深井高预紧力锚杆支护技术研究

《深井高预紧力锚杆支护技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、深井高预紧力锚杆支护技术研究深井高预紧力锚杆支护技术研究［摘耍］测定矿井深部高地应力煤巷地应力状况，并根据围岩的变形与破坏规律进行分类，研究巷道支护断面与支护参数设计等问题，寻求深部条件下的不同围岩巷道的支护解决途径，旨在为解决深井高地应力煤巷支护问题提供试验、理论分析与计算依据。［关键词］深井锚杆支护技术研究中图分类号:P283文献标识码：A文章编号：1009-914X(2014)07-0386-01一、锚杆支护理论锚岩支护体理论认为锚杆能加固巷道的围岩，形成一个组合体,即锚岩支护体，它不但具有自承能力，而且能承受

2、因巷道开挖或采动影响而产生的矿山压力。理论和实践证明，提高锚杆的预紧力有利于巷道锚岩支护体的形成，并提高其强度，以产生较大的承载能力。如图1所示，锚岩支护体中，每一根锚杆的粘着段和托盘之间都形成一个双锥形的应力区。这个锥体的开角与岩层的摩擦角有关，也和穿过的裂隙层理有关。在锚岩支护体中，由锚杆所造成的应力沿粘着段和沿托盘的边缘最大，在锥体的底部应力的强度最小。因此只有使锚杆所形成的双锥体彼此相切，同时还必须对锚杆施加较高的预紧力，才能进一步提高锚岩支护体的承载能力，也就是说，锚杆支护区的厚度及锚杆的预拉力对锚岩支护体

3、的承载能力具有决定性的影响。二、高预紧力锚杆支护技术锚杆可改善锚固体力学参数，提高锚固体的强度，使岩体强度特别是峰后强度和残余强度得到强化，形成共同承载结构，充分发挥围岩自承能力，锚固体强度随锚杆支护强度ot的提高而得到强化，达到一定程度就可保持围岩稳定。现有的锚杆、锚索支护系统在浅部能适用，用到深部就不能有效控制围岩变形，甚至失效，必须要求新的技术和突破。①发展锚杆支护技术的要点是足够的锚杆支护强度和初锚力，适当加大锚杆长度，及时锚固，特别应加强帮、角的控制。支护强度：改善材质。发展合格的高强、超高强锚杆；加大锚杆

4、直径。初锚力：在现有风动条件下，改善结构，完善施工工艺，实现15〜20kNo锚杆长度：加长后控制大塑性区和破碎区。及时锚I古I：除注意顶板外，还应注意两帮。②发展高（超高）强度锚杆的理论依据三、巷道围岩支护技术的发展冃前，学者们更多地认识到在深部大流变围岩巷道支护中，支护结构与围岩共同承载的匹配与偶合作用的重要性。锚杆、锚索及刚性金属支架等支护材料与巷道围岩相比，从材料刚度、强度、变形特性、结构特性等方面都存在明显差异，因此要实现支护材料与围岩在刚度匹配、强度匹配、变形匹配、结构匹配并非容易，因此在深井高地应力煤巷的

5、支护中，如果出现刚度、强度、结构变形中某一方面的不卩匚配与不偶合，就不可避免会出现支护结构的强度失稳、变形失稳和结构失稳等。同吋软岩巷道的流变时效性对支护结构提出了吋间过程匹配的要求。经过长期不懈的努力，我们对于难维护围岩巷道的支护问题形成了一套综合支护体系，概括为“综合治理、联合支护、长期监控、因地制宜”的指导方针。三、深井高地应力煤巷支护的改进措施1、巷道断面形状采用圆弧形放顶掘进在顶板无支护状态下，冒落后为自然平衡拱形，因此拱形巷道受力较均匀，承压能力最强。圆弧形断面是将煤层以上顶板最易冒落或弯曲下沉部分岩石人

6、为放掉，使巷道具有较好的承压效果。上顺槽：开采时需要巷道下帮为煤体，因此巷道断面设计为切圆拱形断面，下帮及上帮为全煤，顶板中部放顶500mm左右。下顺槽：开采吋需要巷道上帮为煤体，下帮无要求，因此巷道断面设计为两肩等高的圆弧拱形断面，下帮为全岩或底部留有小部分煤层，上帮为全煤。此种支护下帮为岩石，增加了围岩的口承能力，降低了煤帮支护时带來的大量变形。同时采用圆弧形顶后，锚杆与围岩尽可能垂直，减小了锚杆所受弯剪应力，降低了锚杆的拉断现象。2、采用高预应力锚杆（1）高预应力锚杆支护要求随着开采深度的增加，地应力的增大，围

7、岩松动圈也随之增加,巷道支护所使用的锚杆规格也要加长并向预应力高强锚杆发展。锚杆的锚固作用主要是改善围岩受力状态，将其由二向应力状态转化为三向应力状态，约束剪胀变形，提高其口身强度，从而起到加固围岩提高其自承能力，所以严格地讲锚杆支护是一种围岩加固手段。因此只有在围岩裸露后就及吋安装锚杆并施加足够大的预拉力，才能有效约束围岩的剪胀变形，避免其强度的迅速衰减，提高锚杆围岩支护体系的整体承载能力。（2）支护参数确定的原则①高可靠性和安全性，尽可能在巷道服务期间减少维修次数或只进行局部维修；②支护参数和支护材料规格具有较好

8、的适应性和施工可行性。由于井下巷道围岩条件变化很大，从支护合理性考虑，可能出现多种支护参数和支护材料规格，但这将不利于巷道施工和管理。所以，尽可能采用统一的支护材料和材料规格。③在满足前两项原则的前提下，做到经济合理。（3）支护方案锚杆支护初始设计采用有限差分数值计算程序FLAC3.3,进行多方案比较，最后得出合理的锚杆支护初始设计。巷道采用树