巷道锚杆支护技术

1、巷道锚杆支护技术巷道锚杆支护技术巷道锚杆支护技术巷道锚杆支护技术王亚杰王亚杰(博士博士)捷马公司美国总部副总裁捷马公司美国总部副总裁捷马捷马(济宁济宁)矿山支护产品有限公司总经理矿山支护产品有限公司总经理目录目录支护现状支护现状支护设计支护设计-巷道整体耦合让均压支护理念巷道整体耦合让均压支护理念支护产品类型，设计，制造和产品质量支护产品类型，设计，制造和产品质量4. 现场安装，检测和质量保证现场安装，检测和质量保证锚网支护理论和实践现状锚网支护理论和实践现状v锚网支护理念锚网支护理念组合梁组合梁平衡拱平衡拱松散破碎圈松散破碎圈摩尔摩尔-库伦加固理论：粘结力，内摩擦角，改变应力状态（库伦加固理

2、论：粘结力，内摩擦角，改变应力状态（2-3）v应用和存在的问题应用和存在的问题只注重锚杆长度只注重锚杆长度强度问题强度问题安装载荷几乎被忽略安装载荷几乎被忽略围岩变形和锚杆锚索变形耦合匹配问题围岩变形和锚杆锚索变形耦合匹配问题锚杆锚索耦合变形匹配问题锚杆锚索耦合变形匹配问题冲击破坏：动压问题冲击破坏：动压问题锚网支护理论和实践现状锚网支护理论和实践现状v锚网（索）支护设计四维工况点锚网（索）支护设计四维工况点支护强度支护强度锚杆（索）延伸率锚杆（索）延伸率锚杆（索）长度锚杆（索）长度锚杆（索）安装载荷锚杆（索）安装载荷v产品设计配套产品设计配套表面支表面支-配套托盘配套托盘表面护表面护-网，护

3、顶（帮）带，钢筋梯等网，护顶（帮）带，钢筋梯等螺母螺母钻孔钻孔锚固剂锚固剂v施工工艺配套施工工艺配套工艺过程：打孔，装锚固剂，工艺过程：打孔，装锚固剂，装锚杆，搅拌树脂，上紧螺母装锚杆，搅拌树脂，上紧螺母。v锚网（锁）施工要素锚网（锁）施工要素安装载荷安装载荷拉拔力拉拔力锚网支护理论和实践现状锚网支护理论和实践现状v深井，高应力和软岩深井，高应力和软岩采深大采深大动压影响动压影响-动应力动应力煤层具有冲击性煤层具有冲击性-冲击载荷冲击载荷顺槽煤柱设计顺槽煤柱设计-两巷同掘沿空留巷，两巷分掘沿空掘巷两巷同掘沿空留巷，两巷分掘沿空掘巷v问题问题巷道支护效果差，围岩变形量大，围岩变形呈流变状态。锚杆

4、从安巷道支护效果差，围岩变形量大，围岩变形呈流变状态。锚杆从安装到巷道变形破坏受力小，无破断现象，锚杆随围岩变形而整体外装到巷道变形破坏受力小，无破断现象，锚杆随围岩变形而整体外移。需要经过多次翻修，严重时返修后采取注浆措施和重新架设金移。需要经过多次翻修，严重时返修后采取注浆措施和重新架设金属属U-型钢棚子。型钢棚子。U-型钢从型钢从U-29加大到加大到U-36，但仍然很难支护住顶板。，但仍然很难支护住顶板。围岩变形破坏严重，支护产品受力大，破断严重。需要补打大量锚围岩变形破坏严重，支护产品受力大，破断严重。需要补打大量锚杆进行巷道维修。杆进行巷道维修。锚索大量破断导致围岩破坏严重，变形量大

5、，甚至冒顶。锚索大量破断导致围岩破坏严重，变形量大，甚至冒顶。冲击破坏：在有冲击地压的矿井，瞬时冲击导致支护系统破坏造成冲击破坏：在有冲击地压的矿井，瞬时冲击导致支护系统破坏造成围岩处于无支护状态，围岩发生整体位移甚至冒顶。围岩处于无支护状态，围岩发生整体位移甚至冒顶。支护现状支护现状v支护理念支护理念二次支护：二次支护：提高支护强度提高支护强度-刚性支护刚性支护v锚杆的直径：锚杆的直径：20mm-25mm,v钢材：钢材：235Mpa-600Mpa。v单根锚杆的承载能力：单根锚杆的承载能力：40吨。吨。v锚索的直径：锚索的直径：15mm-25mm. v锚索承载能力：锚索承载能力：27吨吨-60

6、吨。吨。v每米巷道的支护强度：超过每米巷道的支护强度：超过400吨吨. 整体耦合让均压支护理念整体耦合让均压支护理念深井巷道整体耦合高位让均压理念深井巷道整体耦合高位让均压理念v耦合高位让压概念耦合高位让压概念v整体耦合高位让均压设计理念整体耦合高位让均压设计理念v整体耦合让均压参数和确定方整体耦合让均压参数和确定方法法深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念v耦合高位让均压概念耦合高位让均压概念定义：定义：在保证围岩稳定的前提下，采用高安装应力控制围岩早期变形在保证围岩稳定的前提下，采用高安装应力控制围岩早期变形的离层。高位控制让压允许围岩有一定变形达到支护体和围岩的离层。高位控

7、制让压允许围岩有一定变形达到支护体和围岩间应力耦合，变形耦合。从而实现用较小的支护强度取得较好间应力耦合，变形耦合。从而实现用较小的支护强度取得较好的支护效果。的支护效果。耦合高位让均压基本点：耦合高位让均压基本点：v安装载荷安装载荷 v围岩应力围岩应力-支护体载荷耦合支护体载荷耦合v围岩变形围岩变形-支护体变形能力耦合支护体变形能力耦合v支护范围支护范围-锚杆（索）长度锚杆（索）长度深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念v整体耦合让均压设计理念整体耦合让均压设计理念整体耦合让均压定义：整体耦合让均压定义：个体支护体和围岩间的耦合（让个体支护体和围岩间的耦合（让压），支护体和支护

8、体之间的耦合（均压）压），支护体和支护体之间的耦合（均压） 整体耦合让均压内容整体耦合让均压内容v锚杆系统和围岩耦合锚杆系统和围岩耦合v锚索系统和围岩耦合锚索系统和围岩耦合v锚杆间的耦合均压锚杆间的耦合均压v锚杆（索）长度锚杆（索）长度v锚杆和锚索的耦合均压分配锚杆和锚索的耦合均压分配延伸率：锚杆的延伸率远大于锚索的延伸率延伸率：锚杆的延伸率远大于锚索的延伸率承载能力：锚杆的承载能力远小于锚索的承载能力承载能力：锚杆的承载能力远小于锚索的承载能力支护范围：锚索长度一般来说大于锚杆长度。支护范围：锚索长度一般来说大于锚杆长度。深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念v整体耦合让均压四

9、维工况点整体耦合让均压四维工况点四维工况点：四维工况点：支护强度，锚杆（索）延伸率，锚杆支护强度，锚杆（索）延伸率，锚杆（索）长度，锚杆（索）安装载荷（索）长度，锚杆（索）安装载荷动态四维工况点动态四维工况点最大四维工况点最大四维工况点深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念v整体耦合让均压参数和确定方法整体耦合让均压参数和确定方法安装载荷安装载荷v作用作用压实浮岩，浮煤，金属网，钢带压实浮岩，浮煤，金属网，钢带防止顶板离层防止顶板离层减少消除拉应力区减少消除拉应力区保证锚杆的设计性能保证锚杆的设计性能加固梁（拱）效应加固梁（拱）效应v大小和范围大小和范围岩石巷道岩石巷道4吨吨全煤

10、巷道全煤巷道4-8吨吨深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念v整体耦合让均压参数和确定方法整体耦合让均压参数和确定方法最小支护强度（应力载荷耦合）和最小延伸最小支护强度（应力载荷耦合）和最小延伸长度（变形耦合）长度（变形耦合）v耦合工况点耦合工况点支护体和围岩间的耦合支护体和围岩间的耦合v目前锚杆的工作状态和存在的问题目前锚杆的工作状态和存在的问题v耦合让均压锚杆耦合让均压锚杆050100150200250300350400450500050100150200250300顶板位移(mm)支护强度(t/m)围岩应力和变形特性曲线锚杆支护系统的特性曲线ABC深井巷道整体耦合让均压理念

11、深井巷道整体耦合让均压理念050100150200250300350400450500050100150200250300顶板位移(mm)支护强度(t/m)围岩应力和变形特性曲线ABC普通高强高强让压均压工况点深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念v整体耦合让均压参数和确定方法整体耦合让均压参数和确定方法最小支护强度（应力载荷耦合）和最小延伸最小支护强度（应力载荷耦合）和最小延伸长度（变形耦合）长度（变形耦合）v耦合工况点耦合工况点支护体和围岩间的耦合支护体和围岩间的耦合v目前锚杆的工作状态和存在的问题目前锚杆的工作状态和存在的

12、问题v耦合让均压锚杆耦合让均压锚杆耦合让压元件的参数和确定耦合让压元件的参数和确定v耦合让均压点耦合让均压点v最大耦合让均压让压距离最大耦合让均压让压距离v耦合让均压稳定性耦合让均压稳定性深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念050100150200250300350400450500050100150200250300顶板位移(mm)支护强度(t/m)围岩应力和变形特性曲线ABC普通高强高强让压均压工况点深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念v整体耦合让均压参数和确定方法整体耦合让均压参数和确定方法最小支护强度（

13、应力载荷耦合）和最小延伸最小支护强度（应力载荷耦合）和最小延伸长度（变形耦合）长度（变形耦合）v耦合工况点耦合工况点支护体和围岩间的耦合支护体和围岩间的耦合v目前锚杆的工作状态和存在的问题目前锚杆的工作状态和存在的问题v耦合让均压锚杆耦合让均压锚杆耦合让压元件的参数和确定耦合让压元件的参数和确定v耦合让均压点耦合让均压点v最大耦合让均压让压距离最大耦合让均压让压距离v耦合让均压稳定性耦合让均压稳定性支护体间的耦合支护体间的耦合深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念v整体耦合让均压参数和确定方法整体耦合让均压参数和确定方法支护体间的耦合支护体间的耦合v锚杆间耦合均压锚杆间耦合均压v

14、锚杆锚杆-锚索间耦合均压锚索间耦合均压深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念v整体耦合让均压参数和确定方法整体耦合让均压参数和确定方法支护体间的耦合支护体间的耦合v锚杆间耦合均压锚杆间耦合均压v锚杆锚杆-锚索间耦合均压锚索间耦合均压实验室拉拔实验室拉拔现场实际应用出现的情况现场实际应用出现的情况深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念v整体耦合让均压参数和确定方法整体耦合让均压参数和确定方法深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念v整体耦合让均压参数和确定方法整体耦合让均压参数和确定方法深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念v整体耦合让均压参

15、数和确定方法整体耦合让均压参数和确定方法深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念v整体耦合让均压参数和确定方法整体耦合让均压参数和确定方法支护体间的耦合支护体间的耦合v锚杆间耦合均压锚杆间耦合均压v锚杆锚杆-锚索间耦合均压锚索间耦合均压实验室拉拔实验室拉拔现场实际应用出现的情况现场实际应用出现的情况耦合让均压锚索耦合让均压锚索-锚杆锚索耦合锚杆锚索耦合深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念v整体耦合让均压参数和确定方法整体耦合让均压参数和确定方法深井巷道整体耦合让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念v整体耦合让均压参数和确定方法整体耦合让均压参数和确定方法整体耦合让均压

16、支护技术的实践整体耦合让均压支护技术的实践v安装载荷安装载荷v作用作用压实浮岩，浮煤，金属网，钢带压实浮岩，浮煤，金属网，钢带防止顶板离层防止顶板离层减少消除拉应力区减少消除拉应力区加固梁（拱）效应加固梁（拱）效应v大小和范围大小和范围岩石巷道岩石巷道4吨吨全煤巷道全煤巷道4-8吨吨v实现实现v检测检测整体耦合让均压支护技术的实践整体耦合让均压支护技术的实践v安装载荷安装载荷v作用作用压实浮岩，浮煤，金属网，钢带压实浮岩，浮煤，金属网，钢带防止顶板离层防止顶板离层减少消除拉应力区减少消除拉应力区加固梁（拱）效应加固梁（拱）效应v大小和范围大小和范围岩石巷道岩石巷道4吨吨全煤巷道全煤巷道4-8吨

17、吨v实现实现v检测检测综合耦合让均压支护技术的实践综合耦合让均压支护技术的实践v表面支护表面支护 综合耦合让均压支护技术的实践综合耦合让均压支护技术的实践v产品配套和质量产品配套和质量 综合耦合让均压支护技术的实践综合耦合让均压支护技术的实践v让均压耦合装置和参数让均压耦合装置和参数设计质量稳定性 综合耦合让均压支护技术的实践综合耦合让均压支护技术的实践v冲击地压控制冲击地压控制让压距离灵敏度相应设计和产品 综合耦合让均压支护技术的实践综合耦合让均压支护技术的实践测站离面距离（m）测点动压跳跃离层量（测点动压跳跃离层量（mm）#5#6#7#9#10#11平均0-101509512091*108

18、112.810-200350006416.520-3029500381002130-40024000*44071151000*19.2总跳跃离层250219130129*172180总离层250303161233*312251.8总跳跃离层/总离层100%72%80%55%*55%71.5%备注*是指没观测数据或数据没意思综合耦合让均压支护技术的实践综合耦合让均压支护技术的实践v冲击地压控制冲击地压控制让压距离灵敏度相应设计和产品v让压点v强度v钢材 支护产品类型，设计，制造和产品质量支护产品类型，设计，制造和产品质量v支护产品类型支护产品类型v整体耦合让均压载荷显示锚杆（锁）整体耦合让均压载荷显示锚杆（锁）v载荷显示锚杆载荷显示锚杆v鸟窝锚索鸟窝锚索v阻尼螺母阻尼螺母v蛇形锚杆蛇形锚杆v支护产品设计