煤矿巷道锚杆支护技术及其发展

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1、煤矿巷道锚杆支护理论与技术及安全问题太原理工大学采矿工艺研究所2012-7-7主要内容锚杆支护技术的发展锚杆支护的基本理论锚杆支护构件的作用锚杆支护设计方法锚杆与锚索施工工艺影响锚杆支护效果的关键因素分析锚杆支护巷道冒顶成因及其对策我国煤矿锚杆支护技术的进一步发展（展望）野川煤业井巷锚杆支护设计、施工与监测1锚杆支护技术的发展1.1巷道支护的重要性巷道支护是煤矿安全生产的重要保证。我国煤矿以井工开采为主，需要在井下开掘大量巷道，而且80%以上是煤巷、半煤岩巷，或为松软破碎围岩巷，或为遇水软化膨胀

2、围岩巷。确保巷道的安全、快速掘进，确保巷道使用期间的畅通、与围岩稳定，确保巷道的支护与维护成本较低等，是建设安全高效矿井的一项重要工作，具有重要意义。1.2巷道支护技术的发展煤矿巷道支护经历了木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护的漫长过程。国内外的实践证明，锚杆支护是经济、有效的支护形式。1.3锚杆支护的优越性与棚式支架相比，锚杆支护具有显著的优越性。（1）可显著提高巷道支护效果对不稳定岩层起着悬吊作用。锚杆与岩体粘结在一起，提高了岩体的整体性。由于预紧力的作用，形成压缩岩梁或压缩拱，阻止了岩体的

3、离层作用，增大了岩层间的摩擦力，与锚杆本身的抗剪作用一起，阻止岩层间产生相对滑动，提高了岩层的承载能力。改变了巷道表面岩体的受力状态，由二向受力状态转化为三向受力状态，提高了岩体的承载力。1锚杆支护技术的发展1.3锚杆支护的优越性（2）变“被动支护”为“主动支护”棚式支护等待围岩变形、破碎后支撑，承载。锚杆支护利用锚固剂、杆体、托板及各种构件或喷层，通过预紧力和锚杆杆体的刚度，给围岩一定的支护强度，与围岩共同组成支护体系，并且随围岩变形，支护力不断增加。（3）减少巷道维修量，特别是在困难与复杂条件

4、下锚杆支护能及时加固围岩，减少围岩变形，防止顶板早期离层和片帮。（4）简化回采工作面端头支护和超前支护。为采煤工作面的快速推进、产量与效益的提高创造良好条件。（5）提高掘进速度（6）消除安全隐患棚架与顶煤之间出现空隙，易造成煤自燃；大断面开切眼中安装、回撤棚架和工作面上下顺槽回撤支架时，易发生大面积冒落或伤亡事故。（7）降低支护成本，特别是减少初期投资采用锚杆支护，可以大量地节约钢材、木材等材料，降低支护成本。（8）减少工人的劳动强度（9）减少辅助运输量1锚杆支护技术的发展1.4我国煤矿巷道布置及

5、围岩条件的变化趋势——迫切要求发展锚杆支护随着开采深度、开采强度与开采范围的增加，巷道布置及围岩出现了以下变化趋势：（1）岩巷向煤巷发展传统的巷道布置方式将开拓巷道和准备巷道布置在岩石中，虽然有利于巷道维护，但带来一系列问题：巷道掘进成本高，施工速度慢，增加了许多联络巷；掘进出现大量矸石，给矿井辅助运输和地面环境造成极大压力。随着巷道支护技术的发展与支护水平的提高，岩巷布置已逐步转变为煤巷布置。特别是现代化矿井，岩巷占的比例已经很少，几乎没有。（2）岩石顶板煤巷向煤层顶板巷道和全煤巷道发展综采放顶

6、煤工作面要求回采巷道沿煤层底板掘进，或沿厚煤层的稳定层布置，巷道顶板是煤。随着综放开采技术的大面积推广，煤顶巷道所占的比重逐年增加。一般情况下，煤相对于岩石比较松软、破碎，显然增加了巷道支护难度。此外对于特厚煤层开采和急倾斜煤层水平分层开采等条件，不仅巷道顶板与两帮为煤层，有时底板也是煤层，属全煤巷道，支护难度进一步加大。（3）巷道从拱形断面向矩形断面发展拱形断面虽然能够改善巷道受力状态，有利于巷道支护，但拱形巷道施工工艺比较复杂，成巷速度低，有时还需要破坏顶板，出现矸石。对于回采巷道，拱形断面给

7、回采工作面端头支护造成很大困难，阻碍工作面的正常推进。而矩形巷道，除巷道受力状况比拱形巷道差外，拱形巷道的缺陷基本都被克服。另外，在层状破碎顶板条件下，巷道两拱部的岩石不仅不能起到承载作用，还会成为支护的荷载。1锚杆支护技术的发展1.4我国煤矿巷道布置及围岩条件的变化趋势——迫切要求发展锚杆支护（4）巷道从小断面向大断面发展随着回采工作面设备的大型化，开采强度与产量的大幅度提高，为了保证正常的运输、通风及行人，要求的巷道断面越来越大。煤层大巷的跨度已经超过6m，断面超过25m2；回采巷道宽度也达5

8、~6m，断面达15~20m2；开切眼跨度超10m，断面超过40m2；井底换装硐室的宽与高均已达到10m，断面积为100m2。巷道断面积的增大，显著增加了支护难度。（5）由单巷布置向多巷发展回采工作面开采强度和产量越来越大，要求的运输、通风断面逐年增加。特别是高瓦斯矿井，往往单巷布置不能满足生产要求，出现了一个工作面布置3~5条，甚至更多巷道的多巷布置方式。多巷布置带来了煤柱留设、巷道受到二次甚至多次采动影响，增加了巷道维护的难度。（6）巷道埋深从浅部向深部发展我国煤矿开采深度以8~