锚杆支护技术

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1、马念杰中国矿业大学（北京校区）采矿教研室电话：（010）62345357（O）（010）62331888（H）E—mail:njma@cumtb.edu.cn巷道支护理论与技术1基本概念1.1煤炭工业概况煤炭在国民经济建设中的地位是工业的粮食，我国一次能量消费结构中，煤炭占75%以上。煤炭是重要的工业原料，从煤中可以提取二百多种产品，这些产品都是我国社会主义经济建设和人民生活所必须的。1996年原煤产量已达13.3亿t，居世界首位。在原煤产量中，国有重点煤矿和地方煤矿产量分别约占40%和60%。1.2煤巷在煤矿生产中的地位是矿井运输、通风、排水、行人的必备通道煤巷占矿井巷道总长度的８０％；

2、每年新掘煤巷高达１万余公里1立项背景1.3开拓方法1.露天开采公路开拓铁路开拓输送机开拓混合开拓2.地下开采竖井开拓斜井开拓平硐开拓混合开拓图6-2不同倾角矿体的露天开采示意图图6-3露天开采总平面图中国山西平朔安太堡露天煤矿（单斗—汽车工艺15Mt/a）露天矿用的WABCO公司生产的120C（109t）电动轮汽车中国辽宁海州露天煤矿（单斗—铁道工艺5Mt/a）1.4矿井开拓与巷道布置箕斗罐笼1.5提升设备1.6运输设备皮带运输2采掘工艺2.1采煤方法的分类壁式体系采煤法柱式体系采煤法其他采煤法矿房矿柱房柱空场法采矿法（典型方案）走向长壁采煤法使用锚杆支护使用支架支护2.2采煤工艺分类

3、炮采放炮落煤普通机械化采煤(简称普采)采煤机、可弯曲刮板输送机，金属摩擦支柱或单体液压支柱和金属铰接顶梁(也可不用顶梁)以及液压千斤顶等综合机械化采煤(简称综采)实现落煤、装煤、运煤、支护和控制顶板的全部机械化今后的发展方向是大力发展综采，普遍推广普采。炮采是建国初期最主要的采煤工艺统配煤矿炮采产量1991年占31.31%地方国营煤矿炮采占60%以上集体煤矿则基本上都是炮采。（1）炮采（2）机采采煤机刨煤机穿孔设备采煤机采煤过程（3）综合机械化采煤(综采)自移支架2.3掘进炮掘机掘凿岩机掘进机装岩机3矿山压力及其显现采煤作业时的顶板管理方式刀柱法充填法缓慢下沉法全部垮落法矿山压力的基本概念

4、回采工作面上覆岩层分区与分带不同类型覆岩开采后的破坏情况1—冒落带;2—裂隙带a—覆岩为软岩层;b—覆岩为中硬岩层;c—覆岩为坚硬岩层矿山压力的基本概念2）煤巷特点围岩松软破碎；受采动强烈影响，地应力大；巷道剧烈变形；1立项背景（四）巷道矿山压力显现的基本规律巷道掘进阶段（Ⅰ）掘进巷道仅对小范围岩体造成扰动，故一般情况下矿压显现不会很剧烈.无采掘影响阶段（Ⅱ）顶底板移近速度比掘进期间要小得多，故巷道基本上处于稳定状态。采动影响阶段（Ⅲ）采动影响是由于回采工作引起围岩应力再次重新分布而造成的。这阶段中矿压显现也最强烈。采动影响稳定阶段（Ⅳ）这是巷道围岩经受一次采动影响后重新进入相对稳定的阶段

5、，故其围岩移动特征基本上与无采掘影响阶段类似。二次采动影响阶段（Ⅴ）二次采动影响的时间和空间规律与一次采动影响类似，但由于这种情况下巷道受到下区段工作面超前支承压力和巷道煤体一侧残余支承压力的叠加作用，二次采动影响的剧烈程度和影响范围都会比一次采动影响稍大。移近速度曲线移近量曲线支架承载能力低，被动承载；不适应多数煤巷条件，支架损坏严重。棚式支架严重变形、损坏木支架破坏形式工字钢梯形支架破坏形式U型钢拱形支架破坏形式金属支架支护巷道变形严重金属支架支护巷道变形严重拱形金属支架巷道变形录象4.巷道支护常用概念松脱压力由于地质弱面的切割、采动引起的离层或岩块冒落等原因所造成的松散岩体作用于支护

6、结构物上的压力，称散体地压或松脱压力。当支护结构不能有效地限制围岩变形的发展，而在周围岩体内形成松动圈时，往往导致松动围岩压力的出现。松脱压力可采用松散介质极限平衡理论或块体极限平衡理论进行分析和估算。变形压力是指由于围岩产生指向巷道(硐室)的位移时挤压支护体而造成的压力。它在围岩与支护体相互作用过程中施加于支护体上。在“围岩–支架”力学体系中，只要围岩变形而支护体又限制其变形，围岩就对支护体施加变形压力。变形压力和支护体的刚度有关。在一定的条件下，支护体刚度越大，变形压力也越大。围岩变形不仅包括弹性变形，塑性变形，而且还包括与时间有关的流变变形。对于松软岩体尤为明显，其值远比弹、塑性变形

7、大，而且随时间而不断增加,因而支护体所受到的变形压力也不断增加。变形压力理论膨胀压力是指由于围岩吸水发生膨胀而对支护体产生的压力。这种压力实质上是变形压力的一种，只是它因含有大量蒙脱石等膨胀性矿物的粘土岩所特有的一种围岩压力。冲击压力在集中应力作用下，煤、岩体内积聚的弹性应变能在一定条件下突然释放，使煤、岩体发生急剧脆性破坏或大块煤体突然向已采空间抛射的现象。又称矿山冲击、冲击地压、岩爆等，是矿压显现的动力现象之一。巷道