礦壓控制及沖擊地壓防治

1、礦壓控制及沖擊地壓防治豐建榮 博原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院8/30/20221太原理工大學(xué)一 巷道圍巖壓力的概念二 巷道支護(hù)及其材料三 錨桿支護(hù)技術(shù)8/30/20222太原理工大學(xué)一 巷道圍巖壓力的概念（一）巷道圍巖壓力地下巖體在開(kāi)挖以前，由于自重和構(gòu)造所引起的應(yīng)力是處于平衡狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)掘巷道或進(jìn)行回采工作時(shí)，破壞了原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài)，就會(huì)引起巖體內(nèi)部應(yīng)力的重新分布。表現(xiàn)為巷硐周?chē)?、巖體產(chǎn)生移動(dòng)、變形甚至破壞，直到煤、巖體內(nèi)部形成一個(gè)新的應(yīng)力平衡狀態(tài)為止。在此過(guò)程中，巷道本身或安設(shè)在其中的支護(hù)物會(huì)受到各種力的作用。這種由于在地下煤巖中進(jìn)行采掘活動(dòng)而在井巷、硐室及回采工作面

2、周?chē)骸r體中和其中的支護(hù)物上所引起的力，就叫做“礦山壓力”。8/30/20223太原理工大學(xué)一 巷道圍巖壓力的概念在礦山壓力的作用下，會(huì)引起各種力學(xué)現(xiàn)象，如頂板下沉，底板臌起，巷道變形后斷面縮小，巖體破壞散離甚至大面積冒落，煤被壓松產(chǎn)生片邦或突然拋出，支架?chē)?yán)重變形或損壞，充填物被壓縮，以及大量巖層移動(dòng)地表塌陷等等。這些由于礦山壓力作用，使圍巖、煤體和各種人工支護(hù)物產(chǎn)生的種種力學(xué)現(xiàn)象，統(tǒng)稱(chēng)為“礦山壓力顯現(xiàn)”。圍巖膨脹、崩解體積增大而施加于支護(hù)上的壓力，稱(chēng)為膨脹壓力。膨脹壓力與變形壓力的基本區(qū)別在于它是由吸水膨脹而引起的。從現(xiàn)象上看，屬于變形壓力范疇，但兩者的變形機(jī)制截然不同，前者是指與水發(fā)生物

3、理化學(xué)反應(yīng)，后者主要是圍巖應(yīng)力與結(jié)構(gòu)效應(yīng)。 8/30/20224太原理工大學(xué)8/30/20225太原理工大學(xué)8/30/20226太原理工大學(xué)8/30/20227太原理工大學(xué)一 巷道圍巖壓力的概念（二）影響巷道圍巖壓力的地質(zhì)因素影響圍巖壓力的因素很多，通常可分為地質(zhì)、開(kāi)采和支護(hù)等類(lèi)，影響圍巖壓力的地質(zhì)因素有：原巖應(yīng)力狀態(tài)、圍巖力學(xué)性質(zhì)及巖體結(jié)構(gòu)等。(1)原巖應(yīng)力狀態(tài)原巖應(yīng)力是引起圍巖變形、破壞的基本作用力。原巖應(yīng)力隨開(kāi)采深度的增加而增長(zhǎng)。所以，隨采深的增加，巷道圍巖壓力會(huì)明顯增長(zhǎng)。原巖體中主應(yīng)力的大小和方向不同，對(duì)巷道的影響作用不同，也直接影響到圍巖壓力。(2)圍巖力學(xué)性質(zhì)圍巖力學(xué)性質(zhì)是指它的強(qiáng)

4、度(包括抗壓、抗拉、抗剪等各種強(qiáng)度和粘聚力c、內(nèi)摩擦角等值)和變形性質(zhì)及其它力學(xué)屬性。不言而喻，強(qiáng)度小的巖體，圍巖壓力必然大，反之亦然。C、值大的巖體，其圍巖壓力小，反之亦然。其中的影響要較c大。巖體的變形性質(zhì)是指它的彈性、塑性和粘性。巖體的塑性變形和粘性流動(dòng)是影響圍巖壓力大小的重要因素，許多圍巖壓力較大的巷道，常常是由它引起的。 8/30/20228太原理工大學(xué)一 巷道圍巖壓力的概念(3)巖體結(jié)構(gòu)當(dāng)結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度遠(yuǎn)小于結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度時(shí)，結(jié)構(gòu)對(duì)圍巖壓力的影響極大。通常巖體破壞首先從弱面開(kāi)始，這是圍巖壓力在節(jié)理和層理等弱面發(fā)育區(qū)、破壞帶、斷層和褶皺區(qū)顯現(xiàn)強(qiáng)烈的重要原因。由于層狀巖體具有定向弱面，所以層狀

5、巖體的走向和傾角也與圍巖壓力密切相關(guān)。如果巖層走向與巷道軸向平行或夾角很小，則巖體結(jié)構(gòu)容易與巷道軸線(xiàn)形成不穩(wěn)定的松動(dòng)體，因而圍巖壓力大。水平巖層沿巷道側(cè)幫的穩(wěn)定性較好，因而幫壓較小，而頂壓較大。(4)膨脹壓力的影響因素影響膨脹壓力的因素主要有巖石的組成與膠結(jié)狀態(tài)，物理化學(xué)性質(zhì)，圍巖中水分的補(bǔ)給狀況，水與巖石的接觸條件，支護(hù)和充填層的可塑性等。8/30/20229太原理工大學(xué)沖擊地壓的分析與預(yù)防技術(shù)沖擊地壓是井巷或工作面周?chē)拿簬r體由于變形能的釋放而產(chǎn)生的一種以突然、急劇、猛烈的破壞為特征的動(dòng)力現(xiàn)象。 沖擊地壓的特點(diǎn)： 1 一般沒(méi)有明顯的預(yù)兆，難于事先確定發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)和沖擊強(qiáng)度；2 發(fā)生過(guò)程

6、短暫，伴隨巨大聲響和強(qiáng)烈震動(dòng)；3 破壞性很大，有時(shí)出現(xiàn)人員傷亡。 8/30/202210太原理工大學(xué)沖擊地壓的分析與預(yù)防技術(shù)產(chǎn)生的條件1近代構(gòu)造活動(dòng)山體內(nèi)地應(yīng)力較高，巖體內(nèi)儲(chǔ)存著很大的應(yīng)變能，當(dāng)該部分能量超過(guò)了硬巖石自身的強(qiáng)度時(shí)；2圍巖堅(jiān)硬新鮮完整，裂隙極少或僅有隱裂隙，且具有較高的脆性和彈性，能夠儲(chǔ)存能量，而其變形特性屬于脆性破壞類(lèi)型，當(dāng)應(yīng)力解除后，回彈變形很小;3埋深較大(一般埋藏深度多大于200m)且遠(yuǎn)離溝谷切割的卸荷裂隙帶；4地下水較少，巖體干燥;5開(kāi)挖斷面形狀不規(guī)則，大型洞室群岔洞較多的地下工程，或斷面變化造成局部應(yīng)力集中的地帶。8/30/202211太原理工大學(xué)沖擊地壓的分析與預(yù)防

7、技術(shù)防治措施分為兩大類(lèi)：一是防范措施；二是解危措施。 防范措施：開(kāi)采保護(hù)層；盡量少留煤柱和避免孤島開(kāi)采；巷道布置盡量將主要巷道和硐室布置在底板巖層中；回采巷道采用大斷面掘進(jìn)，盡可能避免巷道多處交岔；加強(qiáng)頂板管理；煤層預(yù)注水，降低煤體的彈性和強(qiáng)度。解危措施：卸載鉆孔；卸載爆破；誘發(fā)爆破；煤層高壓注水。8/30/202212太原理工大學(xué)沖擊地壓的分析與預(yù)防技術(shù)預(yù)防及處理采取積極主動(dòng)的預(yù)防措施和強(qiáng)有力的施工支護(hù)，確保巖爆地段的施工安全，將巖爆發(fā)生的可能性及巖爆的危害降到最低。在高應(yīng)力地段施工中可采用以下技術(shù)措施：1在施工前，針對(duì)已有勘測(cè)資料，首先進(jìn)行概念模型建模及數(shù)學(xué)模型建模工作，通過(guò)三維有限元數(shù)值

8、運(yùn)算、反演分析以及對(duì)隧道不同開(kāi)挖工序的模擬，初步確定施工區(qū)域地應(yīng)力的數(shù)量級(jí)以及施工過(guò)程中哪些部位及里程容易出現(xiàn)巖爆現(xiàn)象，優(yōu)化施工開(kāi)挖和支護(hù)順序，為施工中巖爆的防治提供初步的理論依據(jù)。8/30/202213太原理工大學(xué)沖擊地壓的分析與預(yù)防技術(shù)2在施工過(guò)程中，加強(qiáng)超前地質(zhì)探測(cè)，預(yù)報(bào)巖爆發(fā)生的可能性及地應(yīng)力的大小。采用上述超前鉆探、聲反射、地溫探測(cè)方法，同時(shí)利用隧道內(nèi)地質(zhì)編錄觀(guān)察巖石特性，將幾種方法綜合運(yùn)用判斷可能發(fā)生巖爆高地應(yīng)力的范圍。3打設(shè)超前鉆孔轉(zhuǎn)移隧道掌子面的高地應(yīng)力或注水降低圍巖表面張力超前鉆孔可以利用鉆探孔，在掌子面上利用地質(zhì)鉆機(jī)或液壓鉆孔臺(tái)車(chē)打設(shè)超前鉆孔，鉆孔直徑為45mm，每循環(huán)可布

9、置48個(gè)孔，深度510m，必要時(shí)也可以打設(shè)部分徑向應(yīng)力釋放孔，鉆孔方向應(yīng)垂直巖面，間距數(shù)十厘米，深度13m不等。必要時(shí)，若預(yù)測(cè)到的地應(yīng)力較高，可在超前探孔中進(jìn)行松動(dòng)爆破或?qū)⑼暾麕r體用小炮震裂，或向孔內(nèi)壓水，以避免應(yīng)力集中現(xiàn)象的出現(xiàn)。8/30/202214太原理工大學(xué)沖擊地壓的分析與預(yù)防技術(shù)4在施工中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)工作，通過(guò)對(duì)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察、通過(guò)對(duì)輔助洞拱頂下沉、兩維收斂以及錨桿測(cè)力計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)讀數(shù)的變化，可以定量化地預(yù)測(cè)滯后發(fā)生的深部沖擊型巖爆，用于指導(dǎo)開(kāi)挖和支護(hù)的施工，以確保安全。5在開(kāi)挖過(guò)程中采用“短進(jìn)尺、多循環(huán)”，同時(shí)利用光面爆破技術(shù)，嚴(yán)格控制用藥量，以盡可能減少爆破對(duì)圍巖的影響

10、并使開(kāi)挖斷面盡可能規(guī)則，減小局部應(yīng)力集中發(fā)生的可能性。在巖爆地段的開(kāi)挖進(jìn)尺嚴(yán)格控制在2.5m以?xún)?nèi)。8/30/202215太原理工大學(xué)沖擊地壓的分析與預(yù)防技術(shù)6加強(qiáng)施工支護(hù)工作支護(hù)的方法是在爆破后立即向拱部及側(cè)壁噴射鋼纖維或塑料纖維混凝土，再加設(shè)錨桿及鋼筋網(wǎng)。必要時(shí)還要架設(shè)鋼拱架和打設(shè)超前錨桿進(jìn)行支護(hù)。襯砌工作要緊跟開(kāi)挖工序進(jìn)行，以盡可能減少巖層暴露的時(shí)間，減少巖爆的發(fā)生和確保人身安全，必要時(shí)可采取跳段襯砌。同時(shí)應(yīng)準(zhǔn)備好臨時(shí)鋼木排架等，在聽(tīng)到爆裂響聲后，立即進(jìn)行支護(hù)，以防發(fā)生事故。7對(duì)發(fā)生巖爆的地段，可采取在巖壁切槽的方法來(lái)釋放應(yīng)力。以降低巖爆的強(qiáng)度。8在巖爆地段施工對(duì)人員和設(shè)備進(jìn)行必要的防護(hù)，

11、以保證施工安全。8/30/202216太原理工大學(xué)一 巷道圍巖壓力的概念（三）巷道礦壓控制原理巷道中的礦壓顯現(xiàn)是客觀(guān)的自然現(xiàn)象，除了一些特殊情況外，在采掘過(guò)程中企圖完全消除這種現(xiàn)象是不可能的。然而在掌握巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上，以巖石力學(xué)理論為指導(dǎo)，有可能在不同程度上減輕礦壓顯現(xiàn)對(duì)巷道的危害，從而達(dá)到安全生產(chǎn)和取得較好技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的目的，這是巷道礦壓控制的基本任務(wù)。 8/30/202217太原理工大學(xué)一 巷道圍巖壓力的概念巷道礦壓控制的三類(lèi)方法及途徑：第一類(lèi)：巷道保護(hù) 第二類(lèi)：巷道支護(hù)第三類(lèi)：巷道維護(hù)（維修） 目前所采用的各種礦壓控制方法，從對(duì)付礦壓的原理來(lái)看包括： “抗壓”、“讓壓”、“躲壓

12、”、“移壓”等幾種 。8/30/202218太原理工大學(xué)巷道礦壓控制基本原理及途徑控制方法基本原理具體措施舉例主要優(yōu)缺點(diǎn)抵抗礦壓（抗壓）提高支架的支撐能力或支護(hù)密度，用加強(qiáng)支護(hù)的手段去抑制或減少?lài)鷰r移動(dòng)，增強(qiáng)巷道抗變形能力以對(duì)付礦壓的作用1.增大型鋼重量，提高支架承載能力2.增加支護(hù)密度3.充填支架背后空間巷道布置地點(diǎn)及掘進(jìn)時(shí)間可不受限制，但為此要消耗大量支護(hù)材料，支護(hù)勞動(dòng)量大，使開(kāi)采費(fèi)用大幅度提高忍讓礦壓（讓壓）在采用適當(dāng)支護(hù)措施和保持支架本身不遭受?chē)?yán)重破前提下，容忍圍巖產(chǎn)生一定變形，以釋放掉一些能量（也稱(chēng)應(yīng)力釋放）1.采用有一定工作阻力的大可縮支架2.為巷道受壓收縮預(yù)留備用斷面3.容忍巷道

13、底鼓然后進(jìn)行機(jī)械化起底可在一定程度上利用圍巖自承力，減輕支架受載，應(yīng)用得當(dāng)可實(shí)現(xiàn)無(wú)維修護(hù)巷，對(duì)生產(chǎn)極為有利，但會(huì)增加支架結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性或多支出掘進(jìn)與起底費(fèi)用躲避礦壓（躲壓）將巷道布置在應(yīng)力經(jīng)重新分布后巖體已處于卸載狀態(tài)的天然低應(yīng)力區(qū)，從時(shí)間上和空間上躲開(kāi)高壓力的作用1.在煤體邊緣或煤體下放的低壓區(qū)內(nèi)布置巷道2.錯(cuò)過(guò)高壓作用的時(shí)間，等壓力充分穩(wěn)定后再掘巷可在不同程度上減輕巷道受壓，有利于支護(hù)工作，但有時(shí)要多開(kāi)一些輔助巷道（如聯(lián)絡(luò)眼等），或要求延遲掘進(jìn)時(shí)間，不利于采掘接替工作轉(zhuǎn)移礦壓（移壓）通過(guò)人為方法使巷道圍巖受到松動(dòng)，形成卸載槽孔或其他形式的卸載空間，迫使載荷轉(zhuǎn)移到離巷道較遠(yuǎn)的地點(diǎn)，達(dá)到減輕巷道

14、受壓的目的1.在巷道或底板中形成卸載槽孔2.寬面掘進(jìn)或在巷旁故意留出卸載空間3.用跨采工作面使巷道得到卸載巷道布置地點(diǎn)及掘進(jìn)時(shí)間可不受限制，但要增加與采用卸載措施有關(guān)的額外費(fèi)用8/30/202219太原理工大學(xué)二 巷道支護(hù)及其材料傳統(tǒng)的巷道支護(hù)有木支護(hù)、料石及混凝土砌碹、礦工鋼支護(hù)、U型鋼支護(hù)。目前，廣泛采用的有錨桿支護(hù)以及噴射混凝土支護(hù)。一）木材支架 二）料石和混凝土砌碹料石支護(hù)的基本形狀 8/30/202220太原理工大學(xué)二 巷道支護(hù)及其材料三）金屬支架 ：承載能力大，可多次復(fù)用，儲(chǔ)運(yùn)方便，安裝容易及迅速等優(yōu)點(diǎn) 。礦用工字鋼剛性支架 微拱形剛性金屬支架 礦用工字鋼梯形可縮性支架U型鋼拱形可

15、縮性支架 U型鋼梯形可縮性支架 四）錨桿支護(hù)8/30/202221太原理工大學(xué)金屬支架 8/30/202222太原理工大學(xué)二 巷道支護(hù)及其材料五）噴射混凝土支護(hù)噴射混凝土支護(hù)是用噴射機(jī)將混凝土混合物噴射在巖石表面上硬化而成的一種支護(hù)。先將砂、石過(guò)篩，按配合比和水泥一同送入攪拌機(jī)內(nèi)攪拌，然后用礦車(chē)將拌合料運(yùn)送至工作面，經(jīng)上料機(jī)裝入以壓縮空氣為動(dòng)力的噴射機(jī)，在經(jīng)輸料管吹送到噴頭處與水混合后噴射在巖面上。六）錨噴支護(hù)錨桿和噴射混凝土雖各有優(yōu)點(diǎn)，但也都有不足之處。錨噴聯(lián)合支護(hù)，恰能做到使二者取長(zhǎng)補(bǔ)短，互為補(bǔ)充，是一種性能更好的支護(hù)形式。錨桿與其穿過(guò)的巖體形成承載加固拱，噴射混凝土的作用則在于封閉圍巖，

16、防止風(fēng)化剝落，和圍巖結(jié)合在一起，對(duì)錨桿間的表面巖石起支護(hù)作用。 8/30/202223太原理工大學(xué)三 錨桿支護(hù)技術(shù)8/30/202224太原理工大學(xué)主 要 內(nèi) 容0 錨桿支護(hù)發(fā)展1 錨桿支護(hù)理論2 錨桿支護(hù)體系3 設(shè)計(jì)方法4施工5 監(jiān)測(cè)8/30/202225太原理工大學(xué)0 我國(guó)煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程（1）起步階段（80年代中后期）（2）攻關(guān)階段（19911995年）（3）引進(jìn)和消化階段（19961997年）（4）推廣和提高階段（1998年至今）2.煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的沿革 起步階段主要進(jìn)行一些基礎(chǔ)性的研究和試驗(yàn)錨桿支護(hù)理論、錨桿支護(hù)材料、施工機(jī)具與巖石巷道相同沒(méi)有合理的監(jiān)測(cè)儀器煤巷錨桿支護(hù)的

17、應(yīng)用主要集中在少數(shù)幾個(gè)礦區(qū) ,如徐州、新汶、淮南、西山等。 2.煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的沿革攻關(guān)階段煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)作為國(guó)家“八五”期間的重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行攻關(guān) ,取得了一大批科研成果：出現(xiàn)了中性點(diǎn)等新理論錨桿型式多樣化液壓和電動(dòng)鉆機(jī)相繼研究成功錨桿支護(hù)應(yīng)用范圍明顯擴(kuò)大。大斷面開(kāi)切眼向圍巖穩(wěn)定性差的回采巷道發(fā)展2.煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的沿革引進(jìn)和消化階段引進(jìn)國(guó)外技術(shù) ,推動(dòng)我國(guó)煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展和提高在引進(jìn)、吸收和消化的基礎(chǔ)上 ,結(jié)合我國(guó)具體情況 ,集中現(xiàn)場(chǎng)、科研院所及大專(zhuān)院校等多方面的優(yōu)勢(shì) ,經(jīng)過(guò)兩年大規(guī)模研究和試驗(yàn) ,初步形成了適合我國(guó)煤礦條件的煤巷錨桿支護(hù)成套技術(shù)2.煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的沿革推廣和提高

18、階段國(guó)內(nèi)各大礦區(qū)廣泛推廣應(yīng)用 ,取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益煤巷錨桿支護(hù)的比例已達(dá)到 30%以上 ,少數(shù)礦區(qū)已超過(guò) 80 %2.煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的沿革1 錨桿支護(hù)理論（1）懸吊理論8/30/202231太原理工大學(xué)機(jī)理：將巷道頂板較軟弱巖層懸吊在上部穩(wěn)定巖層上，以避免較軟弱巖層的破壞、失穩(wěn)和塌落，錨桿所受的拉力來(lái)自被懸吊的巖層重量。缺點(diǎn)：沒(méi)有考慮圍巖的自承能力，而且將被錨固體與原巖體分開(kāi)。適用條件：錨桿可以錨固到頂板堅(jiān)硬穩(wěn)定巖層（1）懸吊理論8/30/202232太原理工大學(xué)（1）懸吊理論8/30/202233太原理工大學(xué)（2）組合梁理論8/30/202234太原理工大學(xué)機(jī)理：將錨固范圍內(nèi)的巖層擠

19、緊，增加各巖層間的摩擦力，防止巖石沿層面滑動(dòng)，避免各巖層出現(xiàn)離層現(xiàn)象，提高其自撐能力。將巷道頂板錨固范圍內(nèi)的幾個(gè)薄巖層鎖緊成一個(gè)較厚的巖層（組合梁）。在上覆巖層載荷的作用下，這種組合厚巖層內(nèi)的最大彎曲應(yīng)變和應(yīng)力都將大大減小，組合梁的撓度亦減小。缺點(diǎn)：將錨桿作用與圍巖的自穩(wěn)作用分開(kāi)；隨著圍巖條件的變化，在頂板較破碎、連續(xù)性受到破壞時(shí)，組合梁也就不存在了。適用條件：層狀地層頂板在相當(dāng)距離內(nèi)不存在穩(wěn)定巖層，懸吊作用處于次要地位。（2）組合梁理論8/30/202235太原理工大學(xué)（3）組合拱理論8/30/202236太原理工大學(xué)機(jī)理：在破裂區(qū)中安裝預(yù)應(yīng)力錨桿時(shí)，在桿體兩端將形成圓錐形分布的壓應(yīng)力，如果

20、沿巷道周邊布置錨桿群，只要鋪桿間距足夠小，各個(gè)錯(cuò)桿形成的壓應(yīng)力圓錐體將相互交錯(cuò)，就能在巖體中形成一個(gè)均勻的壓縮帶，即承壓拱，這個(gè)承壓拱可以承受其上部破碎巖石施加的徑向荷載。在承壓拱內(nèi)的巖石徑向及切向均受壓，處于三向應(yīng)力狀態(tài)，其圍巖強(qiáng)度得到提高，支撐能力也相應(yīng)加大。缺點(diǎn)：一般不能作為準(zhǔn)確的定量設(shè)計(jì)。適用條件：頂板無(wú)穩(wěn)定巖層（3）組合拱理論8/30/202237太原理工大學(xué)（4）最大水平應(yīng)力理論8/30/202238太原理工大學(xué)機(jī)理：礦井巖層的水平應(yīng)力通常大于垂直應(yīng)力，水平應(yīng)力具有明顯的方向性。在最大水平應(yīng)力作用下，頂?shù)装鍘r層易于發(fā)生剪切破壞，出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)與松動(dòng)而膨脹造成圍巖變形，錨桿的作用即是約束其

21、沿軸向巖層膨脹和垂直于軸向的巖層剪切錯(cuò)動(dòng)。缺點(diǎn)：直觀(guān)性較差。（4）最大水平應(yīng)力理論8/30/202239太原理工大學(xué)圍巖與支護(hù)強(qiáng)度的關(guān)系隨支護(hù)強(qiáng)度增加，圍巖的極限強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度提高，圍巖殘余強(qiáng)度提高到一定程度就能保持巷道穩(wěn)定。（5）錨桿支護(hù)圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論8/30/202240太原理工大學(xué)（1）錨桿高強(qiáng)度、大直徑。破斷載荷一般在200 300kN以上，近年研究破斷載荷400kN以上的錨桿。延伸率均大于15% 錨桿直徑2022mm穩(wěn)定性較高、維護(hù)要求低、服務(wù)時(shí)間短的巷道可以采用Q235圓鋼制造2 錨桿支護(hù)體系8/30/202241太原理工大學(xué)采用左旋、無(wú)縱筋高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，等強(qiáng)（錨桿尾部螺紋部

22、分采用墩粗或熱處理、滾絲）錨桿成套：桿體、托盤(pán)（鋼板軋制，厚度根據(jù)礦壓確定）、球形墊圈（鑄鋼）、減摩墊圈（1個(gè)聚氨酯、1個(gè)鋁合金）、螺母（高強(qiáng)度、快速安裝螺帽）8/30/202242太原理工大學(xué) （2）錨固劑及錨固方式錨固劑：樹(shù)脂藥卷，一般采用凝結(jié)速度為超快與中速的樹(shù)脂藥卷配合，使用藥卷長(zhǎng)度一般350、600mm8/30/202243太原理工大學(xué)全長(zhǎng)錨固：錨桿中部受力最大；增阻速度快。具有較大的抗剪切能力。增加巖層間的法向力，阻止層間錯(cuò)動(dòng)，防止離層。在錨固范圍內(nèi)錨桿伸長(zhǎng)1mm，可產(chǎn)生1020kN的錨固力，支護(hù)剛度大。端頭錨固：類(lèi)。全長(zhǎng)或加長(zhǎng)錨固：類(lèi)錨固方式：加長(zhǎng)錨固全長(zhǎng)錨固端錨8/30/202

23、244太原理工大學(xué)（3）三徑匹配 鉆孔直徑比錨桿直徑大610mm 鉆孔直徑比樹(shù)脂藥卷大6mm左右一般鉆孔直徑29mm，錨桿直徑20、22mm，樹(shù)脂藥卷直徑23mm。錨固力與鉆孔直徑、錨桿直徑的關(guān)系8/30/202245太原理工大學(xué)（4）網(wǎng)及鋼帶網(wǎng)：采用金屬網(wǎng)、塑料網(wǎng)。嚴(yán)禁將最前排錨桿螺帽松開(kāi)或等待后壓網(wǎng)。鋼帶：鋼筋梯子梁、M型鋼帶、W型鋼帶等。要求鋼筋梯子梁采用高強(qiáng)度焊條焊接，防止開(kāi)焊。鋼帶的厚度或鋼筋直徑根據(jù)礦壓確定。8/30/202246太原理工大學(xué)（5）施工機(jī)具頂板鉆機(jī)：風(fēng)動(dòng)錨桿鉆機(jī)、液壓鉆機(jī)、鑿巖機(jī) 兩幫鉆機(jī)：強(qiáng)力煤電鉆、幫錨桿鉆機(jī)當(dāng)f8，優(yōu)先選用錨桿機(jī)；當(dāng)f 8時(shí)，宜選用鑿巖機(jī)。錨桿

24、安裝：應(yīng)采用錨桿機(jī)，嚴(yán)禁采用鑿巖機(jī)。8/30/202247太原理工大學(xué)鉆頭：合金鋼鉆頭、金剛石鉆頭在f6時(shí)，使用兩種鉆頭鉆速基本一致，而普通型鉆頭消耗費(fèi)用低，因此應(yīng)優(yōu)先選用普通型鉆頭；在6f 8時(shí)，使用金剛石鉆頭的鉆速提高4倍以上，而且費(fèi)用接近，因此應(yīng)優(yōu)先選用金剛石鉆頭。8/30/202248太原理工大學(xué)鉆桿：B19、B22六方中空合金鋼鉆桿安裝器：快速安裝器銷(xiāo)釘式安裝器快速安裝螺母8/30/202249太原理工大學(xué)（6）小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索加強(qiáng)支護(hù) 是一種主動(dòng)加強(qiáng)支護(hù) 以錨桿支護(hù)為主，以錨索為輔 樹(shù)脂錨固端加粗，鉆孔與錨索直徑不匹配 錨固在穩(wěn)定煤巖層中均可以 高應(yīng)力巷道可以采用直徑18mm的錨索

25、8/30/202250太原理工大學(xué)（7）桁架支護(hù)桁架改變頂板的應(yīng)力狀態(tài)，拉應(yīng)力將減小，甚至出現(xiàn)壓應(yīng)力；預(yù)緊力增加裂隙體間的摩擦作用，提高頂板穩(wěn)定性；提高頂板兩肩窩的抗剪切能力，防止剪切冒落。 8/30/202251太原理工大學(xué)3 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法 可歸納為三大類(lèi)，分別是工程類(lèi)比法、理論計(jì)算法、以計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。8/30/202252太原理工大學(xué) （1）工程類(lèi)比法 是一種實(shí)用的方法，在我國(guó)錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)中占主導(dǎo)地位。 在已有的大量、成功實(shí)踐的基礎(chǔ)上，根據(jù)巷道的生產(chǎn)地質(zhì)條件確定支護(hù)參數(shù)。 主要有以回采巷道圍巖穩(wěn)定性分類(lèi)為基礎(chǔ)的工程類(lèi)比法；巷道圍巖松動(dòng)圈分類(lèi)為基礎(chǔ)的工程類(lèi)比法。 以回采巷道圍巖穩(wěn)定性分類(lèi)為基礎(chǔ)的工程類(lèi)比法 8