支护课件(新材料)

支护新材料新工艺生产技术部

支护科：柳雅良支护新材料新工艺介绍集团公司近年来推广使（试）用的新材料1、煤矿井下用钢塑复合假顶网2、矿用球型锚具3、大直径锚索及配套4、大直径单体液压支柱（悬浮式）5、内注式单体液压支柱6、煤岩体加固材料7、其它支护材料（双抗网、玻璃钢锚杆）支护新材料新工艺介绍新工艺1、留小煤柱沿空掘巷锚杆支护技术2、大直径预应力钢绞线推广应用3、桁架式锚索支护技术研究与应用4、煤岩体注浆加固技术研究与应用5、长壁工作面回撤时顶板控制用柔性树脂纤维网片支护新材料1、煤矿井下用钢塑复合假顶网

煤矿井下用钢塑复合假顶网（以下简称钢塑复合网）是指以钢丝为增强材料，外包覆聚氯乙烯后，形成的一种上下交错“#”字形网状制品。特点：产品具有抗腐蚀、网带延伸率小、重量轻、柔性好、价格相对较低等特点。标准型号规定如下：JDGS+PVC4000MS表示单体网带拉断力为4000N，阻燃抗静电的煤矿的井下钢丝增强聚氯乙烯复合假顶网。支护新材料技术要求：外观：质地均匀，不得有开裂损伤、钢丝外露及其它加工缺陷。规格尺寸：单根网带宽度：（13±0.5）mm单根网带厚度：（1.5±0.1）mm网孔边长：50±2×50±2mm单根网带拉断力：不小于4000N上、下表面电阻算术平均值应于1.0×109Ω结点剥离力：不小于120N

支护新材料使用要求：

阳煤生[2009]473号文件：《关于掘进巷道防止杂散电流传导的管理规定》所有铺设轨道且采用“锚杆、锚索、金属网”支护的采区巷道、工作面顺槽巷道、系统巷等巷道在掘进过程中必须采用绝缘材料------钢塑复合网替代金属网对巷道中规定区段进行支护，形成一个隔断区，起到阻止杂散电流传导的作用。隔断区设置要求：巷道开口往里20米处设置一个隔断区，之后每100米设一个隔断区，隔断区的范围不小于5米。支护新材料2、矿用球型锚具

河南宇建矿业技术有限公司研发的“矿用球型锚索锚具”于2009年9月9日通过了河南省科技厅所组织的专家鉴定，并被确定为河南省科学技术成果。该锚具针对目前煤矿井下锚索支护中普通的平面锚具所存在钢绞线在托盘处受弯曲和剪切作用而导致过早失效的问题，研制开发了新型矿用球型锚索锚具。新型矿用球型锚索锚具采用凸面锚环与凹面底座相配合的结构，使锚具能够随着钢绞线倾角的变化自动调节姿态，改善了锚索受力状况，加工方便，使用效果好。

支护新材料支护效果：①在采用全锚索支护的巷道中，巷道内顶板两端角锚索的锚具使用球型锚具后，避免了锚索在受力较大的情况下被剪切拉断；而普通的平面锚索被剪切拉断后，降低了巷道的支护强度，导致巷道顶板下沉等现象发生。②在“双锚”巷道中，如出现因顶板不平整导致锚索钢绞线与托板不垂直的情况时，锚索的锚具使用球型锚具后，钢绞线的受力始终沿着其轴线方向，改善了钢绞线的受力状态，大大提高了锚索的支护性能。③巷道锁口锚索、固定棚梁锚索等其它非正常掘进支护锚索，如存在锚索钢绞线与托板不垂直的情况时使用球型锚具后，能够保证锚具夹持力轴线始终与锚索轴线重合，避免了钢绞线在锚具托板处发生弯曲和剪切现象，最大限度地发挥了锚索的支护能力，提高了煤矿井下巷道支护的安全性、可靠性和经济性。支护新材料标准规定型号：KM18—1860(Q)锚固公称直径为17.80mm，抗拉强度不小于1860MPa的矿用锚索锚具。使用方法同普通锚具。使用反映：使用球型锚具后，打成什么角度的锚索，预紧后仍能保持该角度，不破坏钢绞线，能够使锚具和钢绞线始终在轴线上保持一致，有效克服因施工和地质因素而造成锚具与钢绞线的夹角超过3°后所造成钢绞线受剪切破坏。支护新材料使用要求：阳煤生[2009]473号文件：推广使用球型具的规定要求：①采用全锚索支护的巷道，巷道内顶板两端角锚索的锚具要使用球型锚具，避免锚索在受力较大的情况下被剪切拉断，从而降低巷道支护强度，导致巷道顶板下沉。②在“双锚”巷道中，如出现顶板不平整导致锚索钢绞线与托板不垂直的情况时，锚索的锚具要使用球型锚具。③巷道锁口锚索、固定棚梁锚索等其它非正常掘进支护锚索，如存在锚索钢绞线与托板不垂直的情况也要使用球型锚具。支护新材料3、大直径锚索及配套2007年推广使用Φ21.6mm-1770钢绞线以来,用量逐年增加2010年全年使用量达到67.69万米。2011年三月底集团公司召开会议准备在15#煤临近采空侧巷道的顶板支护中推广使用1×19S—21.8—1860钢绞线，1×19S—28.6—1670钢绞线。支护新材料钢绞线比较：图11×7结构钢绞线外形示意图图21×19S结构西鲁式钢绞线外形示意图支护新材料其它形式：图31×19结构点接触钢绞线外形示意图图41×19W结构瓦林吞式钢绞线外形示意图支护新材料技术参数对比：支护新材料标记示例：示例1：公称直径为21.80mm，强度级别为1860MPa，由十九根钢丝捻制的西鲁式钢绞线其标记为：巷道支护用钢绞线1×19S—21.8—1860示例2：由1根直径为21.6mm，抗拉强度为1770MPa的钢绞线和相应匹配的夹片式锚具及附件组成的笼形结构锚索。标记为：SK-1/1770支护新材料配套锚具的选择：集团公司常用规格型号：KM15、KM18、KM22-1770、KM22-1860、KM29-1670MT/T942-2005行业标准中对锚索锚具的要求：矿用锚索锚具应与选用的钢绞线的规格和强度相匹配。支护新材料配套托板（盘）的选择：宜选用钢制蝶形托板，规格尺寸不小于150mm×150mm（方形）或Ф150（圆形）；若选用平板托板，则厚度尺寸不小于15mm。托板中心孔径比钢绞线公称直径大2～4mm。托板承载力应不小于锚索设计承载力的1.5倍。支护新材料锚索常用参数：锚索最大力（破断力）锚索设计承载力锚索预紧力支护新材料4、大直径单体液压支柱（悬浮式）矿用悬浮式单体支柱矿用悬浮单体液压支柱是中国矿业大学矿山机械研究所经过10余年时间研究开发出的一种单体支护设备，是DZ型活塞式单体液压支柱的更新换代产品。矿用悬浮单体液压支柱包括63、70、80、90、100、110及125缸径系列，共100个规格，其适用于采高为0.42～4.5米的煤层。一般用于煤层倾斜角小于25º的倾斜回采工作面支护，也可用于端头支护、超前支护和临时支护。采取一定的安全措施，使用倾角范围可扩大到25º～45º的回采工作面。支护新材料矿用悬浮式单体支柱DW型（悬浮式）液压支柱克服了目前国内外使用的DZ型（活塞式）液压支柱存在的焊缝断裂和内泄露、操作不便等缺陷和问题，在技术原理、结构、性能、安全、环保等方面均进行了创造性的改进。具有工作行程大、使用范围广等特点，是理想的回采工作面和端头支护设备。支护新材料适用范围：DW型（悬浮式）液压支柱是一种新型的外部供液的恒阻式单体液压支柱，是高档机械化普采工作面的配套设备，也是综采工作面的端头支护设备。其适用于煤矿回采工作面的顶板支护和端头顶板支护、超前支护及临时支护，由于其承载能力大、抗偏载能力强、稳定性安全系数大、工作行程大、使用范围广，因而其可应用于薄煤层、中厚煤层及较厚煤层工作面。行程大、使用范围广，因而其可应用于薄煤层、中厚煤层及较厚煤层工作面。支护新材料技术特征DW型（悬浮式）液压支柱是中国矿业大学矿山机械研究所向社会隆重推出的新一代单体支护设备，该系列产品执行MT112.1-2006《矿用单体液压支柱》国家行业标准。型号含意：例如：DW35—300/110X其中：D—单体液压支柱；W—代表外注式35—支柱的最大高度,单位：dm；300—支柱的额定工作阻力,单位：KN；110—支柱的油缸直径,单位：mm；X—柱塞悬浮式技术原理L—临时支护支柱支护新材料结构组成：DW型（悬浮式）液压支柱，由油缸、活柱、三用阀、手把阀体、复位弹簧、底座、铰接顶盖、密封盖组件、导向环、弹性圆柱销、回柱手把（适合用于DW25以上的支柱）、连接钢丝及密封件等零部件组成1-铰接顶盖；2-密封盖组件；3-活柱；4-手把阀体；5-油缸；6-复位弹簧；7-底座；8-三用阀；9-挡圈；10-O型密封圈；11-弹性圆柱销；12-防尘圈；13-挡圈；14-Y形密封圈；15-O型密封圈；16-挡圈；17-连接钢丝；18-导向环；19-限位钢丝；20-导向环；21-O型密封圈；22-挡圈.支护新材料矿用悬浮单体液压支柱结构图支护新材料悬浮式单体支柱特点：1、柱塞悬浮式技术原理，活柱内的密封盖承受工作阻力的五分之四,活柱受力仅为五分之一。大大提高了支柱的稳定性、安全性、承载能和抗偏载能力。

2、在活柱上不再设有工艺难以保证的圆弧焊缝，也提高了立柱的强度和可靠性，避免了因焊缝断裂而造成的冒顶等事故隐患。3、根据支柱规格不同，整柱重量比现有支柱产品减轻了15—30%以上，支柱的最小高度大大缩短，搬动、运输、使用均很方便。

支护新材料悬浮式单体支柱特点：

4、工作行程大，扩大了使用范围。特别是顶板下沉较大的工作面，不仅回柱方便，也提高了支柱的回收率，减少了支柱消耗，降低了生产成本。

5、DWX型系列支柱为外泄漏，可用肉眼直观检查，支柱一旦泄露，可随时注液或更换支柱，省去了繁锁的检测工作，工作人员也不用提心吊胆地工作。

6、DWX型支柱三用阀设于手把体上，注液时，三用阀不随支柱的活柱升高而升高，操作方便，安全可靠。

支护新材料悬浮式单体支柱特点：

7、DWX型支柱的各密封点，均采用了密封补偿和密封涨紧技术原理。在密封有磨损的情况下，可有效补偿。减少了密封的更换率，降低了维修费用。

8、DWX型支柱采用特殊的氮化工艺表面处理工艺或采用镍-磷-硼镀层工艺处理，实现防腐、耐磨的性能。工作介质也可使用煤矿的井下中性水，是一种理想的环保型采煤工作面支护设备。

9、DWX型支柱工作行程大，使用范围广，每个规格可替代DZ型支柱系列的2—4个规格，减少了规格品种，给支柱管理带来方便，也降低了支柱的设备成本和管理成本。支护新材料支护新材料5、内注式单体液压支柱DN型系列内注式单体液压支柱可单独或与金属铰接顶梁配套使用。用于煤层倾角小于25度缓倾斜回采工作面支护顶板，采取措施也可用于倾角25~35度回采工作面的支护，还可用于综合机械化采煤的端头支护。支护新材料内注式单体液压支柱特点：重量轻，承载能力大；升柱快，回柱便利；密封性能可靠；不需泵站和管路系统供液，降柱不排出液体，保持环境清洁；使用灵活，管理方便。支护新材料DN型内注式单体液压支柱主要技术特征：支护新材料DN型内注式单体液压支柱结构

DN型内注式单体液压支柱主要由顶盖、通气阀、安全阀、卸载阀、活柱体、手把体、油缸体、活塞、手摇泵、卸载装置、加长管等零部件组成。支护新材料

单体支柱性能对比支护新材料6、煤岩体加固材料煤岩体加固材料是由两种组分组成的有机矿物质树脂聚产品，主要成份：硅酸盐和改性聚来胺胶脂。通过专用注浆泵和一支混合枪。两种组分按照1：1的体积经混合后发生反应。混合后反应产生的一种有弹性、不发泡、压缩力大的块状聚合物。当混合物被注射到煤岩体后，会渗透到裂隙和孔隙中并发生固化，与煤岩体产生高度粘合，可承受地压的长期作用。支护新材料适用范围：采掘工作面加固；采掘工作面过断层，破碎带的超前加固；煤柱加固；产品特点：阻燃、抗静电；不发泡、反应时间短；产品的反应不受水的影响；具有较强的渗透性支护新材料7、其它支护材料（双抗网、玻璃钢锚杆）双抗网煤矿井下双向拉伸塑料护帮网是一种“双抗”网。该产品便于施工成本低，安全美观。其主要特点为摩擦为易产生静电、阻燃性能良好、防腐蚀能力强、便于施工和运输、便于洗煤、纵横向均有较强的承载能力等优异特点。支护新材料规格型号示例：HBPP25-25MS表示每延米纵（横）向拉伸力≥25KN，材质为聚丙烯，具有阻燃抗静电性能的煤矿井下用双向拉伸塑料护帮网。用途：主要用作煤矿井下开采时的护帮，也可作为锚杆巷道，支护巷道，锚喷巷道等多种巷道的支护材料。作于假顶时，务必双层经上联合使用。支护新材料玻璃钢锚杆玻璃钢锚杆全称为树脂锚杆玻璃纤维增强塑料杆体（全螺纹），是近年来发展起来的新一代锚杆，具有质轻高强，易切割不产生火花、免拆卸等特点，即保证煤矿生产安全以可提高煤炭开采效率，是一种理想的矿用支护材料。支护新材料产品特点：可与各种锚杆配件、锚固剂及锚杆安装检测机具配合使用；防腐蚀，易切割，阻燃，防静电，施工操作简单；重量轻，柔性好，施工运输方便，其比重是传统钢锚杆1/4；支护新材料主要用途及适用范围全螺纹式树脂锚杆玻璃纤维增强塑料杆体可用于有防腐蚀要求的岩土锚固工程，以及有可切割性要求的煤矿回采的煤帮支护，适用范围目前限于采巷道及切眼的煤壁支护。型号示例：MGSL20/18F表示直径为20mm，长度为1800mm,尾部螺纹材料为非金属材料的全螺纹式树脂锚杆玻璃纤维增强塑料杆体。支护新材料杆体力学性能锚固力、螺纹承载力、托盘承载力支护新材料使用安装注意事项：钻杆直径要与锚杆直径相匹配，选用的杆体与钻孔直径相适应，孔洞清理干净后放入锚固药卷插入锚杆转动搅拌；锚杆安装时须选用凝胶时间不得低于20秒的树脂锚固剂；混合搅拌锚固扭矩不宜超过40N·m，避免操作杆体。上螺母时，应保持岩面相对平整光滑，用扳手上紧可，不要超过允许值。支护新工艺1、煤岩体注浆加固技术研究与应用新型高分子材料锚注加固煤岩体技术是利用专门注浆设备通过注浆锚杆将新型高分子材料浆液有压注入，使破碎煤岩体重新胶结，最终形成浆液与破碎围岩胶结体，形成承载结构，充分发挥围岩自稳能力，并与巷道原有支体系共同作用，使锚杆、锚索与注浆的适用范围得到扩展，提高支护效果，封堵、充填和固结围岩（或煤层）的裂隙面，达到隔绝漏风及加固的目的。我国在90年代初期开始研究煤煤岩体有机高分子材料注浆加固与堵漏技术，并已取得较好的经济效益和社会效益。支护新工艺2、桁架式锚索支护技术研究与应用桁架支护是根据岩体力学的基本原理，立足于发挥围岩的自承力，改善围岩与支架应力状态的一种涨拉式支架结构。基本构成由两根顶板锚索在靠近两帮处倾斜安装，下端通过联接件施加一定预紧力，使两根锚索形成一个支护整体。支护新工艺工作原理桁架支护属于一种主动加固围岩的支护方式，初使安装后依靠联接件施加的预紧力和锚索的紧固力，在顶板中形成挤压加固层，增加顶板的抗弯能力，以提高顶板的稳定性。随着顶板的下沉，作用在联接件上的工作阻力将持续增大，桁架锚索对围岩的挤压作用越来越大。桁架式锚索支护支护新工艺3、长壁工作面回撤时顶板控制用柔性树脂纤维网片

随着我国煤矿开采技术的高速发展和采掘机械化程度的迅速提高，一批新型的拥有百万吨综采工作面的现代化煤矿相继出现，一些大型煤矿开始推出千万吨综采面，矿井总产和工作面单产都已接近或超过世界发达国家的先进水平。回采推进速度的提高，要求综采工作面接续时间越来越短，由以前的大约一年左右搬家1次缩短到一年2次或3次以上，煤矿对搬家所耽误的非出煤生产时间越来越关注。

支护新工艺

事实上，由于搬家时间过长给煤矿造成的非生产性损失也非常大。并且综采工作面的撤除工作一直存在