2019最新5锚杆支护设计物理

2019/8/21
29
山东科技大学
2019/8/21
30
山东科技大学
5.4.1.7快硬水泥锚杆
杆体结构与树脂锚杆相同，是端头锚固型锚杆。 胶结材料：国产定型早强水泥和双快水泥按一定比例 混合而成。使用前需浸水2～3min，在锚杆孔内经杆 头搅拌，12min后锚固力开始增长，1h后锚固力可达 40-60kN。 适用于围岩自稳时间超过12min的各类永久性地下工
2019/8/21
14
山东科技大学
5.3.3 数值模拟法 1）应用广泛。 2）求解过程： 建模，求解大规模的方程。 影响因素：问题，介质，精度，边界条件和 初始条件，参数选取，软件。
2019/8/21
15
山东科技大学
3）数值模拟软件： （1）有限元软件：ANSYS, MARC （2）离散元软件：UDEC, 3DEC （3）有限差分软件：FLAC 3D.
对地层横向错动，有良好适应能力，钻孔变弯曲， 锚固得更牢。这种锚杆的成本较高，不能回收复用， 但锚固性能好，锚固力大（50~70KN）。
2019/8/21
23
山东科技大学
2019/8/21
24
山东科技大学
5.4.1.3水力胀管式锚杆 ① 钢管双层异形钢管。 ② 高压水注入钢管内，膨胀变大，挤压孔壁。 ③ 锚固力较大，可达80KN。 5.4.1.4木锚杆 普通木锚杆， 压缩木锚杆
2.锚固剂
树脂锚固剂应符合MT 146.1-2002的规定。锚固剂生 产家应提供质量合格证。
2019/8/21
10
山东科技大学
3.钢带
钢带的选用应根据巷道具体情况选用不同型号和规 格，钢带材料抗拉强度应不低于375MPa。
4.锚索
锚索用钢绞线应符合GB/T 5224-2003的规定，应优 先选用抗拉强度等级不低于1860MPa，延伸率不小 于3.5%，直径不小于15.2mm的钢绞线。 与钢绞线配合的锚具应符合GB/T 14370-2000的规定。
2019/8/21
7
山东科技大学
7.煤巷顶板优先采用树脂锚固螺纹钢锚杆。 8.采煤工作面侧的煤帮优先采用可切割锚杆。 9.煤巷顶板锚杆支护补强加固手段应优先采 用锚索。 10.煤巷复杂地段应进行联合支护。复杂地段 的支护范围应延伸到正常地段的5m以上。
2019/8/21
8
山东科技大学
5.2 锚杆支护材料 5.2.1一般要求
2019/8/21
16
山东科技大学
5.4 锚杆支护设计内容
5.4.1 确定锚杆类型
锚杆类型：
1）金属倒楔式锚杆 2）管缝式锚杆 3）水力胀管式锚杆 4）木锚杆和竹锚杆 5）钢筋或钢丝绳砂浆锚杆
2019/8/21
17
山东科技大学
6）树脂锚杆 7）快硬水泥锚杆 8）内注式锚杆 9）可拉伸锚杆 10）其它锚杆
山东科技大学
5.4.3.3组合拱作用计算锚杆参数
由锚杆预应力形成的承压拱稳定性，可按照结构 力学理论由拱座处岩石的最大抗压强度、岩拱的 抗剪能力及岩拱保持其承载拱形状的变形等三个 方面校核，并确定锚杆参数；
也可按照固体力学理论由弹塑性解试算锚杆参数。
2019/8/21
52
山东科技大学
根据锚杆组合拱作用，巷道围岩内的锚杆将在破裂 区内形成一个防止破裂区扩展到承压拱，可以承受 破裂区上部岩石的径向荷载。
2019/8/21
28
山东科技大学
5.4.1.6树脂锚杆
用树脂为粘结剂，在固化剂和加速剂的作用下，将 锚杆的头部粘结在锚杆孔内。端头锚固型树脂锚杆 是由树脂药包和杆体组成(下图)。 使用82型锚固剂，可在15～60s内凝胶，5min后锚 固力可达40KN以上，可满足5min以上垫板拧紧螺 帽的要求。 使用115型树脂锚固剂，可在3～5min内凝胶达到 很高的锚固强度，15min后即可套上垫板紧固螺帽。
2019/8/21
25
山东科技大学
2019/8/21
26
山东科技大学
a.普通木锚杆； b.压缩木锚杆 1—外楔；2—铁垫圈；3—木托板；4—木杆体；5——内楔
2019/8/21
27
山东科技大学
5.4.1.5钢筋或钢丝绳砂浆锚杆
钢筋或钢丝绳砂浆锚秆是全长锚固型锚杆。设计锚 固力为30～50KN。
2019/8/21
44
山东科技大学
2019/8/21
锚杆约束围片的力
45
山东科技大学

2019/8/21
46
山东科技大学

2019/8/21
47
山东科技大学

2019/8/21
48
山东科技大学

2019/8/21
49
山东科技大学

2019/8/21
50
山东科技大学
2019/8/21
51
35
山东科技大学
5.4.1.10其它锚杆 中空自钻式锚杆 ：
2019/8/21
36
山东科技大学
各类锚杆特征表（一）
2019/8/21
37
山东科技大学
各类锚杆特征表（二）
2019/8/21
38
山东科技大学
各类锚杆特征表（三）
2019/8/21
39
山东科技大学
5.4.2 选择锚杆支护形式 （1）单体锚杆支护 （2）锚喷支护 （3）锚网喷支护 （4）锚网支护或锚笆支护 （5）锚带支护
20
山东科技大学
2019/8/21
21
山东科技大学
2019/8/21
22
山东科技大学
5.4.1.2管缝式锚杆
管缝式锚杆又称开缝式或摩擦式锚杆，它是采用高 强度钢板卷压成带纵缝的管状杆体外径38.1㎜，用 凿岩机强行压入比杆径小2～3mm的锚孔，为安装 方便，打入端略呈锥形。由于管壁弹性恢复力挤压 孔壁而产生锚固力，属全长锚固型锚杆。
(八) 锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧，确保锚杆的
托板紧贴巷壁。
(九) 岩帮的涌水地点，必须处理。
(十) 处理堵塞的喷射管路时，喷枪口的前方及其附
近严禁有其他人员。
2019/8/21
5
山东科技大学
《煤炭行业标准》中煤巷锚杆支护技术规范
MT/T 1104-2009对锚杆支护作出了以下规定： 1.巷道围岩地质力学评估结果证明锚杆支护可行时，
的开拓巷道和硐室（岩巷）。
③ 锚带、锚网、锚梁、锚带网、锚杆桁架形
式多应用于服务年限较短的采准巷道。各类
围岩煤巷的锚杆支护形式如下表所示。
2019/8/21
42
山东科技大学
2019/8/21
43
山东科技大学
5.4.3 计算锚杆支护参数
1）锚固力 锚固力：锚杆对于围岩的约束力。在实际应用 中，大都以抗拔力为锚固力。 锚杆安设在岩体内部，它的受力以及它作用于 围岩的力同框式支架相比要复杂很多。 2）锚杆长度和直径 3）锚杆间距和排距
2019/8/21
53
山东科技大学
案例
济宁二号矿
4304回采巷道支护设计
2019/8/21
54
山东科技大学
1.支护问题
济宁二号矿4304顶煤最大厚度可达2.5m左右（巷 道高度2.8m），上部泥岩厚度为1.6m左右，煤与 泥岩复合形成的软层顶板厚度最大可达4.1m左右； 同时又加之巷道断面扩大至4.2m，这样，2.2m长 的普通锚杆很难对4.1m左右的复合软层顶板起到 有效的加固作用，如下图所示。因此，必须选用
5.锚杆支护设计
5.1 锚杆支护要求
5.2 锚杆支护材料
5.3 锚杆支护设计方法
5.3.1 工程类比法
5.3.2 理论计算法
5.3.3 数值模拟法
2019/8/21
1
山东科技大学
5.4 锚杆支护设计内容 5.4.1 确定锚杆类型 5.4.2 选择锚杆支护形式 5.4.3 计算锚杆支护参数
2019/8/21
2019/8/21
40
山东科技大学
（6）锚梁支护
（7）锚桁支护
（8）锚网带或锚网梁支护
（9）锚网桁支护
（10）锚索支护
（11）锚注支护
2019/8/21
41
山东科技大学
① 锚杆支护形式的选择，必须根据巷道的用
途、服务年限、围岩强度、地应力大小等因
素来确定。
② 锚喷、锚网喷等形式多应用于服务年限长
设计选用的煤巷锚杆支护材料应符合国家标准和 相关行业标准，并具有产品合格证。锚杆（锚索） 杆体及其附件、其他组合构件等的力学性能应相 互匹配。
2019/8/21
9
山东科技大学
5.2.2支护材料 1.锚杆、托盘、螺母
金属锚杆、托盘、螺母应符合MT 146.2-2002的规定。 树脂锚杆玻璃纤维增强塑料杆体应符合有关标准的 规定。
2019/8/21
33
山东科技大学
5.4.1.9可拉伸锚杆
⑴套管摩擦式可拉伸锚杆
这种锚杆是对杆件、内锚头、外锚头及托板等构件 采用特殊结构实现可伸缩的目的。
2019/8/21
34
山东科技大学
⑵弯曲可伸长缩锚杆
用优质钢材，并对材料进行专门加工处理，可制成 较大延伸率的锚杆杆体。
2019/8/21
2
山东科技大学
5.1锚杆支护要求
《煤矿安全规程》对锚杆支护作出了以下规定：
第44条规定：采用锚杆、锚喷等支护形式时，应 遵守下列规定：
（一）锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距 离，锚杆的形式、安装角度，混凝土标号、喷体厚 度，挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理 等，必须在施工组织设计或作业规程中规定。
2019/8/21
11
山东科技大学
5.网
煤巷锚杆支护巷道宜选用金属焊接网，在条件允许 的情况下，可选用符合相应技术标准的编织金属网 或其他材料的网。
6.喷射混凝土
服务期长的巷道或维修巷道可采用喷射混凝土等封 闭措施。
2019/8/21
12
山东科技大学
5.3 锚杆支护设计方法
5.3.1 工程类比法
2019/8/21
3
山东科技大学
(二) 采用钻爆法掘进的岩石巷道，必须采用光面爆破。
(三) 打锚杆眼前，必须首先敲帮问顶，将活矸处理掉，
在确保安全的条件下，方可作业。
(四) 使用锚固剂固定锚杆时，应将孔壁冲洗干净，砂
浆锚杆必须灌满填实。
(五) 软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。
(六) 采用人工上料喷射机喷射混凝土、砂浆时，必须
2019/8/21
18
山东科技大学
5.4.1.1金属倒楔式锚杆
此种锚杆由杆体、固定楔、活动倒楔、垫板 和螺帽组成，如下图所示。 这种锚杆属端头锚固型，安装后可立即承载， 可回收。锚固力达40KN左右。常用于围岩比 较破碎，需要立即承载的地下工程。
2019/8/21
19
山东科技大学
2019/8/21
进行锚杆支护设计。 2.在采区巷道布置时，应尽量使煤巷的轴线方向与最 大水平主应力的方向平行。 3.煤巷锚杆支护设计应采用动态设计方法。 4.锚杆支护初始设计可采用一种或多种方法组合进行。
2019/8/21
6
山东科技大学
5.锚杆支护形式以锚杆为基本支护构件，可选用以 下构件进行组合： 1）组合构件（钢筋托梁、钢带、钢梁等）； 2）护网； 3）锚索。 6.钻孔直径、锚杆直径和树脂锚固剂直径应合理匹 配，钻孔直径和锚杆杆体直径之差应为6~10mm， 钻孔直径和树脂锚固剂直径之差应为4~8mm。
采用潮料，并使用除尘机对上料口、余气口除尘。喷
射前，必须冲洗岩帮。喷射后应有养护措施。作业人
员必须佩戴劳动保护用品。
2019/8/21
4
山东科技大学
(七) 锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进行
顶板离层监测，并用记录牌板显示。对喷体必须做
厚度和强度检查，并有检查和试验记录。在井下做
锚固力试验时，必须有安全措施。
较长的锚杆进行加固。
2019/8/21
55
Baidu Nhomakorabea
山东科技大学
2019/8/21
普通锚杆支护顶板失稳示意图
56
山东科技大学
2.支护方式选择
根据这种软层复合顶板的特点，采用预应力锚索与
锚杆联合加固方案，即在普通锚杆锚固的基础上通过
沿适当断面安装锚索对顶板进行加固，其作用为：
（a）锚索可将上位的顶板加固成为一个具有较强承 载能力的上位压力拱，称之为“外拱”；
我国多数锚杆支护设计规范都明确规定，锚杆支护
设计算应以工程类比法为主，在必要时量测法及解
析法为辅。
工程类比法是建立在已有工程支护设计的成功经验
基础之上，在围岩条件、施工条件等各种影响因素
基本一致的情况下，根据工程师的经验和判断能力，
选定待建工程锚杆支护类型及参数。
2019/8/21
13
山东科技大学
5.3.2 理论计算法 （一）按悬吊作用计算 （二）按挤压加固拱理论计算 （三）组合梁理论计算 （四）高强预应力让压锚杆设计
程。配合先喷后锚，在软岩中亦可应用。
2019/8/21
31
山东科技大学
2019/8/21
32
山东科技大学
5.4.1.8内注式注浆锚杆
不稳定围岩中，单纯提高锚杆长度和强度作用很小 时，可采用内注式注浆锚杆。
注浆硬化围岩； 1）可控内压注浆锚杆
断层破碎带、淋水带，需要初锚力和控压注浆。
2）普通内注式锚杆