整体耦合高位让均压锚网支护技术

1、整体耦合高位让均压锚网支护技术整体耦合高位让均压锚网支护技术整体耦合高位让均压锚网支护技术整体耦合高位让均压锚网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1.支护现状支护现状2.深井巷道整体耦合让均压支护理念深井巷道整体耦合让均压支护理念3.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4. 结论结论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

2、加固理论：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深井高应力深井高应力采深大采深大采高大采高大煤层具有冲击性煤层具有冲击性顺槽煤柱设计顺槽煤柱设计-小煤柱设计小煤柱设计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

3、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，甚至冒顶。锚索大量破断导致围岩破坏严重，变形量大，甚至

4、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500吨吨. 整

5、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让均压理念深井巷道整体耦合让均压理念v耦合让压概念耦合让压概念v整体耦合让均压设计理念整体耦合让均压设计理念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耦合让压概念耦合让压概念定义：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

6、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。耦合让压基本点：耦合让压基本点：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围岩表面位移满足围岩稳定性要求围岩表面位移满足围岩稳定性要求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

7、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

8、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0501001502002503003504004505000501001502002

9、50300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）

10、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05

11、0100150200250300350400450500050100150200250300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（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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、性 支护系统耦合让均压工况点的设计支护系统耦合让均压工况点的设计v耦合高位让均压工况点的概念耦合高位让均压工况点的概念v耦合高位让均压工况点耦合高位让均压工况点v锚杆（索）的安装载荷，支护系统的支护锚杆（索）的安装载荷，支护系统的支护强度，围岩表面变形大小（支护系统协调强度，围岩表面变形大小（支护系统协调变形量），锚杆（索）的长度是相互关联变形量），锚杆（索）的长度是相互关联的参数。任何一个参数的变化都会引起其的参数。任何一个参数的变化都会引起其他参数的变化。巷道支护的效果是这四个他参数的变化。巷道支护的效果是这四个参数的函数。这四个支护参数的统称定义参数的函数。这四个支护参数的统称定义为耦合

17、高位让均压工况点。为耦合高位让均压工况点。v动态耦合高位让均压工况点动态耦合高位让均压工况点v极限耦合高位让均压工况点极限耦合高位让均压工况点支护系统耦合让均压工况点的设计支护系统耦合让均压工况点的设计v围岩破坏变形和应力围岩破坏变形和应力v弹性变形和弹性支护弹性变形和弹性支护v弹塑性变形和弹塑性支护弹塑性变形和弹塑性支护支护系统耦合让均压工况点的设计支护系统耦合让均压工况点的设计v弹性变形和弹性支护弹性变形和弹性支护v计算埋藏深度在400v计算埋藏深度达到600米v计算埋藏深度达到800米v计算埋藏深度达到1000米 cos )sin1 (cpza支护系统耦合让均压工况点的设计支护系统耦合让

18、均压工况点的设计v弹塑性支护设计准则和弹塑性设计弹塑性支护设计准则和弹塑性设计v围岩松散区和塑性区围岩松散区和塑性区v无支护围岩塑性区和松散区的确定无支护围岩塑性区和松散区的确定sin2sin100cotcot)sin1 (ccrRzsin2sin10sin11 RR支护系统耦合让均压工况点的设计支护系统耦合让均压工况点的设计v有支护围岩塑性区和松散区的确定有支护围岩塑性区和松散区的确定sin1sin200a cot cos )sin1 ( cot Rrcccpzsin2sin10sin11 RR支护系统耦合让均压工况点的设计支护系统耦合让均压工况点的设计v有支护围岩塑性区有支护围岩塑性区支护系统耦合让均压工