锚杆支护实用技术教案

锚杆支护实用技术

 我国煤巷锚杆支护技术的发展过程

（1）起步阶段（80年代中后期）

（2）攻关阶段（1991—1995年）

（3）引进和消化阶段（1996—1997年）

（4）推广和提高阶段（1998年至今）

 起步阶段

主要进行一些基础性的研究和试验

锚杆支护理论、锚杆支护材料、施工机具与岩石巷道相同

没有合理的监测仪器

煤巷锚杆支护的应用主要集中在少数几个矿区 ,如徐州、新汶、淮南、西山等。

攻关阶段

煤巷锚杆支护技术作为国家“八五”期间的重点项目进行攻关 ,取得了一大批科研成果：

出现了中性点等新理论

锚杆型式多样化

液压和电动钻机相继研究成功

锚杆支护应用范围明显扩大。

大断面开切眼

向围岩稳定性差的回采巷道发展

引进和消化阶段

引进国外技术 ,推动我国煤巷锚杆支护技术的发展和提高

在引进、吸收和消化的基础上 ,结合我国具体情况 ,集中现场、科研院所及大专院校等多方面的优势 ,经过两年大规模研究和试验 ,初步形成了适合我国煤矿条件的煤巷锚杆支护成套技术

推广和提高阶段

国内各大矿区广泛推广应用 ,取得了显著的技术经济效益

煤巷锚杆支护的比例已达到 30%以上 ,少数矿区已超过 80 %

煤巷锚杆支护作用机理

从支护机理上看，锚杆支护属于“主动”支护，可以充分利用围岩的自承能力，提高巷道围岩的稳定性，将载荷体变为承载体。在相同生产地质条件下，锚杆支护的巷道围岩变形量比棚式支护减少一半以上。

从技术经济上对比，锚杆支护可以节约大量钢材，减少材料运输工作量，减轻工人的劳动强度和改善作业环境；

保持采煤工作面上下两道和开切眼的畅通，为回采工作面快速推进和高产高效低成本生产创造有利条件；

锚杆支护巷道施工简单，机械化程度高，可大幅度降低巷道支护成本，提高掘进速度和生产效率。

（1） 悬吊理论

机理：将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳定岩层上，以避免较软弱岩层的破坏、失稳和塌落，锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量。

缺点：没有考虑围岩的自承能力，而且将被锚固体与原岩体分开。

（2） 组合梁理论

机理：将锚固范围内的岩层挤紧，增加各岩层间的摩擦力，防止岩石沿层面滑动，避免各岩层出现离层现象，提高其自撑能力。

将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁紧成一个较厚的岩层（组合梁）。在上覆岩层载荷的作用下，这种组合厚岩层内的最大弯曲应变和应力都将大大减小，组合梁的挠度亦减小。

缺点：将锚杆作用与围岩的自稳作用分开；随着围岩条件的变化，在顶板较破碎、连续性受到破坏时，组合梁也就不存在了。

（3） 组合拱（压缩拱）理论 

机理：在破裂区中安装预应力锚杆时，在杆体两端将形成圆锥形分布的压应力，如果沿巷道周边布置锚杆群，只要铺杆间距足够小，各个错杆形成的压应力圆锥体将相互交错，就能在岩体中形成一个均匀的压缩带，即承压拱，这个承压拱可以承受其上部破碎岩石施加的径向荷载。在承压拱内的岩石径向及切向均受压，处于三向应力状态，其围岩强度得到提高，支撑能力也相应加大。

缺点：一般不能作为准确的定量设计。

（4） 最大水平应力理论

机理：矿井岩层的水平应力通常大于垂直应力，水平应力具有明显的方向性。在最大水平应力作用下，顶底板岩层易于发生剪切破坏，出现错动与松动而膨胀造成围岩变形，锚杆的作用即是约束其沿轴向岩层膨胀和垂直于轴向的岩层剪切错动。

缺点：直观性较差。

一、金属锚杆类型

机械式锚杆

  管缝式锚杆

    粘结式锚杆

（1）机械式锚杆

（2）管缝式锚杆

（3）粘结式锚杆

高强锚杆

国外高强锚杆

二、锚固剂

我国煤矿中主要使用的锚固剂是树脂和快硬水泥两种类型。

这两种类型的锚固剂在如下几个方面的性能具有十分显著的差别

树脂锚固剂

(1)固化时间

(2)不同时期的抗压强度

(3)锚固力

(4)可靠性

三、托梁及护网

托梁

护网

钢（铁）丝网

钢筋网

塑料、聚脂网

四、锚杆钻机、钻头钻杆

液压锚杆钻机

风动锚杆钻机

钻头钻杆

五、快速安装器

开槽销钉式快速安装器的安装过程

六、小孔径预应力锚索加强支护

注水泥浆及树脂胶泥锚固

用普通树脂药卷加长锚固

七、现场监测

巷道表面收敛

围岩深部位移

 锚杆的受力

顶板下沉量

顶板锚固区内力的离层值

顶板锚杆受力的大小及分布

测力锚杆

测力锚杆的组成

安装测力锚杆的目的

顶板离层指示仪

离层指示仪的组成

安装离层指示仪的目的