让压锚杆支护试验小结

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1、欢迎各位专家参加支护工艺改革交流会阜新矿业集团有限责任公司捷马（济宁）矿山支护设备制造有限公司清河门煤矿让压锚杆支护试验小结一、概况二、捷马公司概况三、让压锚杆支护设计基本理论四、清河门煤矿343材料道让压锚杆支护试验小结目录一、概况清河门煤矿343区北翼集中材料道沿下层煤的顶板掘进，距离上层放顶煤采空区平均11m，为复合顶板。巷道开始为矩形，后改为拱形，试验后又采用矩形。巷道开始段采用锚杆、锚索联合支护，锚杆间排距为800×800mm，因巷道压力比较大、变形比较严重，巷道掘进后很快就需挑顶和卧底翻修处理；后来为改善此被动局面，在巷道的顶板采用全锚索支护，即用短锚索代替顶板锚

2、杆配合长锚索支护，锚索间排距为800×800mm，取得了一定效果，但仍无法满足生产需要，巷道掘进后仍出现大量网兜、顶板下沉严重现象。之后，阜新矿业集团公司、清河门煤矿与捷马公司合作计划对其进行让压锚杆支护试验。二、捷马公司概况捷马（济宁）矿山支护设备制造有限公司是美国捷马公司在中国设立的一个分公司，公司主要以生产支护材料为主。公司从05年投产以来，先后在新汶矿务局、肥城矿务局、潞安矿务局、平煤集团、北京鲁能、兖矿集团、枣庄矿务局、临沂矿务局、开滦矿务局、华亭煤业集团等所属的五十个左右的生产矿井进行了锚杆支护技术的应用与推广，重点解决了深井高应力区井底车场及主要开拓巷道的支护问

3、题、厚煤层孤岛放顶煤开采工作面顺槽支护问题及近距离煤层采空区下巷道支护等问题。捷马公司的巷道支护设计理念是安全、经济、快速。捷马公司的工作思路是依据各个矿井所需设计的巷道地质采矿条件，通过数值计算，结合巷道支护经验，提供巷道支护的基本参数。然后采用先进的矿压观测仪器对实验巷道进行动态观测，进一步优化巷道支护参数，实现巷道支护的安全、经济、快速掘进目标。三、让压锚杆支护设计基本理论（一）让压锚杆支护设计原则（1）锚杆的安装应力（预应力）：锚杆的安装应力是控制围岩早期变形的重要参数。安装应力过小会使围岩发生过大的早期变形，松散破碎圈增大，引起顶板破碎，锚杆受力增加，无法实现锚杆的

4、主动支护目标。（2）支护强度：在大采深，高地应力的条件下，支护强度必须提高。这就要求单根锚杆的强度加大，使其与高地应力相适应。（3）锚杆控制变形让压和均压性能：为了尽量保证每根锚杆都均匀受力，防止锚杆承受过度载荷而破断，锚杆必须有控制变形让压和均压性能。然而，这种变形让压必须有“控制”的让压，让压性能对顶板支护效果影响很大。合理的让压性能应该做到锚杆在一定吨位上稳定让压以保证每根锚杆受力均匀和减少或防止锚杆破断。（4）辅助支护：合理有效的辅助支护可以与锚杆支护系统形成一个整体，保障巷道支护的长期有效性和稳定性，适应地质和采矿条件的变化，其包括金属网、W钢带、锚索等。（二）让压

5、锚杆支护设计的基本依据：作锚杆设计首先应确定围岩应力和围岩变形关系与支护系统的合理工况点：巷道开挖后围岩将发生变形甚至破坏。围岩的变形大小和破坏程度存在着一定的关系，巷道支护的目的是为了在保证围岩不破坏的条件下控制部分的围岩变形而允许有一定的变形产生，这样才能经济有效地设计支护系统和支护巷道围岩。因此，为了设计锚杆支护系统，必须对围岩应力和变形特性曲线进行研究。图1围岩应力-变形特性曲线A区（围岩弹性变形区）：在此区域内，围岩基本处于弹性变形阶段，围岩保持完好，围岩变形小，在此区域内增加支护强度不能明显改善围岩变形。为了经济合理地进行巷道支护，支护体的工况点应设在低位（100

6、t/m），相应的锚杆支护系统应该具有最小让压距离40mm。B区（围岩弹塑性区）：在此区域内，围岩基本处于弹塑性变形阶段，围岩基本保持稳定，弹塑性变形区没有超过锚杆的支护范围，锚杆系统仍然起到支护作用。在此区域内，支护强度的微变将引起变形的剧烈增加。C区（围岩破坏区）：在此区域内，围岩破坏，支护系统承受破碎岩石的静载荷。随着破坏区域的增加，载荷增加。对锚杆支护，如果锚杆系统的支护范围小于破坏范围，则锚杆系统受力将急剧降低甚至变为0，彻底失去其支护作用，锚杆支护系统和围岩一起移动。根据围岩应力和变形特性曲线研究,支护系统的工况点确定如下:最小支护强度：100t/m巷道围岩位移：4

7、0mm锚杆系统的最小允许变形：40mm。确定了工况点就可以根据强度要求选择锚杆杆体强度、材质、间排距等基本参数。现简单分析普通锚杆支护系统的特性曲线及存在的问题：一个成功的锚杆支护系统不仅仅要求支护强度达到要求，还要根据围岩应力和变形特性曲线设计锚杆的特性曲线以适应围岩应力和变形的需要。首先回顾一下已经用过的三代锚杆的特性曲线及存在的问题：第一、二代锚杆（普强全螺纹钢锚杆和普强滚丝锚杆）：这两类锚杆除了预应力上稍有差别外，特性曲线基本相同。这种类型的锚杆在浅部地区效果较好，基本上解决了用锚网支护代替棚