3 预应力标示杆 4 应力松弛自补偿弹簧 5 弹簧护筒 6 减摩垫圈 5 7 应力扩散托盘 8 高强树脂锚固剂 9 围岩
理念三:锚杆支护的 “悬吊理论”很容易使人产生误
解,影响锚杆支护的推广。 为此我们提出了固压理论。 悬吊理论的局限性 (1)从理念上影响锚杆的推广,给人“没有坚硬岩层, 就不能使用锚杆支护的印象” ; (2)仅把不稳定岩层作为“被悬吊岩体”; (3)忽略锚杆初始工作阻力的作用; (4)用悬吊理论解释锚杆支护,锚杆还是被动支护; (5)只能解释顶板的锚固。
▪ 锚杆、 W钢带、金属网等形成统一的人工支 护体系,与巷道围岩形成统一的支护系统。 支护系统使锚固体成为一个整体。
▪ 早期,围岩完整时,金属网和W钢带可以起 到扩散应力的作用;后期,围岩破碎时,金 属网、W钢带对锚固体形成次生承载圈起关 键作用。

锚杆支护技术失效与防范

锚杆支护技术失效与防范

锚杆支护技术失效与防范姚海全(龙煤集团双鸭山分公司集贤煤矿,黑龙江双鸭山155100)哺要】本文对巷道锚杆支扩的作用进行了分析,研究了铸杆支护技术失效的原因,提出了有效的防范技术措施.。

【关键阃锚杆;支护技术;失效锚杆支护作为一种积极主动的支护技术,具有简便快捷的施工方法,良好的支护效果。

随着锚杆支护技术的发展,在井工采矿实践中,使其得到了广泛的应用。

经过多年的实践与研究,巷道锚杆支护率岩巷已达到90%,煤巷也超过800/'o。

但在现场的实践中,由于多方面的原因导致锚杆支护失效,甚至引起安全事故。

因此,必须采取有效的防范措施。

锚杆支护效果的好坏取决于多方面的因素,无论哪一个环节出现问题,都有可能造成锚杆支护失效。

因此,必须综合考虑多方面的因素对锚杆支护的影响,保证有效的支护。

1巷道锚杆支护的作用分析1)锚杆可不同程度地提高锚固区煤岩体强度、弹性模量、凝聚力和内摩擦角等力学参数。

对于中等强度以E岩石,锚杆对岩石破坏前的强度和变形影响不大:对于强度较低的煤体,锚杆在煤体破坏前对其强度有较明显的影响。

锚仟的主要作用是改善发生塑性变形和破碎煤岩的力学性质,显着提高其刷最强度,改变屈朋后煤岩变形特,EEo2)锚杆对节理、层理、裂隙等不连续面的本质作用在于:通过锚杆提供的轴向力与切向力,提高不连续面的抗剪强度,阻止不连续面产生离层与滑动。

通过提高结构面的强度,提高节理煤岩体的整体强度、完整性与稳定性。

3)通过锚杆给围岩施加一定的压应力,可以改善围岩应力状态。

对于受拉区域,可抵消部分拉应力,提高围岩抗拉能力:对于受剪区域,通过压应力产生的摩擦力,提高围岩的抗剪能力。

4)在深部巷道中,锚杆支护主要作用在于控制锚固区围岩的离层、滑动、张开裂隙等扩容变形与破坏,在锚固区内形成次生承载层,最大限度地保持锚固区围岩的完整性,避免围岩有害变形的出现,提高锚固区围岩的整体强度和稳定性。

5)在冲击矿压巷道中,锱杆支护可葛殳善锚固区煤岩体的冲击倾向性指标:通过保持锚固区围岩的完整性,提高围岩承载能力,使巷道围岩应力分布趋于均匀化,同时提高了对深部围岩的约束能力。

影响锚杆支护质量的原因及对策

影响锚杆支护质量的原因及对策
控 画 面或 客 户 端 设 备 停 机 管 理 界 面 发 现 停 机 事 件
作者简介 : 徐 勐 (9 5 )男 , 徽 天 长 人 ,0 1 毕 17 一 , 安 21年
时, 使用客户端界面提交维修请求。 而设备机 电维护 部 门 的人 员 看 到 请 求 后 指 派 维 修 人 员 进 行 维 修 动
条件的恶化 , 不断出现锚杆断裂 、 失效等现象。 因此 , 有 必要 分析 锚杆 支护 中存在 的 问题 ,有 针对 性地 提 出解决 的方 法 , 证锚 杆支护 效果 。 保
1 影晌 锚杆 支护 质量 因素
1 1 锚杆预 紧力和让压变形不足 .
和冲击韧性 , 而随着巷道变形量的急剧增加 , 锚杆杆 体的延伸性能已达不到要求 , 锚杆断裂 、 失效等现象 大 幅增加 。
作。 当维修 完成后 , 由设备维 护部 门对 维修记 录进 行
完 善并确 认 。
业于 中国矿业 大学采矿工程专 业 , 士 , 硕 中煤 能源集 团有 限 公 司信息管理 部工程 师。
( 稿 日期 : O 1 1 — 2 收 2 l— 1 2 )
2 1 年第 1 02 期
赵 柱 影 锚 支 质 的 及 策 立 等: 响 杆 护 量 原因 对
中 图分类 号 :D 5 6 T 3 3. 文献 标 志码 : B
锚 杆支 护是一 种有 效 的巷道 支护方 式 ,具 有支 护成 本低 , 于机械 化 操作 , 便 成巷 速 度 快 , 善作 业 改 环境 和安全 生产 条件 等优点 ,成 为煤矿 巷道 的主要 支 护形 式 。 年来 , 近 随着开 采深 度 的增 加及 开采 地质

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锚杆支护技术存在的关键问题及解决方案

锚杆支护技术存在的关键问题及解决方案

锚杆支护技术存在的关键问题及解决方案锚固技术,国内习惯统称为锚杆支护技术,国外一般称锚固技术或锚杆加固技术。

自187 2年英国北威尔士露天页岩矿首次应用锚杆加固边坡及1912年德国谢列兹矿最先在井下巷道采用锚固技术以来,锚固技术至今已有100多年的发展历史。

锚固技术是一种技术经济优越的技术手段,目前不仅广泛应用于世界主要产煤国家,而且也推广应用于冶金、水利水电、铁路公路、军工及建筑等工程之中,伴随着“21世纪-地下工程的世纪”的来临,可以预见,该技术必将得到更广泛深入的研究和推广应用。

尽管国内锚固技术与理论研究在近10余年取得了丰硕的研究成果,但还远不适应我国锚固技术推广与发展的需要,因此有必要在全面总结国内外锚固技术与理论发展现状的基础上,提出新的研究思路去研究和解决锚固技术推广与发展中的问题。

1国外锚固技术与理论研究的发展现状就目前而言,国外锚固技术以澳大利亚、美国发展最为迅速,两国锚杆支护比重已接近100 %,其锚固技术水平居于世界前列。

到20世纪80年代以后,一些曾以U型钢或工字钢支架为煤巷主要支护形式的国家(如英国、法国、德国、前苏联、波兰、日本等),也大力发展并应用了锚固技术。

1 1关于锚杆加固围岩的作用机理美国因其巷道埋深较浅、岩层强度高且地应力比较低,因此倾向于悬吊理论和组合梁(加固岩梁)理论,而英国、澳大利亚巷道以受水平应力影响为主,尤其是澳大利亚相对英国其巷道围岩变形量及最大水平应力更剧烈,一般而言,英国、澳大利亚锚杆支护的设计理论倾向于加固拱(挤压支承拱)理论。

1 2关于锚杆加固设计方法美国目前有两种基本设计方法:一为经验法,即是建立在以往解决岩层控制的经验基础上的设计方法。

该方法的主要缺点是强调了顶板控制问题的本身,而缺乏对引起顶板不稳定的内在原因的注意,即由于顶板条件的不同,经验法并不全都有效。

二为理论法,亦称客观法,即是建立在解决顶板支护问题的顶板和岩石力学理论基础上的设计方法。

锚杆支护掘进工作面常见冒顶事故原因及防治措施

锚杆支护掘进工作面常见冒顶事故原因及防治措施

统计资料表明,煤矿顶板事故占总事故数量的40%,而掘进工作面冒顶事故占顶板死亡事故的20%左右,在煤矿事故中占有很大比重。

因此分析煤矿掘进工作面冒顶事故的原因,研究预测预防措施,做好对冒顶事故的预防,对保护煤矿职工的生命和安全至关重要。

1掘进工作面常见冒顶事故的原因分析1.1敲帮问顶制度执行不严格、不彻底,临时支护措施执行不到位,造成危岩突然坠落产生伤亡事故。

如煤矿综掘队2012年10月9日中班在Ⅱ020205工作面机巷进行掘进作业,工作面顶板压力大,采取短掘短支,掘进一片支护一片,截割完第二片网,综掘机断电造成前探梁无法正常使用,现场人员未进行敲帮问顶工作,打设了3根超前锚杆,在挂网作业过程中,突然顶板发出煤炮声,工作面迎头掌子面和顶板跨落下来大量浮煤,顶板冒落300mm,迎头掌子面垮落,一名员工迎面埋倒在综掘机伸缩油缸处,造成左手小臂骨裂。

1.2锚杆、锚索施工质量不合格,原有支护不能很好的控制顶板,日常顶板观测监管不到位。

如某矿综掘队4月8日夜班在120207机巷掘进过程中,当班验收员进入工作面将迎头验收完毕后,行至后巷1130m架棚处发现行人侧顶板异常,有掉渣现象,立即通知迎头人员迅速撤出,随后巷道1130-1140m段顶板冒落,巷道被堵死,外面能看到十几架钢棚完好。

人员安全无伤亡。

后经事故原因分析认为该段巷道为巷道过断层段,断层层理发育、围岩松软破碎,原有支护设计不能较好的控制顶板。

区队安全技术措施执行不到位。

巷道过断层处锚网索支护、锚索安装质量,架棚支护质量不符合安全技术措施要求。

断层处“一梁二柱”棚不能满足支护要求,未及时补打中柱及锚索桁架。

1.3顶板岩性发生变化,非稳定岩层变厚超过支护厚度。

如金凤煤矿2013年8月24日中班,011805工作面机巷在掘进过程中发生一起冒顶事故。

巷道1870-1876m处顶板发生冒顶。

冒落长度6m,冒落高度约3m。

冒顶的主要原因有该段巷道顶部泥岩变厚,厚度超过3m,泥岩遇顶板水膨胀、自重增加、强度降低,且该段巷道前后32m 锚索未及时施工,顶部支护所采用的φ20×2500mm螺纹钢锚杆未能锚入稳定岩层中,造成支护失效。

预应力锚杆支护施工方案

预应力锚杆支护施工方案

预应力锚杆支护施工方案1. 引言预应力锚杆支护是一种常用的地下工程支护技术,通过应力传递原理,利用预应力锚杆的锚固和拉力来增加地下工程的稳定性和承载能力。

本文将详细介绍预应力锚杆支护施工方案,包括施工步骤、关键技术和安全措施。

2. 施工步骤2.1 设计方案确认根据地下工程的需要,确定预应力锚杆支护的设计方案。

设计方案应包括支护深度、锚杆数量和布置方式。

2.2 材料准备准备所需的材料,包括预应力锚杆、锚固设备和锚杆用的胶液。

确保材料的质量和数量符合设计要求。

2.3 预处理工作在进行锚杆支护施工之前,需要对地下工程进行预处理,包括清理、加固和防水处理等。

2.4 锚固设备安装根据设计方案,安装锚固设备,并进行初步调整和固定。

2.5 锚杆注浆使用胶液将锚杆注浆,确保胶液充分填充锚杆孔洞,并达到设计要求的强度。

2.6 拉力施加通过拉力设备对锚杆进行持续拉力施加,直到达到设计要求的预应力值。

2.7 监测和调整在进行拉力施加的同时,进行相应的监测工作,及时调整拉力,确保预应力锚杆的稳定性和承载能力。

3.1 锚杆选型根据地下工程的特点和要求,选择合适的预应力锚杆,包括材料、直径和长度等参数。

3.2 锚固设备选择根据锚固设备的质量和性能要求,选择适合的设备,并进行正确的安装和调整。

3.3 注浆技术注浆是预应力锚杆支护施工的关键环节,要掌握正确的注浆方法和技术,确保胶液充分填充锚杆孔洞。

3.4 拉力施加技术拉力施加是预应力锚杆支护的重要环节,应掌握正确的拉力施加方法和技术,避免过度或不足的拉力施加。

在施工过程中,对预应力锚杆的受力状态进行监测,及时调整和修正施工方案,确保支护施工质量。

4. 安全措施4.1 施工人员培训施工人员应接受相应的培训,掌握预应力锚杆支护施工的基本知识和操作技能,提高施工安全性。

4.2 安全设施设置在施工现场设置必要的安全设施,包括防护栏、警示标志和安全网等,确保施工人员的安全。

4.3 紧急预案制定制定紧急预案,明确各类突发事件的应急措施和责任分工,提高施工现场的安全应对能力。

浅析锚杆支护技术存在的问题及改进措施

浅析锚杆支护技术存在的问题及改进措施

浅析锚杆支护技术存在的问题及改进措施摘要:锚杆支护技术是一项貌视简单,实则复杂的系统工程,影响的因素很多,这就要求我们应根据不同的地质条件,采取合适的支护技术,改变和预防巷道变形,提高巷道的稳定性和安全性。

随着我国社会经济的发展,科技的进步,锚杆产品的规范化、精细化以及锚杆支护检测技术的完善,锚杆技术必将发挥巨大的潜能,只要我们认真对待,注重研究,锚杆支护技术将会迎来更加迅速发展的时期。

关键词:锚杆支护技术;问题;改进措施1煤矿巷道支护技术的概述1.1煤矿巷道支护技术的理论在实际开采时具有极高危险性的煤矿开采工作,如果不能正确使用所匹配的巷道开采技术,很多情况下都会造成严重的经济负担。

所以我国在煤矿巷道上的支护技术必须确保安全,这也是提升我国煤矿巷道技术的重要途径。

经过众多实践足以证明:锚杆支护不仅可以缩减支护时的支出成本,同时也减轻了工人劳动压力,是有效提升工作效率的支护技术。

此外,我国煤矿开采的主要途径是大量挖掘巷道,而支护技术在巷道挖掘中的应用,可以降低事故发生率并提升工程的安全系数,所以当今煤矿产业研究探讨的重点是如何在最安全的状态下提高煤矿的经济效益,同时也能提升煤矿巷道技术的发展与改善。

1.2煤矿巷道支护技术的种类在开采煤矿的过程中,巷道支护技术有很多种类,从不同的角度来分析,即从支护方式或者从控制围岩变形的角度来进行划分:①能够改善巷道围岩力学方面的性质;②所研究的巷道新技术可以发挥其作用,作用在巷道围岩的周围;③除此之外,还能够作用在围岩的内部表面,而且这种新技术还可以降低巷道开掘过程中产生的应力。

在上述划分前提下,煤矿巷道支护技术主要可以分为以下几种:砌碹支护技术、锚杆支护技术以及应力控制技术。

砌碹支护技术是在煤矿开采历史中应用最早的一种技术,但是由于这种技术成本太高、效率较低加上工作量太大等导致这项技术在实际的应用过程中有着一定的局限性。

锚杆支护技术是从棚式支护技术发展而来的,由于这项技术的安全性能较高,能提高煤矿巷道的稳定性,还可以有效抑制巷道的变形。

锚杆支护施工方案

锚杆支护施工方案

锚杆支护施工方案引言概述:锚杆支护是一种常用的地下工程支护技术,它通过使用钢筋锚杆将地下结构与岩土体连接起来,增强其稳定性和承载能力。

本文将详细介绍锚杆支护施工方案的五个部份,包括锚杆的选择与设计、锚杆的预处理、锚杆的施工方法、锚杆的质量控制以及施工后的监测与维护。

一、锚杆的选择与设计:1.1 锚杆的材料选择:根据工程的具体要求和岩土体的特性,选择合适的锚杆材料,常见的有钢筋锚杆、玻璃钢锚杆和碳纤维锚杆等。

1.2 锚杆的直径与长度设计:根据地下工程的要求和岩土体的承载能力,确定锚杆的直径和长度。

普通情况下,直径越大、长度越长的锚杆能够提供更好的支护效果。

1.3 锚杆的布置方式设计:根据地下工程的结构特点和岩土体的力学性质,设计合理的锚杆布置方式,包括锚杆的间距、罗列方式和角度等。

二、锚杆的预处理:2.1 岩土体的处理:在进行锚杆支护之前,需要对岩土体进行必要的处理,包括清理松散物、修整表面和加固裂缝等,以提高锚杆的粘结强度。

2.2 钻孔的施工:根据锚杆的设计要求,进行钻孔施工,包括钻孔的位置、直径和深度等,确保钻孔的准确性和质量。

2.3 锚固剂的注入:在完成钻孔后,将锚固剂注入钻孔中,填充整个孔道,使其与岩土体形成坚固的结合,增强锚杆的支护效果。

三、锚杆的施工方法:3.1 锚杆的安装:根据设计要求,将预制好的锚杆插入钻孔中,确保其正确的位置和方向,并保证与锚固剂的充分接触。

3.2 锚杆的张拉:通过专用的张拉设备对锚杆进行张拉,使其产生预压力,增加岩土体的抗拉强度,提高支护效果。

3.3 锚杆的锚固:在完成锚杆的张拉后,对锚固部位进行固定,确保锚杆与岩土体之间的连接坚固可靠。

四、锚杆的质量控制:4.1 锚杆的质量检测:对锚杆进行必要的质量检测,包括锚杆的直径、长度和张拉力等参数的检测,以确保其符合设计要求和施工规范。

4.2 锚杆的质量验收:在锚杆施工完成后,进行质量验收,包括对锚杆的外观质量、锚固效果和张拉力的检测,以确保施工质量达到要求。

锚杆支护失效原因与支护策略研究分析

锚杆支护失效原因与支护策略研究分析

锚杆支护在具体应用期间会受到水文、地质、安装等各项因素影响,这会导致默锚杆支护会出现失效情况,会引起片帮、冒顶等问题。

因此,要采取合理防范措施,避免锚杆支护出现失效情况。

1 锚杆支护在应用期间失效主要原因(1)未严格依据具体情况的具体情况,对采用的锚杆进行选择,对锚杆的具体参数进行设计。

若设计的锚杆的强度较低时,支护体系,以及相应的围岩都无法形成一个相对稳定的承载结构,这会导致巷道发生变形情况无法得到控制,这会对矿井生产作业造成较大影响。

但是,若过于注重锚杆安全性,盲目的提高安全系数,这样最终建设的锚杆虽然在应用过程中不会出现安全问题,这会提高支护成本,降低经济效益。

(2)锚固无法达到期望效果。

如果覆岩层存在大量结构弱面,会导致顶板上端围岩部分出现损伤情况,这会使锚固力随着时间推移不断降低,最终会导致锚固失去原有效果,会发生大区域冒顶情况。

(3)粘结失去效果。

锚杆可以通过对锚固剂和围岩进行应用,进而形成以一个合理的整体,若锚杆杆体与粘结材料间出现了的滑移错位问题,这会导致围岩无法得到合理加固,这会使粘结遭受破坏。

采用锚杆的锚固力大小主要受锚杆与粘结材料两者间粘锚力影响,不同类型围岩与不同类型的锚杆间的锚固大小也会存在一定差异,可见,在设计巷道支护中各项参数时,要充分考虑围岩力学性质,在全面分析基础上,最终选择一种有效的锚杆,提升和控制锚固力,进而使支护水平能够得到进一步提升,满足应用需求。

(4)托盘失效效果。

在进行锚杆安装时要利用托盘提升预应力,锚杆中常用的托盘如图1所示。

在锚杆安装时对托盘进行应用可以提升预应力,而且能够使岩体受力状态发生积极转变,进而形成一个完整的承载体,进而使锚杆在具体应用过程中的作用能够得到全面发挥。

若采用的托盘安装存在问题,这将会使锚杆支护效果造成一定的不良影响。

锚杆支护失效原因与支护策略研究分析□ 陈晓杰 挖金湾煤业公司技术科 山西大同 037000锚杆支护是巷道支护中常用的一项主动支护技术,其应用范围不断扩大,在实际应用期间具有支护效果好、施工简单、施工快捷等多项特点,因此,得到了广泛应用,也缺取得了不错的应用效果。

锚杆支护技术存在的问题与发展策略探讨

锚杆支护技术存在的问题与发展策略探讨
确定锚杆支护巷道 顶板 离层界 限值 , 用数 值计算 程 采 序模拟及经验公 式计算 得 出 , 公式 中的系数需 在具 但 体矿 区环境下 不断 检验 和修正 。在 实际运 用 中 , 还需 要 与锚杆受力大小 、 巷道表面位移 、 巷道外 观形态变化 等进行考虑 。目前应 用 的是锚杆拉 拔计 、 扭矩 扳手 等 常规的侧定锚 杆锚 固力技 术 , 杆 的工作 状况存 在 对锚
12 设计 方 面的 问题 .
12 1 锚杆 支 护 的机 理 . . 现有锚杆支护 理论存 在一 定 的局 限性 , 还不 能满
足复杂条件 下特别是全煤及软岩条件下巷道 围岩支护 设 计的要 求。传统 的锚杆支护理论有 : 吊理论 、 悬 组合 梁理 论 、 组合拱 ( 压缩 拱 ) 论。它们 以一定 的假 说为 理
护的实质 , 扩大了锚杆支护技术 的应用范 围 , 其是为 尤
煤巷 和软岩 巷道 的锚杆支 护提供 了理 论指导。然而 ,
} 收稿 日 :01 0 — 3 期 21 - 8 0 作者简介 : 贾焕福 (98一 , , 16 )男 汉族 , 北唐 山人 , 河 黑龙 江科技 大
学采矿工程本科毕业 , 程师 , 工 哈尔滨理 工大学 在读 工程硕 士研 究
锚杆支护质量 与巷道 地质工 作密 切相 关 , 煤矿 地 质 环境复杂 、 础信 息匾乏 。我 国煤矿 有 围岩稳定 的 基 l2 、 类巷道 , 也有 围岩不 稳定 和 极不 稳 定 的 4 5类 巷 、 道 。特别是 回采巷道 , 不仅 围岩 的强度条件较 差 , 还受
到采动 的强烈 影响 。所 以 , 固结 构要具 有 相应 的变 锚 形适应性并保持足够 的承载能力及对 围岩变形 的约束 力 , 围岩重新形成平衡状态 , 使 这给锚杆支护 技术 的应 用带来 了较大 的困难 。地应力实测技 术是煤巷锚 杆支 护技术体 系的核 心技术 之一 , 实施地 应力实 测是煤 巷 锚杆支护设计的基础 。我 国在一些煤 矿仅进行 了局部 地应力 的实测和研究 , 因测量技术 、 测量仪器 和相关配 套设备的 限制 , 地应力实测和研究进展缓慢 , 未系统 并 进行矿 区地应力实测 。 通过地质勘察设计 , 仅给出矿区地质格局 , 能完 不 全 明确给 出某条巷道 的具体地质状况 。没有从 整个矿 山系统分析地 质状 况 , 不能正 确反 映地压 的来 源 。若 从 整体考虑巷道在矿 山中所处 的周 围围岩状 况及与周 围巷道之 间的相互关系 , 就能正确地判 断来 压方 向, 切 断来压源 , 较大程度地缓解支护 困难 。

煤矿井下掘进过程中巷道锚杆支护技术

煤矿井下掘进过程中巷道锚杆支护技术

煤矿井下掘进过程中巷道锚杆支护技术摘要:改革后,受社会发展的影响,促进了科学技术水平的进步。

现阶段,锚杆支护是煤矿井下掘进开采中的重要安全防护方法,以钢筋、锚索为原材料,在开采现场设置稳定可靠的锚栓结构,提供有效的支撑力,优化受力条件后,有效维持巷道周边岩体的稳定性。

但煤矿井下掘进环境特殊,锚杆支护技术应用中存在诸多难点,需加强探讨,以便更为合理地采取支护措施。

关键词:矿井生产;巷道支护;锚杆支护;技术分析引言锚杆安全支护设备是焦煤矿井安全设备生产的重要技术保证,是矿井安全运行的先决条件。

煤矿道路巷道安全支护施工技术的广泛运用,是保证煤矿安全经营生产的重要技术保证,对矿井的稳定、优化支护、节约支护成本、提高矿井的产量、提高矿井的质量都具有重要意义。

随着国家环保意识的提高,煤炭的洁净度和使用效率越来越受到重视。

我们在保证矿井生产安全的前提下,使其在矿井生产中得到了广泛的应用,并取得了较好的经济效益。

与常规的支护相比,采用锚杆支护方法具有更好的优越性,能极大地减少矿井的投资,从而提高矿井的经济效益。

1煤矿掘进巷道锚杆支护技术概述该技术主要对煤矿巷道进行支护,成本低且操作简单。

通过实施该技术可以加强巷道支撑力,对其产生保护作用,维护煤矿生产环境的安全性。

在该技术的实施过程中,螺纹钢是主要材质,可以保证支护承载力。

在开展技术施工前,施工人员要根据地下环境的具体情况选择不同类别锚杆。

如果围岩稳定,可以选择直径小的锚杆;如果围岩处于不稳定状态,则可以选择直径大的锚杆;如果施工区域内的煤矿较为松软,则选择长度长的锚杆施工。

但该技术后期开展维护与检修工作较麻烦,在具体应用过程中无法对事故做出预判,在地形条件极为复杂的巷道中存在较多安全隐患。

另外,在实施该技术时,其对设计人员及施工人员的技能水平要求极高,唯有结合工程实际所需,设计合理的施工图纸,才可确保施工人员顺利施工,充分发挥锚杆的支护作用。

传统煤矿开采时,施工人员使用不同类型的金属支架对巷道进行支护,但该形式参与人员过多,使工程人力成本上升,工程整体经济效益下降。

锚杆支护安装工隐患排查范文

锚杆支护安装工隐患排查范文

锚杆支护安装工隐患排查范文锚杆支护是一种常见的地下工程支护方式,它能够有效地抵抗地下岩层和土壤的侵蚀,保护工程的安全运行。

然而,在锚杆支护安装过程中,由于各种原因,可能存在一些潜在的安全隐患。

为了确保工程安全和施工质量,必须对锚杆支护安装工进行隐患排查。

本文将通过对锚杆支护安装工隐患的排查,详细介绍一些常见的问题和预防措施。

首先,工人操作不规范是导致锚杆支护安装隐患的主要原因之一。

在实际施工过程中,由于工作压力和时间限制,有些工人可能会急于求成,忽略了一些操作规程。

例如,在锚杆支护安装过程中,有些工人可能会不注意锚杆和锚具之间的连接是否牢固,这样容易导致安全隐患。

此外,在选择锚杆和锚具时,有些工人可能会忽略其质量和规格,从而影响了支护的稳定性和安全性。

为了预防这些问题,应该加强对工人的技术培训和操作规程的宣传。

首先,施工单位应该对工人进行必要的培训和考核,确保他们具备足够的技术水平和操作能力。

其次,在施工现场应设置相应的操作规程和安全提醒标识,引导工人正确认识和掌握施工规范和操作要点。

此外,监理单位和质检部门应加强对施工现场的监管,对不符合规定的操作进行及时纠正和整改。

其次,材料质量不合格是导致锚杆支护安装隐患的另一个重要原因。

在实际施工过程中,施工单位采购的锚杆和锚具质量参差不齐,有些甚至存在质量问题。

例如,有些锚杆因为材料不符合要求或制造工艺不合理,导致其强度和耐久性不足,无法满足工程要求。

此外,有些锚具的连接件存在缺陷,容易出现松动或脱落的情况,从而影响了支护的稳定性和安全性。

为了解决这些问题,施工单位在采购材料时必须严格把关,确保材料的质量和规格符合要求。

首先,施工单位应该选择正规的材料供应商,并与其签订合同,明确质量要求和责任义务。

其次,施工单位应该加强对材料的抽样检测和质量监管,确保材料的质量符合要求。

此外,监理单位和质检部门应加强对材料的把关,对不符合规定的材料进行退货和整改。

另外,设备设施不完善也会导致锚杆支护安装工隐患。

锚杆支护质量保障措施有哪些

锚杆支护质量保障措施有哪些

锚杆支护质量保障措施有哪些锚杆支护是一种常见的地下工程支护方法,它主要通过预埋钢筋锚杆,将地下结构固定在岩体中,提供支撑和稳定。

为了确保锚杆支护质量,需要实施一系列的质量保障措施。

本文将详细介绍锚杆支护质量保障措施的具体内容。

一、前期准备工作1. 岩石勘察:在进行锚杆支护前,必须对作业地点的岩石进行详细的勘察,包括岩性、强度、裂隙分布等情况的确定。

只有充分了解地质条件,才能选择合适的锚杆类型和施工方案。

2. 锚杆设计:根据岩石勘察结果,结合设计要求,制定锚杆的尺寸、型号和布置方式,并进行详细的设计计算。

设计应符合相关标准和规范,确保锚杆支护的稳定性和安全性。

3. 材料选择:选择高质量的锚杆材料,如优质钢筋和等级合格的锚杆套管,确保锚杆的抗拉强度和耐腐蚀性能。

4. 施工方案:根据设计要求和现场实际情况,制定详细的施工方案,明确工序、工艺和质量要求,提前解决可能出现的技术问题和困难。

二、质量控制措施1. 材料验收:对锚杆材料进行严格的进场验收,检查材料的技术参数、质量证明和出厂合格证等文件,确保材料符合相关标准和规范要求。

2. 搭设检测网:在进行锚杆支护前,设置检测网,通过检测网对锚杆支护施工过程中的质量进行实时监控和检测,及时发现问题并进行调整。

3. 锚杆的制作:严格按照施工方案和设计要求进行锚杆的制作,对钢筋的加工、电焊和锚杆套管的连接等工序进行质量控制,确保锚杆的质量和稳定性。

4. 锚杆的安装:在安装锚杆时,必须按照设计要求和施工方案进行操作,保证锚杆的正确布置和位置,确保锚杆与岩体的良好连接。

5. 力学性能测试:在锚杆安装完成后,进行力学性能测试,通过拉力试验等方法检测锚杆的抗拉性能和稳定性能,确保锚杆的质量符合设计要求。

6. 质量记录和档案:对锚杆支护施工过程中的质量控制措施和相关数据进行记录和归档,包括各阶段的检测报告、施工记录和质量证明文件等,为后期的质量评定和安全评估提供依据。

7. 质量监督和验收:在锚杆支护施工结束后,进行质量监督和验收,由专业的质量监督机构对施工质量进行检查和评定,确保锚杆支护工程的质量符合要求。

煤巷锚杆支护现状及其存在的问题探讨

煤巷锚杆支护现状及其存在的问题探讨

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煤矿的软岩地层分 布十分广泛 , 加之 占煤矿 7 %采 5
{ I .基金项目 : 安徽理工大学科研启动资金资助( G 9 ) D I 1
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杨德 传 : 煤 巷锚 杆 支 护现 状及 其 存 在 的 问题 探 讨
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煤 巷 锚 杆 支 护 现 状 及 其 存 在 的 问 题 探 讨
杨 德 传
( 安徽理工大学资源开发与管理工程系 , 安徽 淮南市 220 ) 30 1
摘 要: 锚杆在煤巷 中的支护理论和 实践已经成熟, 但是 , 三软煤巷 以及受采动影响频 在
繁的软岩煤巷中, 我国煤巷锚杆支护的效果不理想, 究其原 因, 既有现场地质条件的复杂 多变, 也有施工工艺的原 因。分析 了国内外煤巷锚杆 支护 的现状 , 探讨 了 软岩动压巷道 中 锚杆支护存在的问题。只有充分发挥锚杆对软岩的锚 固作 用, 才能提 高软岩巷道锚杆 的
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采矿技术
第 6卷
第1 期
20 06年 3月
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美 国是世界上仅 次于中国的产煤大 国, 也是最 早使用锚杆作为煤矿顶板 主要支 方式 的国家之 是目 前世界上锚杆支护技术最先进 、 最成熟 、 锚

般地讲 , 南非大部分矿井煤层顶板为硬砂岩
支护 效果 。

锚索支护存在问题及改进措施

锚索支护存在问题及改进措施

锚索支护存在问题及改进措施锚索支护作为一种常见的地下工程支护方式,在挖掘大型隧道、地铁等工程中得到广泛应用。

虽然锚索支护具有施工方便、适应性强等优点,但同时也存在一些问题,例如:1.锚索杆贯入不足锚索杆的贯入深度是保证锚杆支护稳定性的重要因素之一。

但有时由于破碎带、软弱夹带等地质因素,可能导致锚索杆贯入深度不够,从而影响了支护稳定性。

改进措施1.引入地质雷达等探测技术及先进的空间位移监测系统,深入研究地质环境,提前评估问题地段的情况,增加钻孔密度,减少不必要的主观判断,以免出现锚杆钻孔贯入深度不足的情况。

2.对于在施工过程中发现的环境变化,需要及时响应和调整,根据地质条件调整锚杆的间距和埋置深度,并在管理上加强对该地段的监控。

2.锚索杆施工质量不高锚索杆的施工质量直接关系到支护稳定性以及杆锚的承载能力。

而在实际施工中,存在锚索杆深度不到位、灌浆不充实、钢筋连接不够牢固等情况。

改进措施1.提高施工质量检查的严格程度。

增加不同层次的检查人员及丝杠位移传感器等技术手段的应用,确保对施工实际情况的真实反映,及时发现并纠正施工中的问题。

2.建议开展专门的培训班,加强对铁路、公路等领域锚索支护的施工质量要求、施工工艺等知识的普及和培训,提高施工人员的水平和素质,避免施工人员沉迷于半机械锚索施工方式,而缺乏对技术要求及精度的充分认识。

3.锚杆受力断裂由于施工过程中存在钢筋接头连接不够牢固、混凝土浇灌质量不佳等问题,或者是由于锚索支护产生的一定的相对位移,不当的设计以及选材等原因,可能导致锚杆受力部位出现断裂现象。

改进措施1.在锚杆的采用方面,多考虑高强度锚杆、双金属锚杆等高强度、高耐久锚杆的应用,以及合适的预应力水平,保证锚杆具有足够的强度和韧性。

2.在施工过程中严格控制各环节,做到招投标的实名制,明确工程质量验收及其标准,确保在施工质量监管方面达到相对完善的管理措施,并完善相对应的质量考评和激励机制,促进锚索支护的工作质量水平的提升。

锚杆、锚索支护存在的问题

锚杆、锚索支护存在的问题

本矿从2000年开始大力推广锚杆、锚索支护,锚杆、锚索支护便作为主要支护方式被推广应用:岩巷、半煤岩巷以锚网喷支护为主,煤巷以锚网带(梁)支护为主,特殊地点(如顶板破碎、交叉点等跨度较大断面)加打锚索,架棚仅作为一种补强手段。

锚杆、锚索支护效果好、成本低的优点得到较好体现,对新峪煤矿高产高效建设产生了巨大影响和作用。

然而,从目前看,所揭露的巷道围岩赋存条件复杂,具有不确定性,地质预报手段落后,不能完全满足锚杆、锚索支护设计的需要,加上施工过程中控制及锚杆、锚索支护的隐蔽性,锚杆、锚索支护的安全质量必须有足够的保证。

一、影响锚杆、锚索支护的质量的主要因素:1、锚杆、锚索支护设计不够科学。

锚杆、锚索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、锚索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、锚索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、锚索支护效果。

4、现有技术条件下,施工因素是直接影响锚杆、锚索支护质量的关键环节。

施工人员对锚杆、锚索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。

5、由于高强预应力锚索和全螺纹锚杆的延伸率的不同,致使迎头在施工完锚杆后,补强锚索支护,造成局部锚杆被压出,托盘松动,预紧力丧失,作为锚杆、锚索支护的效果较差。

而锚索成为主要支护,造成锚索的破坏。

6、现场顶板锚索施工过程中,顶板多为倾斜方向,不平整,水平度较差,而锚索的安装方向多为铅直方向,造成锚索托梁安装方向与锚索的安装方向不一致,致使分解了锚索的承载力,并受剪切而破坏。

锚杆失效原因分析及其控制

锚杆失效原因分析及其控制

锚杆失效原因分析及其控制摘要:建筑工程中,为了保证建筑物的稳定性,通常采用锚杆进行支护。

利用锚固段注浆体与岩土体之间的有效摩阻力实现一定的承载力,锚杆在各种地质条件及基础形式上运用广泛。

关键词:锚杆;锚杆失效;控制措施引言锚杆支护是一种先进的支护方式,目前在工程中大量推广使用,但锚杆支护在受现场地质条件、水文条件、设计、施工以及现场使用、管理不到位等因素影响下,都会造成锚杆支护失效。

这就需要在施工过程中对支护方式作出针对施工现场实际情况的调整和加强管理,以防止支护失效。

发挥锚杆支护先进性的同时需要解决其不足之处,在此与大家对锚杆支护作共同探讨,以找出其不足之处,探讨改进办法,不断创新和改进锚杆支护方式为目的。

一、锚杆失效的机理及分析1、锚杆质地因素锚杆质地的好坏直接影响到支护质量的优劣。

锚杆包括很多组成部分,其中锚杆杆体、锚固段、托板、螺母等是比较重要的几项,它们的规格、性能、强度与整个结构的协调匹配至关重要。

锚杆质地引起锚杆失效的情况主要有以下几种:(1)杆体断裂失锚。

锚杆杆体强度不够,不能承受围岩应力而断裂;采用车丝法加工丝扣时,破坏了杆体的结构,导致丝扣段产生应力集中而断裂。

(2)锚固段粘结失效失锚。

锚固段粘结失效主要是因为现场注浆操作时搅拌不充分或工序不当,造成粘结力下降;钻孔深度、直径与锚固段直径不匹配,杆体凝结面积小;钻孔内岩尘、水等杂质未清理干净,使锚固段粘结性能降低;注浆体质量差,粘结性能低。

(3)托板(托盘)失效失锚。

常见的锚杆托板(托盘)的失效有3种情况:托板(托盘)质地较差,碎裂失效;托板(托盘)尺寸、厚度达不到设计要求,强度降低变形失效;托板(托盘)与杆体脱离失锚。

(4)螺母失效失锚。

锚杆螺母失效主要表现为:螺母扭力太小、扭矩不够,托板不能紧贴岩面失锚。

2、施工质量因素的影响锚杆支护的施工工艺比较繁琐,人为因素很多,如钻孔、锚固段、锚杆直径得合理搭配,锚杆孔内粉末的处理程度,树脂药卷的搅拌时间,锚杆孔的设计角度,锚杆预应力的大小及初锚力的大小等。

浅谈锚杆钻机在煤矿生产建设中存在的问题及发展方向

浅谈锚杆钻机在煤矿生产建设中存在的问题及发展方向

浅谈锚杆钻机在煤矿生产建设中存在的问题及发展方向摘要:随着我国经济水平的不断提高,对能源的需求也越来越大。

煤炭作为一种重要的能源资源,在我国一次性能源结构中占据着重要地位。

但是由于受到地质条件和开采技术等因素的影响,目前国内大部分矿井都面临着煤层松软、瓦斯含量高、顶板破碎等难题,严重制约了煤矿企业的安全高效生产。

因此,如何有效解决这些问题成为当前亟待研究的课题之一。

其中,采用锚杆支护可以很好地改善煤矿生产建设的力学特性,从而达到提升煤矿生产建设稳定性的目的。

本文重点研究锚杆钻机在煤矿生产建设中存在问题,并提出若干建议,旨在逐步提高锚杆钻机工作水平。

关键词:锚杆钻机;煤矿生产;存在问题;发展方向引言:随着我国经济社会的快速发展,对能源需求量不断增加。

为了满足日益增长的煤炭资源开采需要,必须加快机械化、自动化和智能化矿井建设步伐。

目前,国内外各大矿区已经广泛使用各种类型的掘进设备进行煤矿生产建设作业,其中最主要的是锚杆钻车。

它能够实现钻孔、装药、注浆等功能于一体,具有结构简单、操作方便、安全可靠等优点,被广泛应用于煤矿井下煤矿生产建设施工过程中[1]。

一、我国锚杆钻机的发展现状目前,国内外锚杆钻机主要有以下几种:第一,机械式。

该类型钻机是通过人力或者电力来驱动钻机进行钻进作业;第二,液动或电传动式。

该类钻机采用了液压、电气等技术对其进行操作和控制;第三,机电液一体化。

该类钻机将机械、电子以及液压等技术结合起来形成一个整体,实现了自动化运行;第四,智能化。

随着科技水平不断提高,智能化已经成为未来发展的必然趋势,因此,很多企业都开始研发智能型设备。

例如,某公司研制出一款新型锚杆钻机,可以自动完成钻孔工作,并且能够有效地降低劳动强度。

同时,还具有较高的安全性与可靠性。

此外,该设备配备了先进的传感器装置,可实时监测施工过程中的各项参数,一旦出现异常情况就会立即报警,从而避免事故发生。

另外,该设备还具备远程操控功能,只需要安装相应软件即可实现远程操控,不仅方便快捷,而且大大提升了效率。

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锚杆支护技术存在的关键问题及解决方案锚固技术,国内习惯统称为锚杆支护技术,国外一般称锚固技术或锚杆加固技术。

自187 2年英国北威尔士露天页岩矿首次应用锚杆加固边坡及1912年德国谢列兹矿最先在井下巷道采用锚固技术以来,锚固技术至今已有100多年的发展历史。

锚固技术是一种技术经济优越的技术手段,目前不仅广泛应用于世界主要产煤国家,而且也推广应用于冶金、水利水电、铁路公路、军工及建筑等工程之中,伴随着“21世纪-地下工程的世纪”的来临,可以预见,该技术必将得到更广泛深入的研究和推广应用。

尽管国内锚固技术与理论研究在近10余年取得了丰硕的研究成果,但还远不适应我国锚固技术推广与发展的需要,因此有必要在全面总结国内外锚固技术与理论发展现状的基础上,提出新的研究思路去研究和解决锚固技术推广与发展中的问题。

1国外锚固技术与理论研究的发展现状就目前而言,国外锚固技术以澳大利亚、美国发展最为迅速,两国锚杆支护比重已接近100 %,其锚固技术水平居于世界前列。

到20世纪80年代以后,一些曾以U型钢或工字钢支架为煤巷主要支护形式的国家(如英国、法国、德国、前苏联、波兰、日本等),也大力发展并应用了锚固技术。

1 1关于锚杆加固围岩的作用机理美国因其巷道埋深较浅、岩层强度高且地应力比较低,因此倾向于悬吊理论和组合梁(加固岩梁)理论,而英国、澳大利亚巷道以受水平应力影响为主,尤其是澳大利亚相对英国其巷道围岩变形量及最大水平应力更剧烈,一般而言,英国、澳大利亚锚杆支护的设计理论倾向于加固拱(挤压支承拱)理论。

1 2关于锚杆加固设计方法美国目前有两种基本设计方法:一为经验法,即是建立在以往解决岩层控制的经验基础上的设计方法。

该方法的主要缺点是强调了顶板控制问题的本身,而缺乏对引起顶板不稳定的内在原因的注意,即由于顶板条件的不同,经验法并不全都有效。

二为理论法,亦称客观法,即是建立在解决顶板支护问题的顶板和岩石力学理论基础上的设计方法。

该方法一般是通过公式或者估算确定有关参数,有代表性的是兰和比肖夫RRU准则和帕内克设计诺模图。

实践中常采用将上述两种方法相结合的设计方法。

澳、英两国在原采用理论法和经验性或试探法的基础上,认为锚杆加固设计必须保证巷道始终处于可靠的状态,而可靠的设计方法必须以对开挖引起的岩层变形、锚杆受力及加固效果的精确测量为基础。

在此基础上认为应采用以下两种手段相结合的设计方法:一进行巷道监测,确定围岩矿压显现及掘进和回采期间锚杆加固特性;二利用计算机模拟技术,模拟可能遇到的应力场范围内岩层矿压显现与锚杆加固的特性,以及评价新选择的各种锚杆加固。

澳大利亚把该设计方法的实施具体分为4个步骤:(1)地质力学评估,包括对巷道围岩(顶底板及煤层)力学性质测定、地应力(3个主应力的大小和方向)测试和现场调查;(2)初始设计(即利用计算机数值模拟方法在巷道开掘以前进行);(3)现场监测(即利用测力锚杆及位移计等对锚杆受力及围岩位移进行适时观测);(4)信息反馈和修改、完善设计(根据现场监测的数据与曲线与初始设计进行对比,若相同则证明初始设计正确,否则应修正初始设计,调整锚固结构和参数,完成最终设计)。

这个设计方法已被证明是成功的。

据报导,英国专门制定了技术规范明确要求必须通过实测进行锚固设计 [2 ] 。

1 3关于岩体锚固参数岩体锚固参数一般包括锚固类型(全锚或端锚)、锚杆结构、材质选择及形式、锚杆长度、锚杆直径、锚杆间排距、粘结剂类型及相关参数、托盘与螺母等等。

岩体锚固参数的选择与确定是岩体锚固成败的关键,国外对此十分重视。

目前就锚杆材质而言,国外虽然普通锚杆(δ s<340MPa)、高强度锚杆(δ s=340~600MPa )及超高强(度)锚杆(δ s >60 0 MPa)3种类型的锚杆材质均在使用,但以高强、超高强居多。

如澳大利亚近年一直未间断对高强度锚杆材质用钢进行开发研究,1983年研究了HS1045高强度锚杆用钢,当锚杆直径为22mm时,杆体破断载荷达240kN,后来进一步发展了AX超高强度钢,屈服载荷达240kN,破断载荷可达340kN ,延伸率为15%~27%。

目前正在研制一种超高强度锚杆,其破断载荷可达400kN以上,但延伸率低于15%,现正在解决这个问题。

其它国家亦是此趋势,如英国接近AX,日本为AX,美国介于HS与AX之间。

就锚固剂和锚固方式而言,国外一般使用树脂药卷和全长锚固方式;就外联接固定件如托盘、螺母及垫圈等,国外非常重视其与锚杆以及围岩表面的接触和配合关系,如螺母的配套、在螺母与托盘间使用增压垫圈等,更重要的是为避免托盘中心线与锚杆中心线不一致会产生偏心荷载,国外还专门研究开发了各种类型的托盘配套体系,如拱形球体与拱形托盘、高强度偏心托盘、蝶形托盘等。

美国对托盘制订的国家材料试验标准(AS TM)规定托盘的最低极限尺寸是152×152mm,且该面积不是托盘与顶板的接触面积而是托盘覆盖顶板的面积。

对于锚杆长度,澳、英两国一般为2 4m,美国一般为1 2~1 8m,近年澳、美等国提出了锚杆有一合理长度的概念;对于锚杆直径,国外多数选用 22mm,澳大利亚研究表明:锚杆直径与钻孔直径及树脂卷直径三者存在着最佳匹配关系。

总的来说,采用高强度、大延伸率锚杆以及对锚杆施加一定的初锚力(预应力),有利于控制围岩变形和增加围压,这在国外已成共识。

对于初锚力,澳大利亚研究证明:当初锚力达60~70kN以上时,可基本阻止巷道顶板下沉;美国的研究表明,当锚杆长度相同时,初锚力越大,其组合梁的垂曲就愈小。

总之,高强度预应力锚杆加固体系在国外已呈趋势。

2国内锚固技术与理论研究的发展现状2 1〓锚固技术的发展阶段我国在1955年开始使用锚杆,但只是在近些年,我国锚固技术尤其是煤炭锚杆支护技术才得到迅速发展。

回顾我国锚固技术的发展,大体可分3个阶段: (1)初期阶段。

50~60年代,以钢丝绳水泥砂浆锚杆为代表,锚杆没有托板(盘),锚杆相互间缺乏联系,在这种情况下,锚杆只起悬吊作用,被动承载而不与围岩共同作用。

当时由于盲目扩大这类锚杆的应用范围,致使部分井巷冒顶失修,实际上阻碍了锚杆支护的发展。

(2)组合锚杆支护阶段。

70~80年代,国家“七五”和“八五”科技攻关将锚杆支护定为软岩巷道支护的主攻方向之一,使锚杆支护技术有了新的发展,进入了以钢带网和锚梁网为代表的组合锚杆支护阶段。

尽管这一阶段开发了多种结构形式的锚杆如各结构形式的可拉伸锚杆等,但仍以水泥药卷钢筋锚杆为主且尾部增加了托盘(板)和螺母。

这一阶段中虽然也提出了锚杆施加预紧力问题,如我国规范规定锚杆螺母拧紧扭矩不应小于100N·m(对于 16m m 锚杆相应的预紧力不足20kN),然而规定的数值过低,施工中又缺乏保证,因而围岩和锚杆体系仍不能共同协调承担载荷,固岩和锚杆易被“各个击破”,限制了锚杆支护的进一步扩大应用。

(3)逐渐步入高强度预应力锚杆体系阶段。

近年随澳大利亚先进锚固技术与理论在我国的实地演示以及由煤科院北京开采所、建井所、上海分院和中国矿业大学与邢台矿务局联合对原煤炭部“九五”重大科技攻关项目《邢台矿务局煤巷锚杆支护成套技术研究》的攻关,在设计方法、锚杆材质、监测仪器、单体锚杆钻机、快速安装、部分复杂困难条件的煤巷锚杆支护技术等6个方面共15个研究子项目中,取得了一批代表国内水平的具先进性及实用性的成果,使我国煤巷锚杆支护技术水平上了一个新台阶,步入了一个新的发展阶段。

具体表现为:①以地应力为基础的锚杆支护设计方法已初见效果并渐渐发展成熟;②开始采用高强度全长锚杆支护系统,如邢台局杆体材料选用20MnSi建筑用高强度螺纹钢,杆体直径采用大直径 22mm,采用全长树脂锚固并使用碟形托盘及高强度螺母,为提高锚杆预紧力创造了条件。

据试验, 22mm无纵筋左旋螺纹钢锚杆经热处理后其屈服载荷为254kN,延伸率为20%,与澳大利亚相当,取得了显著的支护效果;③开发研制的顶板离层指示仪和测力锚杆为实施围岩动态监测设计方法提供了技术支持手段。

2 2理论研究现状2 2 1锚杆加固围岩的作用机理研究国内在对公认的锚杆加固围岩的三大机理基础上,对其机理的行为特征具体给出了以下解释。

(1)中国矿业大学提出巷道锚固围岩强度强化理论,其要点是:①锚杆加固围岩的实质是改变了巷道围岩的受力状况,增加了围压,从而提高了岩石的力学参数(δ、E、C、 ),改善被锚固岩体的力学性能;②巷道围岩存在着破碎区(松动区)、塑性区、弹性区,锚杆锚固区域内的岩体的峰值强度或峰后强度、残余强度都能得到强化;③能较好地控制围岩破碎区、塑性区的发展,从而更有利于保持巷道围岩的稳定。

(2)煤炭科学研究总院北京开采所对煤巷锚杆加固作用机理的研究表明:锚杆加固对于提高围岩自身的最大承载能力没有明显的效果,但在围岩产生塑性破坏后,对提高围岩的残余强度及承载能力有显著作用。

在巷道周围,锚杆与其锚固范围内的岩石构成一种锚固支护体,当这个锚固体中的岩石在围岩集中应力作用下发生破坏时,其承载能力降低并产生变形,同时围岩的集中应力向深部转移,使锚固体卸载。

在此过程中,锚固体通过锚杆的约束作用和抗剪作用,使塑性破坏后易于松动的岩石构成具有一定承载能力和适应自身变形卸载的锚固平衡拱。

2 2 2锚杆加固设计理论的研究国内目前锚杆加固设计及参数选择方法基本上还停留在经验设计阶段和经验数据的基础上,即工程类比法是主要的设计方法。

近年随研究的深入,国内亦渐渐应用理论方法,有影响的主要有以下3种设计理论。

(1)巷道围岩松动圈支护理论 [11] 。

中国矿业大学董方庭教授等提出了松动圈支护理论。

该理论认为:围岩松动圈是开巷后地应力超过围岩强度的结果,在现有支护条件下,试图采用支护手段阻止围岩的松动破动是不可能的。

松动圈越大,收敛变形越大,支护就愈困难。

因此松动圈理论认为,支护的作用是限制围岩松动圈形成过程中碎胀力所造成的有害变形。

该理论的优点是简单、直观,对中小松动圈有极重要价值,但对大松动圈尤其是高应力软岩以及采准巷道,实践表明,该理论有一定的局限性。

(2)全长锚固中性点理论。

东北大学王明恕等提出了全长锚固中性点理论。

该理论认为在靠近岩石壁面部分(锚杆尾部),锚杆阻止围岩向壁面变形,剪力指向壁面。

在围岩深处(锚杆头部),围岩阻止锚杆向壁面方向移动,剪力背向壁面,锚杆上剪力指向相背的分界点,称为中性点,该点处剪应力为零,轴向拉应力为最大,由中性点向锚杆两端剪应力逐渐增大,轴向拉应力逐渐减少。

该理论近年在国内理论分析中其“中性点”观点,被普遍接受,但其理论形式及应用尚存在着争议,因为它难以解释锚杆尾部的断裂机理,有人认为该理论假设是未计托盘影响的结果。

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