煤巷錨網(wǎng)支護(hù)培訓(xùn)PPT課件

1、1 1 煤巷錨桿支護(hù)發(fā)展與現(xiàn)煤巷錨桿支護(hù)發(fā)展與現(xiàn)狀狀1.1 1995年起步 （1）錨桿支護(hù)比重 我國(guó)15.15% 美國(guó)、澳大利亞接近100%，英國(guó)80%（2）棚式支架 承載能力低，被動(dòng)支護(hù) 很多煤巷不適用，巷道嚴(yán)重變形、支架損壞嚴(yán)重拱型可縮性支架破壞木支架嚴(yán)重?fù)p壞支架破壞實(shí)況巷道變形和支架損壞情況（3）普通錨桿支護(hù)r由Q235圓鋼制造，承載能力40 70 kN/根，水泥藥卷端錨r理論、設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)不完善r用于、類及部分類煤巷（4）棚式支架支護(hù)嚴(yán)重后果r 事故多：冒頂、瓦斯超限、漏風(fēng) r 噸煤成本高r 煤巷難維護(hù)r 難以實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效 巷道變形、損壞、不通暢，回采工作面推進(jìn)慢1.2 2007年達(dá)

2、到的成效（1）錨桿支護(hù)比重 約10% （2）巷道面貌根本改觀 新型錨桿支護(hù)巷道（3）擴(kuò)大使用范圍 、類全面推廣，、類試驗(yàn)成功表1 國(guó)內(nèi)外使用情況對(duì)比（4）原因：理論、設(shè)計(jì)方法、工藝技術(shù)取得了突破 序名 稱國(guó) 內(nèi)國(guó) 外123沿空掘巷（煤柱尺寸）全煤巷道（頂煤）軟弱、破碎煤巷（煤體強(qiáng)度）3 4 m打錨桿1.5 2.0 MPa采深的1/10以上無(wú)煤體強(qiáng)度較高1.3 1.3 發(fā)展方向發(fā)展方向加快巷道掘進(jìn)速度減少巷道支護(hù)成本提高錨桿支護(hù)的可靠性方向：高性能的錨桿支護(hù)技術(shù)2.1 懸吊理論懸吊理論錨桿長(zhǎng)度和受力可確定跨度較大和軟弱破碎巖層無(wú)法懸吊2 錨桿支護(hù)機(jī)理2.2 組合梁理論組合梁理論實(shí)質(zhì)：通過(guò)錨桿將幾

3、個(gè)薄巖層鎖在一起據(jù)材料力學(xué)計(jì)算， 解釋了層狀巖體錨桿支護(hù)組合梁的承載能力很難確定，巖層破碎形不成梁2.3 壓縮拱理論壓縮拱理論理論認(rèn)為：安裝錨桿后可形成一個(gè)承壓拱承壓拱厚度和強(qiáng)度？2.4 最大水平應(yīng)力理論最大水平應(yīng)力理論巷道受地應(yīng)力影響錨桿的作用是約束圍巖的徑向膨脹和橫向剪切2.5 2.5 圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論實(shí)質(zhì)是錨桿與圍巖相互作用，組成錨固體錨桿可改善錨固體力學(xué)參數(shù)，提高錨固體的強(qiáng)度，使巖體強(qiáng)度，特別是峰后強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度得到強(qiáng)化形成共同承載結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮圍巖自承能力錨固體C、C*、* 隨錨桿支護(hù)強(qiáng)度t的增加而提高 錨桿支護(hù)強(qiáng)度錨桿支護(hù)強(qiáng)度 t / MPa00.060.080.1

4、10.140.170.22等效內(nèi)聚力等效內(nèi)聚力C / MPa0.34660.35680.36260.36770.38280.37730.3869等效內(nèi)摩擦角等效內(nèi)摩擦角 / 31.5131.5333.5135.5737.1438.840.4錨桿支護(hù)強(qiáng)度錨桿支護(hù)強(qiáng)度t / MPa00.060.080.110.140.170.22等效內(nèi)聚力等效內(nèi)聚力C* / MPa0.01680.01820.01830.01840.01860.01940.021等效內(nèi)摩擦角等效內(nèi)摩擦角 */ 31.5131.5333.5135.5737.1438.840.4圖4 錨固體應(yīng)力應(yīng)變曲線圖注：曲線上數(shù)字為錨桿支護(hù)強(qiáng)度t

5、（MPa） 錨固體強(qiáng)度的強(qiáng)化錨固體強(qiáng)度隨錨桿支護(hù)強(qiáng)度t 的提高而得到強(qiáng) 化 ， 達(dá) 到 一 定 程 度 就可保持圍巖穩(wěn)定。3 煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)3.1錨桿、錨索綜合支護(hù)系統(tǒng)(1) (1) 錨桿的種類錨桿的種類(2) (2) 錨桿支護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)錨桿支護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)錨桿合理的初錨力：由鉆機(jī)性能、風(fēng)壓、施工質(zhì)量決定。錨桿足夠的支護(hù)強(qiáng)度：由錨桿材質(zhì)、性能、直徑、加工質(zhì)量及支護(hù)密度決定。及時(shí)錨固錨桿初錨力與支護(hù)強(qiáng)度 提高初錨力與支護(hù)強(qiáng)度，控制錨固區(qū)內(nèi)圍巖變形，防止冒頂。提高初錨力與支護(hù)強(qiáng)度，控制錨固區(qū)內(nèi)圍巖變形，防止冒頂。綜放沿空掘巷錨桿初錨力與支護(hù)強(qiáng)度礦名初錨力（kN）支護(hù)強(qiáng)度（MPa）興隆莊煤礦2030

6、0.20.3王莊煤礦15250.150.25高預(yù)拉力錨桿支護(hù)高預(yù)拉力錨桿支護(hù)r成套使用r部件強(qiáng)度相匹配r螺紋段采用低強(qiáng)度損失、無(wú)強(qiáng)度損失或增強(qiáng)加工r容易實(shí)現(xiàn)高初錨力r滿足鉆機(jī)連續(xù)一體化安裝r金屬網(wǎng)、鋼帶及鋼筋梯配套3. 2 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法（1）錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的基本要素表1 采動(dòng)應(yīng)力影響集中系數(shù) (a) 破壞區(qū) (b) 位移 圖1 未受采動(dòng)自重應(yīng)力作用圍巖變形與破壞(a) 破壞區(qū) (b) 位移 圖2 構(gòu)造應(yīng)力作用圍巖變形與破壞 (a) 破壞區(qū) (b) 位移 圖3 受采動(dòng)作用圍巖變形與破壞圖4 受采動(dòng)作用圍巖變形與破壞圖5 不同圍巖結(jié)構(gòu)變形特點(diǎn)圖6 不同圍巖結(jié)構(gòu)巷道收縮率圖7 不同圍巖結(jié)構(gòu)巷道收縮

7、率圖9 不加錨巷道塌落過(guò)程圖10 不同加錨時(shí)刻節(jié)理巷道圍巖穩(wěn)定性開(kāi)挖后立即打錨桿開(kāi)挖后下部開(kāi)始離層時(shí)打錨桿開(kāi)挖后下部開(kāi)始離層時(shí)打錨桿開(kāi)挖后下部開(kāi)始冒落時(shí)打錨桿 足夠的錨桿支護(hù)強(qiáng)度和初錨力，適當(dāng)加大錨桿長(zhǎng)度，及時(shí)錨固，特別應(yīng)加強(qiáng)幫、角的控制。支護(hù)強(qiáng)度：（1）改善材質(zhì)。發(fā)展合格的高強(qiáng)、超高強(qiáng)錨桿 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研制的TRIP硅錳系列鋼，其s1000 MPa； b1400 MPa； s1517 %。（2）加大錨桿直徑初錨力：在現(xiàn)有風(fēng)動(dòng)條件下，改善結(jié)構(gòu)，完善施工工藝，實(shí)現(xiàn)1520 kN錨桿長(zhǎng)度：加長(zhǎng)后控制大塑性區(qū)和破碎區(qū)，可考慮發(fā)展可伸長(zhǎng)的柔性錨桿及時(shí)錨固：除注意頂板外，還應(yīng)注意兩幫r防止巷道頂板的漏冒

8、和兩幫煤體的片幫r通過(guò)托板將其所承擔(dān)的載荷有效地傳遞到錨桿上，并能協(xié)調(diào)錨桿的受力，發(fā)揮錨桿的整體支護(hù)作用r有效的提高錨桿錨固范圍內(nèi)圍巖的連續(xù)性，這對(duì)提高錨桿支護(hù)體系的整體支護(hù)強(qiáng)度是十分有益的。配套的金屬網(wǎng)、鋼帶及鋼筋梯W型鋼帶的特點(diǎn)型鋼帶的特點(diǎn)M型鋼帶的特點(diǎn)型鋼帶的特點(diǎn)不對(duì)稱抗彎性能，容易與圍巖密貼剛度大，強(qiáng)度高，不容易撕裂斷面利用率高、節(jié)省鋼材、價(jià)格低廉型鋼帶在井下的使用鋼筋梯子梁鋼筋梯子梁4.1 4.1 小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索孔 徑 ： 國(guó) 外 大 （ 5 0 - 5 5 m m ） ， 我 們 使 用28mm鉆機(jī)：國(guó)外為錨索鉆機(jī) ，我們用錨桿鉆機(jī)錨固方式和承載時(shí)間：國(guó)外用水泥漿

9、，24小時(shí)后承載。我們用樹(shù)脂錨固，5-10分鐘承載專用設(shè)備施加預(yù)拉力，預(yù)緊力大小隨意可調(diào)國(guó)內(nèi)外錨索的差別錨索材料及性能單根錨索作用原理雙根錨索作用原理 錨索存在的缺陷錨索存在的缺陷和20mm的20MnSi螺紋鋼錨桿強(qiáng)度區(qū)別不明顯；錨索常出現(xiàn)破斷、抽冒現(xiàn)象錨索和錨桿承載不同步，易超前錨桿集中受力外端頭受力不良，與圍巖點(diǎn)接觸，頂板強(qiáng)化效果不明顯內(nèi)錨固端的三徑匹配不合理，錨固性能不可靠錨索難以從根本上控制頂板的離層 和國(guó)外（美、澳、英）錨桿支護(hù)技術(shù)相比 比較項(xiàng)目中國(guó)美、澳、英錨桿材料強(qiáng)度（MPa）235（Q235）340（20MnSi）450600錨桿直徑（mm）18222224錨桿間排距（m）0.

10、70.91.01.2錨桿長(zhǎng)度（m）1.82.42.22.6錨桿初錨力（kN）10204050錨索直徑（mm）15.2423.4或鳥(niǎo)籠式錨索軸向拉力（kN）200240550600錨索延伸率（）3.5174.2 錨桿支護(hù)工藝錨桿支護(hù)工藝掘進(jìn)、臨時(shí)支護(hù)、出矸掘進(jìn)、臨時(shí)支護(hù)、出矸&掘進(jìn)落煤&對(duì)巷道進(jìn)行簡(jiǎn)單清理，然后鋪金屬網(wǎng)（簡(jiǎn)單連接）、掛上鋼筋梯子梁，利用具有一定初撐力的鋼梁進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)&出矸頂板錨桿施工工藝頂板錨桿施工工藝（1）打頂板錨桿孔采用單體錨桿鉆機(jī)按設(shè)計(jì)鉆孔孔位由巷道中間向兩邊打錨桿眼。采用B19六方鉆桿、27mm鉆頭打眼。（2）送樹(shù)脂藥卷之前：當(dāng)出現(xiàn)因掘進(jìn)或打孔造

11、成的錨桿孔附近巖面不平整的現(xiàn)象時(shí)，必需刷平巖面，保證錨桿托板緊貼巖面。防止因此而導(dǎo)致的錨桿失效問(wèn)題的發(fā)生。同時(shí)：組裝錨桿、準(zhǔn)備攪拌工具（3）攪拌藥卷用組裝好攪拌工具、錨桿螺母的錨桿慢慢將樹(shù)脂藥卷推入孔底。然后開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)邊攪拌邊推進(jìn)，攪拌20s后停機(jī)。（4）緊固錨桿30s后再次啟動(dòng)鉆機(jī)，將錨桿螺母上緊，托盤壓緊頂部巖面，使錨桿具有較大的預(yù)緊力。兩幫錨桿施工工藝兩幫錨桿施工工藝（1）打幫錨桿孔（2） 送樹(shù)脂藥卷（3） 攪拌樹(shù)脂（4）上緊螺母緊固螺母緊固螺母在巷道整個(gè)斷面的錨桿均安裝完畢后，利用風(fēng)動(dòng)扳手再次上緊螺母，保證每根錨桿均具有20kN左右的預(yù)緊力。重新連網(wǎng)重新連網(wǎng)用鐵鉤將金屬網(wǎng)重新連緊要求：2

12、00mm一扣不能出現(xiàn)：網(wǎng)兜和松扣現(xiàn)象4.3 錨桿支護(hù)的施工要點(diǎn)錨桿支護(hù)的施工要點(diǎn)嚴(yán)格控制錨桿鉆孔深度，誤差不超過(guò)30mm。要求在打孔過(guò)程中不準(zhǔn)移動(dòng)鉆機(jī)，保證鉆孔平、直，不出現(xiàn)臺(tái)階。鉆孔用水清干凈，確保樹(shù)脂藥卷充分發(fā)揮其作用，使錨桿具有足夠的初錨力。錨桿鉆孔應(yīng)垂直于巷道巖面，不允許出現(xiàn)鉆孔向巷道軸向傾斜的問(wèn)題。當(dāng)出現(xiàn)因掘進(jìn)或打孔造成的錨桿孔附近巖面不平整現(xiàn)象時(shí)，必需刷平巖面，保證錨桿托板緊貼巖面。防止因此而導(dǎo)致的錨桿失效問(wèn)題的發(fā)生。錨桿外露長(zhǎng)度大于20mm、小于70mm。錨桿間排距誤差不超過(guò)50mm。錨桿安裝后的預(yù)緊力在1020kN之間。金屬網(wǎng)搭接長(zhǎng)度為100mm，必需連緊。連網(wǎng)間距為200mm

13、。不能出現(xiàn)網(wǎng)兜和松扣現(xiàn)象。巷道超高300mm，補(bǔ)打一根幫錨桿；巷道超寬300mm，頂板補(bǔ)打一根頂錨桿。當(dāng)巷道頂部出現(xiàn)局部冒落，或幫部出現(xiàn)片幫時(shí)，必需補(bǔ)打單根錨桿。當(dāng)巷道頂部因圍巖性質(zhì)差而出現(xiàn)較大范圍的圍巖冒落時(shí)，錨桿應(yīng)按冒落線輪廓施工。當(dāng)遇到地質(zhì)破壞帶時(shí)，應(yīng)加密錨桿，嚴(yán)重時(shí)考慮“錨桿支架”的支護(hù)方式。巷道頂部錨桿的控頂距離不超過(guò)2排錨桿。情況允許時(shí)，幫錨桿施工可滯后頂錨桿1排。4.4 4.4 監(jiān)測(cè)的意監(jiān)測(cè)的意義義地應(yīng)力測(cè)試根據(jù)反饋信息修改、完善設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)施工及監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)初始設(shè)計(jì)地質(zhì)力學(xué)評(píng)估 提高了安全程度，改善了作業(yè)環(huán)境，大幅度減少 了冒頂、瓦斯、火災(zāi)事故；顯著減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；大量減少了坑

14、木消耗，有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)；減少了煤炭資源的丟失，延長(zhǎng)了礦井壽命。4.4 社會(huì)效益序單位名稱3年錨桿支護(hù)數(shù)量（m）3年增收節(jié)支總額（萬(wàn)元）123456789101112131415河北省邢臺(tái)礦業(yè)集團(tuán)公司河北省開(kāi)灤礦務(wù)局河北省峰峰礦務(wù)局河北省邯鄲礦務(wù)局河北省煤炭四處山東省兗州礦業(yè)集團(tuán)公司山東省新汶礦業(yè)集團(tuán)公司山東省淄博礦務(wù)局山西省大同礦務(wù)局河南平頂山礦業(yè)集團(tuán)公司安徽省淮北礦業(yè)集團(tuán)公司江蘇省徐州礦務(wù)集團(tuán)公司重慶市永榮礦務(wù)局四川省芙蓉礦務(wù)局貴州省盤江煤電集團(tuán)公司8576254676350992738635005510028076413000258580165300460003092918750183201760025615.003643.921549.811258.811955.002755.003680.57910.0012308.417342.54540.002009.00836.871540.351150.00 6.3 推廣應(yīng)用情況表6 1998年 2000年經(jīng)濟(jì)效益匯總表序單位名稱3年錨桿支護(hù)數(shù)量（m）3年增收節(jié)支總額（萬(wàn)元）161718192021222324252627282930河北省中達(dá)集團(tuán)西龐煤礦山西省晉城礦務(wù)局鳳凰山礦遼寧省阜新礦務(wù)局八道壕礦江蘇省連云港市白集煤礦江西省豐城礦務(wù)局建新煤礦河南省焦作金科爾集團(tuán)安徽淮南礦業(yè)（集團(tuán)）公司山東省棗莊集團(tuán)蔣莊煤礦山東省新汶