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錨杆支護實用技術
我國煤巷錨杆支護技術的發展過程
(1)起步階段(80年代中後期)
(2)攻關階段(1991—1995年)
(3)引進和消化階段(1996—1997年)
(4)推廣和提高階段(1998年至今)
起步階段
主要進行一些基礎性的研究和試驗
錨杆支護理論、錨杆支護材料、施工機具與岩石巷道相同
沒有合理的監測儀器
煤巷錨杆支護的應用主要集中在少數幾個礦區 ,如徐州、新汶、淮南、西山等。
攻關階段
煤巷錨杆支護技術作為國家“八五”期間的重點項目進行攻關 ,取得了一大批科研成果:
出現了中性點等新理論
錨杆型式多樣化
液壓和電動鑽機相繼研究成功
錨杆支護應用範圍明顯擴大。
大斷麵開切眼
向圍岩穩定性差的回采巷道發展
引進和消化階段
引進國外技術 ,推動我國煤巷錨杆支護技術的發展和提高
在引進、吸收和消化的基礎上 ,結合我國具體情況 ,集中現場、科研院所及大專院校等多方麵的優勢 ,經過兩年大規模研究和試驗 ,初步形成了適合我國煤礦條件的煤巷錨杆支護成套技術
推廣和提高階段
國內各大礦區廣泛推廣應用 ,取得了顯著的技術經濟效益
煤巷錨杆支護的比例已達到 30%以上 ,少數礦區已超過 80 %
煤巷錨杆支護作用機理
從支護機理上看,錨杆支護屬於“主動”支護,可以充分利用圍岩的自承能力,提高巷道圍岩的穩定性,將載荷體變為承載體。在相同生產地質條件下,錨杆支護的巷道圍岩變形量比棚式支護減少一半以上。
從技術經濟上對比,錨杆支護可以節約大量鋼材,減少材料運輸工作量,減輕工人的勞動強度和改善作業環境;
保持采煤工作麵上下兩道和開切眼的暢通,為回采工作麵快速推進和高產高效低成本生產創造有利條件;
錨杆支護巷道施工簡單,機械化程度高,可大幅度降低巷道支護成本,提高掘進速度和生產效率。
(1) 懸吊理論
機理:將巷道頂板較軟弱岩層懸吊在上部穩定岩層上,以避免較軟弱岩層的破壞、失穩和塌落,錨杆所受的拉力來自被懸吊的岩層重量。
缺點:沒有考慮圍岩的自承能力,而且將被錨固體與原岩體分開。
(2) 組合梁理論
機理:將錨固範圍內的岩層擠緊,增加各岩層間的摩擦力,防止岩石沿層麵滑動,避免各岩層出現離層現象,提高其自撐能力。
將巷道頂板錨固範圍內的幾個薄岩層鎖緊成一個較厚的岩層(組合梁)。在上覆岩層載荷的作用下,這種組合厚岩層內的最大彎曲應變和應力都將大大減小,組合梁的撓度亦減小。
缺點:將錨杆作用與圍岩的自穩作用分開;隨著圍岩條件的變化,在頂板較破碎、連續性受到破壞時,組合梁也就不存在了。
(3) 組合拱(壓縮拱)理論
機理:在破裂區中安裝預應力錨杆時,在杆體兩端將形成圓錐形分布的壓應力,如果沿巷道周邊布置錨杆群,隻要鋪杆間距足夠小,各個錯杆形成的壓應力圓錐體將相互交錯,就能在岩體中形成一個均勻的壓縮帶,即承壓拱,這個承壓拱可以承受其上部破碎岩石施加的徑向荷載。在承壓拱內的岩石徑向及切向均受壓,處於三向應力狀態,其圍岩強度得到提高,支撐能力也相應加大。
缺點:一般不能作為準確的定量設計。
(4) 最大水平應力理論
機理:礦井岩層的水平應力通常大於垂直應力,水平應力具有明顯的方向性。在最大水平應力作用下,頂底板岩層易於發生剪切破壞,出現錯動與鬆動而膨脹造成圍岩變形,錨杆的作用即是約束其沿軸向岩層膨脹和垂直於軸向的岩層剪切錯動。
缺點:直觀性較差。
一、金屬錨杆類型
機械式錨杆
管縫式錨杆
粘結式錨杆
(1)機械式錨杆
(2)管縫式錨杆
(3)粘結式錨杆
高強錨杆
國外高強錨杆
二、錨固劑
我國煤礦中主要使用的錨固劑是樹脂和快硬水泥兩種類型。
這兩種類型的錨固劑在如下幾個方麵的性能具有十分顯著的差別
樹脂錨固劑
(1)固化時間
(2)不同時期的抗壓強度
(3)錨固力
(4)可靠性
三、托梁及護網
托梁
護網
鋼(鐵)絲網
鋼筋網
塑料、聚脂網
四、錨杆鑽機、鑽頭鑽杆
液壓錨杆鑽機
風動錨杆鑽機
鑽頭鑽杆
五、快速安裝器
開槽銷釘式快速安裝器的安裝過程
六、小孔徑預應力錨索加強支護
注水泥漿及樹脂膠泥錨固
用普通樹脂藥卷加長錨固
七、現場監測
巷道表麵收斂
圍岩深部位移
錨杆的受力
頂板下沉量
頂板錨固區內力的離層值
頂板錨杆受力的大小及分布
測力錨杆
測力錨杆的組成
安裝測力錨杆的目的
頂板離層指示儀
離層指示儀的組成
安裝離層指示儀的目的
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