复杂条件下巷道围岩主动控制技术

复杂地质条件下巷道围岩主动控制技术山东科技大学秦忠诚2010年8月一、支护研究背景二、锚杆支护基本理论与新型锚杆、锚索三、巷道支护系统设计方法四、部分矿井巷道支护案例五、部分专利与成果汇报提纲

“复杂地质条件下巷道围岩变形与控制”是目前深井建设中遇到的普遍难题，针对复杂施工地质条件，探究经济合理的巷道支护技术，对矿井的安全高效生产具有重要的现实意义和工程应用价值。我国煤矿开采深度以8-12m/年的速度增加，东部矿井10-25m/年。1980年平均开采深度288m，1995年428.83m，2000年以后超过了500m。国有重点煤矿，开采深度达1000m深矿井有数十处，最大采深超过1300m。主要分布在新汶、淄博、开滦、北票、沈阳、徐州、淮南、徐州等矿区。到2009年底，新矿集团5个矿采深超过1000m，开滦、徐州、淮南等矿区平均采深大于800m。预计在未来20年我国很多煤矿将进入到1000-1500m的开采深度。一、支护研究背景一、支护研究背景高地应力：垂直应力明显增大；水平应力甚至超过静水压力；构造应力场复杂。高地温：地温梯度30-50°C/km。热应力问题明显，（0.4-0.5MPa）/△1°C高岩溶水压：高裂隙水压使岩石更易破坏且矿井突水严重。开采扰动：在高地应力下，叠加采动影响，巷道硐室破坏更加严重。岩体弱化：

不同围压下岩石具有不同的特性，在高围压下脆性岩石转化为塑性。流变特性：高应力作用下，岩石具有较强的时间效应，呈现明显的流变或蠕变。扩容特性：在大偏应力下岩石内部节理、裂隙、裂纹张开，出现扩容膨胀。垮落冒顶增加：围岩应力高于围岩强度，围岩易失稳性，支护难度大。冲击地压：煤岩体应力加大，冲击地压发生的频率、强度和规模增加。矿压显现强烈：巷道变形量明显增大，采面矿压显现强烈。深井开采矿压特点一、支护研究背景

巷道围岩变形的时间效应。围岩变形量大，有明显的时间性。初期来压快、变形显著，不采取有效支护措施，极易发生冒顶、片帮。即使围岩变形稳定后，围岩还以长期处于流变状态。

巷道围岩变形的空间效应。巷道来压方向多表现为四周来压。不仅顶板、两帮发生显著变形和破坏，底板也出现强烈变形和破坏，如不对底板采取有效控制措施，则强烈底臌会加剧两帮和顶板的变形和破坏。巷道围岩变形的易受扰动性。围岩变形对应力的变化非常敏感，受震动、邻近巷道掘进或回采工作面采动影响后，围岩变形和破坏均有明显增加。围岩的稳定性与巷道断面形状、施工工艺等因素都有关系。巷道围岩变形的冲击性。在有冲击倾向的巷道中，围岩变形有时并不是连续的、逐渐变化的，而是突然剧烈增加，导致断面迅速缩小，具有强烈的冲击性。深井巷道变形特点一、支护研究背景新奥法支护理论煤炭行业结合自身特点，完善和发展了新奥法：采用光面爆破；早强喷射混凝土及时封闭巷道周边，实施密贴支护；采用锚喷支护，主动加固围岩，提高其自承能力，在围岩内形成承载圈；实施二次支护；对破碎围岩实施注浆加固；实施动态设计和动态施工等。

联合支护理论

对深部巷道，只提高支护刚度难以有效控制围岩变形，要先柔后刚，先让后抗，柔让适度，稳定支护。但随着巷道条件变差，该理论受到挑战，有些巷道采用联合支护并不有效，多次维修，围岩变形一直不能稳定。二次支护理论对深部大变形巷道，应实施二次支护。一次支护在保证围岩稳定的条件下允许有一定变形，释放压力；在合适的时间进行二次支护，保持巷道的长期稳定。

深部巷道支护理论一、支护研究背景锚杆锚喷支护：锚杆锚喷支护性能优越，比较适合深部巷道支护。但必须选择合理的支护形式与参数，才能取得较好效果。U型钢可缩性支架：U型钢具有较好的断面形状和几何参数，型钢搭接后易于收缩，支架设计合理，使用正确，能获得较好的力学性能。支架结构分不封闭和封闭。但U型钢支架毕竟是一种被动支护形式，而且支护费用高，施工比较困难。注浆加固：注浆将破碎岩体固结，改善围岩结构，提高围岩强度，增加自身承载能力。水泥─水玻璃、高分子材料。注浆加固适于破碎围岩，且与其它支护方法联合使用。联合支护：两种或两种以上支护方式联合支护。如能充分发挥每种支护方式性能，优势互补，有更好支护效果和更广的适用范围。锚喷+注浆，锚喷+U型钢支架，U型钢支架+注浆，锚喷+注浆+U型钢支架。适用范围广，但费用高，支护形式选择不匹配时，往往造成各个击破。卸压技术：将巷道布置在应力降低区，或采取人工卸压措施，使巷道周边的高应力向深部转移，是深部巷道围岩变形控制的另一个途径。在应力降低区布置巷道是首选方法，人工卸压法（切缝、钻孔、爆破、掘卸压巷等），由于种种原因，目前还没有推广，仅作为一种辅助方法局部采用。

高强预应力锚杆、预应力锚索、让压锚杆、让压锚索支护已得到大面积应用,成为我国煤矿巷道首选的、主要的支护方式。深部巷道支护技术一、支护研究背景组合梁理论

机理：将锚固范围内的岩层挤紧，增加各岩层间的摩擦力，防止岩石沿层面滑动，避免各岩层出现离层现象，提高其自撑能力。将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁紧成一个较厚的岩层（组合梁）。在上覆岩层载荷的作用下，这种组合厚岩层内的最大弯曲应变和应力都将大大减小，组合梁的挠度亦减小。适用条件：层状复合顶板二、锚杆支护基本理论与新型锚杆、锚索1、基本理论二、锚杆支护基本理论与新型锚杆、锚索薄壁梁向深厚梁的转换理论理论要点深厚梁－理论薄壁梁－理论锚杆、锚索预应力形成的深厚梁锚杆无预应力或被动棚式情况下的薄壁梁二、锚杆支护基本理论与新型锚杆、锚索压缩拱(承载拱)理论机理：在破裂区中安装预应力锚杆时，在杆体两端将形成圆锥形分布的压应力，如果沿巷道周边布置锚杆群，只要锚杆间距足够小，各个锚杆形成的压应力圆锥体将相互交错，就能在岩体中形成一个均匀的压缩带，即承压拱，这个承压拱可以承受其上部破碎岩石施加的径向荷载。在承压拱内的岩石径向及切向均受压，处于三向应力状态，其围岩强度得到提高，支撑能力也相应加大。二、锚杆支护基本理论与新型锚杆、锚索对扰动围岩进行强度再强化，控制松动圈的扩展。适用条件：拱形巷道1945～1950：机械式锚杆的研究与应用1950～1960：广泛采用机械式锚杆，开始对锚杆进行系统研究1960～1970：发明了树脂药卷，引发锚杆技术的一次革命1970～1980：发明管缝式、水力涨管式锚杆，研究新的锚杆设计方法，长锚索产生1980～1990：混合锚头锚杆、组合锚杆、桁架锚杆、各种特种锚杆得到应用，树脂锚固材料得到改进。美国作为世界上第二采煤大国，锚杆支护技术是最先进的，美国锚杆支护技术至今已有一百多年的发展历史，但锚杆支护技术的广泛应用，仅是近五、六十年的时间，现在美国矿井的锚杆支护率为100％。美国每年锚杆使用量在8000万套以上，每年有2.5万km的煤巷使用锚杆支护。锚杆支护技术发展二、锚杆支护基本理论与新型锚杆、锚索美国在复杂的地质条件下成功使用锚杆的经验是采用高预应力、高强度锚杆，对巷道顶板采取积极主动的支护，极大地提高了巷道围岩的自承载能力和巷道的稳定性，减少了锚杆数量、提高了巷道掘进速度、降低了巷道的支护成本。美国巷道支护理念：锚杆、锚索是支护结构的主体，为了充分实现锚杆主动支护的效果，通过提高锚杆预应力去主动加固受掘进破岩影响的松动围岩，以提高围岩的自身承载能力，控制松动圈的扩展。现矿井喷射的混凝土，由于受巷道初始成型的影响，混凝土喷层厚度很不均匀，现混凝土喷层主要作用是封闭围岩，防止围岩风化，保证围岩的长期强度。另外，澳大利亚作为第三大采煤国，也几乎全部采用锚网支护。国外发达国家锚网支护的特点：(1)单体锚杆强度大；(2)锚杆安装应力大；(3)间排距大；(4)锚网支护效率高，支护效果良好。锚杆支护技术发展二、锚杆支护基本理论与新型锚杆、锚索自50年代以来，锚杆支护技术在我国得到了逐步应用，特别是进入90年代，许多矿井改变传统的棚式和砌体支护的理念，开始试用推广锚网支护，大量的实践验证了锚网支护安全、高效、经济的优势。同时，在矿井软岩、动压巷道及煤巷中采用锚杆支护也获得了良好的效果。原煤炭工业部1995年提出：“煤巷锚杆支护是我国煤矿继综合机械化采煤之后的第二次支护技术革命”，并将“煤矿锚杆支护技术”列为煤炭工业“九五”重点科技攻关项目的五个项目之一，在攻关研究的基础上，在煤矿中大力推广煤巷锚杆支护技术。但是煤矿锚网支护作为一种主动支护方式，要达到理想的支护效果，在技术细节上尚未完全解决。如锚杆组件、锚杆结构、锚杆施工安装机具和锚杆与其它支护结构的耦合问题等。锚杆支护技术发展二、锚杆支护基本理论与新型锚杆、锚索⑴锚杆支护设计主要依靠现场经验，设计理论依据有待完善和补充；⑵各类巷道锚杆千篇一律；很多设计单位只是笼统选择了锚杆直径和长度。但是不同的锚杆结构和施工工艺会很大的效果差别。⑶没有考虑地应力大小、方向、比值的影响；⑷没有进行地质力学分析和巷道压力显现与锚杆支护参数的匹配关系分析与选择，所以提出的支护方案很难适应地质条件的变化，不能实现量体裁衣、对症下药。⑸单根锚杆强度低、预紧力低、可靠性低、间排距小(单体锚杆钻机推力小(小于0.5t)、扭距小(小于160Nm)，锚杆基本上没有预应力)；⑹锚杆消耗量大、施工速度慢、工效低、费用高、安全性较低。锚杆支护技术发展我国现有锚杆支护存在的不足二、锚杆支护基本理论与新型锚杆、锚索国内外锚杆支护技术对比比较项目中国美、澳、英锚杆材料强度（MPa）235、335、500450、500、600、700锚杆锚固力（t）5～15>20锚杆直径（mm）16～2220～22锚杆间排距（m）0.7～0.91.0～1.2锚杆长度（m）1.6～2.42.2～2.6锚杆安装应力（t）0～44～8二、锚杆支护基本理论与新型锚杆、锚索锚杆和锚固区域围岩体形成统一的承载结构锚杆支护可以提高锚固体的力学性质提高残余强度值改变围岩的受力状态,提高承载能力减少破碎区、松动区范围控制松动圈扩展预应力锚杆、锚索支护是主动强化破碎围岩的主要方法；后注浆锚杆、锚索是被动强化围岩的一种方法。2、主动控制锚杆支护系统

扰动围岩再强化支护理念二、锚杆支护基本理论与新型锚杆、锚索高地应力、软弱破碎围岩巷道平衡支护问题位移平衡支护法－新型预应力让压锚杆

1）巷道开挖后地应力释放的不可抗拒性

2）对地应力释放实施有控制让压应力平衡支护法－通过变换支护参数平衡巷道不同位置的地应力

1）受构造应力或采动应力的影响，巷道周边应力分布不均一，所以不能用均一的支护参数去支护巷道围岩。

2）巷道围岩强度的不均一性，应根据围岩的强度设计支护参数。龙固煤矿在建设期间的硐室和主要大断面巷道均采用了高强让压锚杆，取得了较好的效果。让压锚杆在新矿集团、枣矿集团、兖矿集团和潞安集团的动压高地应力巷道支护中被广泛应用。二、锚杆支护基本理论与新型锚杆、锚索位移平坝衡支护状法－新退型的预葵应力让贡压锚杆单起动迅防冲让精压锚杆双起域动点树防冲技让压绿锚杆二、仰锚杆装支护轮基本村理论控与新努型锚料杆、膨锚索预应力驰让压锚铺杆工作性特性曲责线高强高帝预应力商让压锚惊杆－让掉压前无让压响管和有信让压管更工作特请性曲线高强高蚕预应力凑让压锚升杆－让棕压后二、门锚杆浪支护岂基本溪理论演与新满型锚纵杆、尖锚索应力平拳衡支护姿法－通姻过变换筑支护参贩数平衡踏巷道不洞同位置址的地应兽力二、锚信杆支护骗基本理彻论与新坡型锚杆违、锚索预应力斥锚杆与寨围岩主眼动控制少支护效访果—计算居机模气拟1.0T安装载荷时的应力分布和变形图1.0T安装载荷时放大后的顶板离层

2.0炎T安装鄙载荷灭时的鲜应力肠分布鱼和变季形图2.0植T安装载殖荷时放明大后的否顶板离冠层二、锚控杆支护享基本理伏论与新映型锚杆赤、锚索3.0T安装载荷时的应力分布和变形图3.0T安装载荷时放大后的顶板离层

4.0T安装载荷时的应力分布和变形图4.0T安装载荷时放大后的顶板离层

二、培锚杆幕支护趟基本好理论踩与新扎型锚扔杆、赖锚索预应匙力锚笛杆与倘围岩秃主动伟控制驱支护诊效果—计算机翅模拟新矿驱集团甚集团12屡00帜m采深巷慕道支护侨效果对识比高强撕预应光力锚袭杆支敞护全螺纹蓬锚杆等减强锚杆崖支护二、吹锚杆愈支护膏基本虹理论卖与新预型锚腾杆、党锚索关于预锣应力让登压锚杆(锚)应用的信体会第一时装间主动坟控制：复杂嫁围岩绩条件童下，孩锚网惜索支站护成目功的忧关键你是围志岩早因期控险制和奋主动共控制凯。锚轧杆锚怕索第缝一时峰间产姨生预协应力熊是非蹈常重致要的印。锚杆尸、锚腿索协球同支剖护：提高锚均杆锚索寄预应力缩慧后，锚捏杆锚索吼的增阻身速度会仇明显加兴快。锚帐杆、锚流索的受历力匹配秀和变形箱匹配是繁保障支瞒护系统兔协同完崇成支护通任务的艘关键。壤通常锚汪杆的预难应力宜嘱在3～5t左右累。锚贱索的删预应陷力应竞以施樱打锚箱索时南刻的赔锚杆卫受力摘大小售来确库定。让压虚量和长让压炸吨位毒匹配席：让压茧锚杆备、让映压锚吧索的设使用广是有夜条件处的。兴宜在撇围岩疏能量瞎有积棒蓄倾体向、保动压坊、围洪岩变障形速肆度、海地应灭力释读放快弊的条嘱件下撤使用键。让浩压量偷和让说压吨性位的翻匹配膨是让流压支撒护成匆功的朽关键坟。支护一贞体：在锚烫网索晨支护病体系雷中，妨锚杆皱、锚狗索是“支”的作用铲；钢带诊、钢筋醋梯和网墓子及喷锣射混凝铜土是“护”作用，凶良好的搁支护系硬统应该永以“支”为主、福以“护”为辅，忍支护一绢体。综合飞控制牺：对复杂击条件下歇的围岩压控制，趋通常是趋综合控蒜制。锚就注只能剥适用于播巷道的辉二次维很修，是莫松动圈南大量扩房诚展后使葵用的一宋种支护睁方法。说成功的桶锚网支塑护是松故动圈得咬到了有宜效控制辛，此时丽围岩无辨需锚注活加固。二、锚满杆支护新基本理您论与新庄型锚杆阴、锚索锚杆饲分类材质：木质梨锚杆、缝塑料或镜是玻璃制钢锚杆狐、金属示锚杆锚固：虑机械锚王固、粘践结锚固锚固训长度丹：局聪部锚茂固、言全长良锚固目前90％以上江的锚固绘为金属柱杆体，矿树脂局拥部锚固内锚杆金属锚音杆左旋匪细丝惩锚杆体（Q33告5、Q5诸00）右旋全盐螺纹钢豪锚杆（Q33榴5）圆钢麻垃花锚杆尽（Q21校5、Q33先5）3、锚杆灶形式与浅锚杆结慌构二、探锚杆治支护度基本辽理论淘与新让型锚拣杆、无锚索左旋秒预应银力阻种尼锚渴杆是一种钢预应力镇锚杆。谁阻尼有腥树脂或来塑料阻早尼、销误式阻尼虑、金属蜂盖片式码阻尼三精种;锚固力彼靠树脂蜡粘结力钉实现;阻尼逗打开闪实现控树脂城的充泛分搅迫拌;等待40－60s后，施或加锚杆合的预应丙力操作洲。4、新讲型锚税杆形灰式与忙锚杆恰结构二、锚匀杆支护雄基本理勤论与新竿型锚杆畏、锚索②芹左旋瞎细丝挂预应老力锚吊杆该锚铸杆的居缺点侦：加融工过久程多焦了压派圆、适滚丝举两个积工艺谅。该锚杆含的优点豪：(Ⅰ)锚杆预开应力大。由于急该锚杆免螺纹是择国标螺丙纹，螺旦纹螺距2.5袖mm，螺屋纹自不锁效龟果好割，通车过特盛制的僵阻尼尝螺母照，锚插固树陆脂搅红拌充由分、辟锚固川力大沸，12还0型气动垮锚索钻兼机即可捎实现4吨的预鞠紧力。(Ⅱ)锚杆途锚固湖力高。因誉该锚探杆杆庸体设填计的抱螺纹台方向柳为左挥旋方辈向和兄锚杆缴的搅辈拌树亏脂方来向（获右旋流）相堵反，批在搅蔬拌树服脂的原过程慌中会刷对树厉脂产钢生一插个轴虏向挤填压力周，大绕量测课试表箭明，抚同样雷杆体槐直径朵和同每样树牛脂的献情况础下，朱左旋悟细丝背预应吧力锚详杆的队锚固般力比较右旋嫁等强液全螺超纹钢穴锚杆您锚杆添，锚示固力扒可提彻高20％以很上。(Ⅲ涉)杆体的嘱有效断预面大，汁锚杆强筐度高。大量呢试验表兆明，同部直径同蹲材质的突左旋细网丝预应梨力锚杆童的破断街力比右暑旋等强结全螺纹密钢锚杆婚的破断霞力高出20％以上惊。(Ⅳ)左旋衔细丝级预应疫力锚众杆因陈采用规了合静理的耻阻尼幼螺母云，螺瓶母材扮质为盲球墨朽铸铁庙，球肚墨铸恐铁和隆锚杆侍杆体住的摩增擦力谦是最习小的塔，另疑外采狼用了沾减阻便特制霞塑料帖垫圈动，使付锚杆拌的扭话矩应缠力比股大大艘提高鸽。左旋妇预应盲力阻尼锚杆二、冬锚杆盈支护熟基本冶理论抖与新狼型锚袭杆、阵锚索②左魂旋细丝肌预应力宏锚杆A六方庆螺母顷预应胶力锚氏杆B四方螺旦母预应误力锚杆图2左旋峡细丝饺预应著力锚下杆组位装示草意图二、叠锚杆肥支护兰基本坊理论久与新塌型锚怀杆、院锚索右旋无逮阻尼等谢强螺纹拢钢锚杆二、置锚杆处支护障基本瘦理论湿与新绝型锚翼杆、庙锚索该类锚感杆的优点：加工朴制造简引单。该类锚蜓杆的缺点：(Ⅰ阴)杆体螺门距大。通常测在10抹-1代2m旷m左右峰，大游螺距啊螺母劫与杆蒙体咬独合力支低，嫩摩擦腰力大下，时古常出掠现退己丝现藏象，野而且橡锚杆查安装弄应力施低，腹很难构达到2吨以上辉的预紧狂力。(Ⅱ凉)锚杆辽锚固钩力低。因该吹锚杆杆师体设计帜的螺纹踪蝶方向(右旋)和锚羊杆的常搅拌示树脂付方向(右旋京搅拌)旋向相音同，在狐搅拌树取脂的过德程中会淹对树脂冷产生一桶个向外想的输送旅力，大较量测试已表明，栗同样杆满体直径性和同样加树脂的晒情况下母，右旋酸全螺纹绸等强锚兔杆的锚投固力比贯左旋细丈丝预应抢力锚杆省，锚固汤力降低20％。(Ⅲ)杆体的轧强度低。大量脑试验表颠明，同谋直径同引材质的骂右旋等凝强锚杆落的破断此力比左顽旋细丝伶预应力昏锚杆低20％以上捷。所以兰右旋桥全螺瓜纹钢级等强甩锚杆堵已经阀不能惜满足屑深部规锚网缘瑞支护慎的要扫求，翁现在与深部彼支护进中很夹少选趁用。右旋无败阻尼等畅强螺纹旱钢锚杆二、餐锚杆古支护矮基本俘理论办与新额型锚胀杆、惰锚索左旋咐与右闸旋螺孩纹钢盾锚杆拆强度孝对比左旋滚灯丝螺纹委钢锚杆枯杆体强腿度右旋等眨强螺纹酿钢锚杆困杆体强贪度杆体直径(mm)钢材级别（MPa）屈服强度（吨）抗拉强度（吨）国标实测国标实测Ф18MG3358.7≥9.112.6≥13.0Ф20MG33510.8≥10.215.6≥15.0Ф22MG33513.1≥13.3518.9≥20.25杆体直径钢材级别屈服强度(kN)抗拉强度(kN)国标实测国标实测Ф16MG33563≥9092≥130Ф18MG33583≥110121≥160Ф18MG500125≥150163≥200Ф20MG335110≥125160≥185Ф20MG500153≥180202≥240Ф22MG335127≥154186≥220Ф22MG500178≥200235≥270二、争锚杆车支护匆基本特理论计与新寻型锚衡杆、剩锚索③晒鸟巢窄锚索目前健国内析所使兼用的腾光面哗锚索虑（如摸上图榴）都坐是简圣单的纷一条寒钢绞倒线。湿其缺蛛点有超：①彻锚索疫直径杨主要滔为15蜜.2汗4m路m和17仗.8售mm两种题规格礼，而诱钻孔劳直径贯是28m啦m。锚索笛树脂和逝孔壁之尊间很难罩达到理棍想的配臭合，影猜响锚索雾的锚固挨力。②锚隐索表面价光滑，秧影响锚扶固力。诵相同锚底固长度们的情况狐下，光颠面锚索郊的锚固娃力小于似螺纹钢镜的锚固药力。③锚队索长度穴大，安借装时很贱可能靠吊到孔壁惰一侧，伯造成锚送索一侧梳有树脂懒，另一灾侧无树工脂的现谷象。这坦会大大炮影响锚鬼索的抗咏拉拔力锹。传统的前锚索是外钢绞线陶＋锚索沸托盘＋夏锚具组剧成，因焰钢绞线让为高碳影钢材料云、表明梯光滑，饮且钢绞垫线缠绕蜻角度很考小，造勤成钢绞喂线的锚打固力小艳；为增斑加锚固锅力，需迫增加锚因固剂使奶用量，犹但是锚粪固剂使荡用量增页加会带锄来锚索罢安装困赏难，有扰时候会甩出现大呈尾巴现内象。鉴于沉此，峰需开战发新厚型锚特索5、锚蚂索形粉式与辱结构二、瓜锚杆迹支护蓄基本心理论叹与新寸型锚坝杆、销锚索③孟鸟巢挺锚索①对中、赌增加锚候固面积：鸟笼的大小天一般比雄锚索钻朴孔小2mm，可保施证锚索疾在孔中号对中,使得测树脂机在锚牌索周槽围均预匀分困布,并增加揉锚固面倒积，从鸟而用较清少的树佛脂用量匀取得最评大的抗岭拉拔力衣。②更好械的搅罗拌树尚脂：可起警到均匀司搅拌树姨脂作用易，从而谱增加锚补索抗拉音拔力。③树脂-锚索有袋机结合：鸟笼为中妥空，敲在树跳脂搅嘴拌过睁程中兴，树放脂充蜡满鸟笼，可使付树脂和改锚索融隐为一体泰，从而产进一步惜增加锚狮索抗拉迎拔力。加强宣管：为灿了安差装方包便，处增加似加强扑管，幸在锚阀索接闭触树围脂后绘，更凤容易虏送入貌孔中润。鸟笼拿具有秩以下也作用新型控笼形毙锚索二、松锚杆恒支护后基本备理论眠与新犹型锚由杆、充锚索③鸟渐巢锚索注浆鸟偶巢锚索预应宁力鸟秆巢锚馒索国外钉球形牵索具国外讽双股增组合本锚索二、锚嘉杆支护后基本理遮论与新肆型锚杆树、锚索科学值的锚巴杆支展护设畏计，折不是悲简单造地在赴顶板何安装餐锚杆筛，而押应该旱使每痒一根学安装探的锚零杆都窑发挥草它的意最大史作用坑。煤矿顶耐板是由膏不同层废状岩体专组合成宗的层状蔬组合梁腊，为达天到最佳撞组合梁损的锚杆份系统设团计应满含足下列夫条件：1、支护源系统设激计的基院本原则三、腰巷道僚支护伍系统案设计棵方法①通因过调扁整锚醋杆长尾度及总安装石应力振，使叔锚杆件支护网系统坊应能分够控减制锚定固范飞围内惯的顶泰板离课层，卡这需永要选杆择合摘理的尽锚杆歪类型捕、长殿度和厅安装亡应力策。②锚固侄系统应同能够减传少或消筛除顶板端的拉应长力区。③锚歼杆应午能够贸锚固挤在稳煎定的川岩层语中。④锚雅固系滚统应码有足赔够的赏能力壁来控飞制顶麦板，电并且喜在整倒个需夸要支永护期旁间内和不失长效。松动圈摊加固与定控制：沟巷道开呀挖后必桐然要形疮成松动离圈，但皮围岩松酬动圈实矮际上是慢动态的誉，它与盾施加的圾支护体够系的强侍度、预傅应力大啦小、预伞应力施萍加时间壁及围岩娇结构、精地压强特度都有予关系。困施加合抛理的支嗽护结构猴，控制峡围岩松馋动圈的安发展和绑松动煤赛岩体的后自身强料度是巷围道支护这的主要弯目标。三、巷盏道支护印系统设交计方法2、煤矿蛙巷道支沟护的关散键要素合理的括安装应门力锚杆伏安装苦应力物的作序用和担液压悬支架踏的初同撑力才的作堤用很昨相似招。对浓于高序应力移软岩攀巷道钟，合逮适的究安装你应力猴对顶奏板支兆护效拦果影制响很预大。驻它是运防止绳离层云发生生，增辆加围文岩自存承能肤力和款减少误围岩应变形场的关鸡键因层素；熟是巷承道支致护成亏功的顿关键统因素婶之一赚。合理的渗锚杆长碎度锚杆赌长度勾是锚史杆支更护系欧统成嫩功的遍另一吗关键蕉因素治。合亩理的素锚杆悟长度乐应保革证锚瞒杆锚锅固在纯相对先比较螺坚硬成稳定抗的岩昆层中侍。但是们，若呜一定桃范围梳内难崇找到汽合适茂的稳伐定岩健层，农应保亮证锚拨固区奔形成妇能承在载一剥定压交力、跟合理刘厚度桑的梁弯或拱模。合理自的锚晶杆强己度和峡直径选用毕锚杆插强度知与直塌径应灶考虑进合理久的效著费比厅，即某在提枯供同汇等支先护强难度的联条件非下，幕单一为支护响面积旺内支夕护单泄元所够提供承的支艺护强凳度与巩所需墙费用决的比葵值。合理妥的表腿面控怒制由于巷完道在软壁岩或煤啦层中掘跑进，表徐面控制眼对于充霞分发挥缺锚杆支贿护系统贿的作用蜜非常重届要。有知效的表追面控制业系统应耐保证无兽片帮和极冒顶现献象。三、洪巷道清支护扛系统奶设计袋方法锚杆驴安装款与施跨工锚杆安丹装过程每中要实每现两个漆及时①及浴时施打庆锚杆。于实现对锡围岩的舱尽早控晶制，避苗免松动纱圈的扩辣展。②及难时实现韵锚杆的披安装应纷力。实幕现主动秘早期加还固围岩膜，拟制简松动圈械扩展。锚杆办施工浴安装怖过程铃中注涛意事武项①三葛径匹予配问线题②确均保一搏定的票扭矩③尽可己能选用乎大扭矩飘帮顶钻智机锚杆安具装扭矩鹊放大器合格的蜂锚杆安轰装应该前满足下轿列标准螺母阻针尼必须棉全部脱松落，否浑则锚杆婚无法达唱到安装葛载荷;塑料支垫圈宋必须榴溶化壮掉;锚杆盲外露榨长度速不超摸过20亮~3煌0m禾m;扭矩不龄能低于240蠢Nm(经验值)。三、巷辱道支护雾系统设毅计方法螺纹钢骨杆体与脱球墨铸闭铁螺母狠的摩擦渐系数最辩小，可变提高安医装应力凯。摩擦变系数比姓螺纹钢鬼杆体＋软钢螺母沈降低50％以久上。特制扰塑料亭垫圈己能够舒使锚未杆安米装旋同转时闸产生乘的热竖量熔歪化塑雕料垫相圈，立以降广低螺啦母与尖杆体皱的摩卵擦力爷。杆体螺合母组合僵摩擦系仁数螺杆和螺母材料µs值①淬火钢对青铜0.06～0.08钢对青铜0.08～0.10钢对耐磨铸铁0.10～0.12钢对灰铸铁0.12～0.15钢对钢0.11～0.17钢对球墨铸铁0.07～0.10预应亦力锚亦杆结水构与验组成痛：杆体＋程托盘＋庆阻尼螺昨母＋承主载垫圈绞＋减阻迷垫圈3、支护烛系统构家件匹配佣问题三、巷炉道支护劫系统设颠计方法锚杆卸预应毕力控爷件：译控制跳吨位3～6t，锚膝索预朝应力君控件请：控义制吨坝位6～10t。锚杆亏预应桶力控赴件：赛控制套吨位3～6t，锚卫索预症应力成控件呆：控兴制吨姿位6～10户t。预应无力控午件三、巷穴道支护成系统设恳计方法普板Q23遭5-1狡50×篇150嘱×10火山先口加而球形败垫圈踏－28悉.8创T普板Q23显5-1信50×主150肯×10火山口庭不加球币形垫圈揉－23金.6目T锰板Q3倘45150络×15链0×6负差（5.蔑5m袖m）19.改0T以上150谦×15锹0×8负差际（7.个5m贞m）23.起0T以上150哀×15跪0×1俘0负差督（9.5馅mm）28仗.0酷T以上中板蜘分剪刷、冲秆压成盗型的臂球形姐托盘碌，承顶载力酷明显肯提高鲜。托坛盘的凯承载班力与袋钢材类材质境有直购接关壁系，结并且下还与限托盘谨的球饥面大链小、图曲率牌半径欧有很描大的倘关系彼。托盘及给钢带等三、吧巷道菊支护那系统融设计香方法W钢带额示意照图单边钢籍筋梯示垦意图双边钢师筋梯示中意图M钢带骑示意或图梯型钢借带示意亦图三、巷粗道支护火系统设织计方法双向辟高分旁子聚吃酯网－普趁通的挤塑料滨编制切网的星优点诵是成悦本低袄、轻巾便、稠抗腐剪蚀等啦，但怪其强盒度和臂刚度乐较低倚。－双悠向高弦分子匙聚酯窃网具睬有强米度大奇、重柔量轻涨、刚眯度好袋等诸示多优奇点。角但由平于价独格较萌高，乎还没炊有广丙泛使镇用。三、巷著道支护谦系统设犬计方法注浆饿锚杆三、屑巷道治支护针系统爽设计读方法四、狱部分汽矿井阶巷道印支护聚案例厚松披散层处深埋锹构造轨复杂瞒矿井饶开拓村巷道瞒－山东题鲁西腹南地孝区(菏泽吗及济助宁周恶边一堆带)新近使施工弄建设距的一岔批矿恩井均叔为厚暮松散绕层深道埋矿鱼井，烫如滕滴东、因唐口复、梁醋宝寺侦、龙抵固、极赵楼康、郭浴屯、白彭庄湿、杨徒营、位霄云的、阳腐城等数煤矿爹，均畜遇到谜了深马井高趣地压蓬软岩慈巷道受支护连难的路问题蛾。高地苹应力泊深井购回采删支护谣－新汶矿冒区有5个矿井咱华丰、本协庄、丈孙村、其潘西、郊良庄开烘采深度霸超过10林00辰m，其两中孙使村煤逮矿延劈燕深水填平－11隆00，采深驴达到13岸00概m。华东性地区的否徐州矿奴区、淮举南矿区涨、淮北条矿区的取老区矿肝井和附托近的新塔建矿井斥开采深唇度很多紧接近10旺00蛛m或超过100再0m。深井裁开采若的巷扒道支汁护问望题已雁经成垒为一丘个普闯遍的勤技术艇难题撑。深井软尚岩围岩犯巷道支材护理念尝应该是－采用主经动围岩言控制方抚法，提数高围岩温的自身仗承载能议力，使品支护结何构－锚周杆、锚贪索、金抱属网和星混凝土视喷层协锹同有效米抵抗地被应力释夏放，以到平衡巷宅道围岩流的变形绑，真正领实现锚脊网主动田支护。滕东胸生建袭煤矿：主井取井筒深麦度921磨m，副井包井筒深百度949胀m，主序副井蹄井壁悲均采猪用素窃混凝埋土。直井筒搁施工逮至700净m左右时驾，滕东燃煤矿与颜山东科完技大学丧合作，点采用高搅强预应把力锚杆社、锚索逆主动预遗加固井君壁围岩却，在井闻底硐室早群施工混过程也隙同样采糊用了高妇强预应丝式力锚杆逼＋锚索燥＋金属身网＋钢麻带(钢筋梯)＋喷焰射混述凝土大等复氏合支嘴护技骂术，蛋取得是了显千著的适支护秀效果跨，所戒有硐昌室和师巷道薪达到笑了预苗期的抛支护窗效果捞，巷岗道维失修率胖不到2％。四、舰部分兆矿井剪巷道导支护丧案例唐口袜煤矿：是全款国唯一挥一个主捡井、付敌井、风婚井均超100僻0m的新建遇矿井，震是当时驳济西矿宵区最早逃建设的绑新井，厘设计年咏产30录0万吨体。在哲矿井趋建设阔时期却采用建了设烧计院倍的原忌有设鸟计，示但是柄硐室窝施工长完毕碰后，捎很短掀时间宣内多悬处发邀生了川较大慈的变睬形。剑针对玩这种奶情况妹采用质了锚伞索、疲加长狼高强狼锚杆间和注酷浆锚汁杆等动综合垃二次顺加固弟措施桨，取绸得了柜较好销的加鼻固效玩果，龟最终烛获得罪了国院家科走技进霜步二卸等奖兆。但灵是该洽成果鸣是巷辅道二伴次加亭固维皮修取攀得的删，并荒没有容硐室轻开始细施工负时采嗽用加端强支惜护的困预案忙，造秀成工左期延走长。鲁能彭落庄煤矿：彭饭庄煤婚矿矿炮井设暮计生屡产能始力0.4歼5Mt球/a，服务昼年限51.竹5年。罪主付燃井井脱底车现场深倡度500馒m，揭露遥岩性以烦细砂岩煌为主，惊岩性相绑对稳定泰，岩石没硬度系躺数平均f＝4~齿6。个值别地背段裂独隙发健育，合岩性拿松软洋，砂俱岩裂当隙水绣较多拣。井判底车占场及霸硐室庆支护耳以锚陷索网疯喷支盼护为航主，塑锚杆博主要酷采用渣高强册预应步力锚船杆，宪个别坡地段滴因施盖工后染变形读较大诵采用寄了锚虎注加U型钢棚刮支护。四、部系分矿井兼巷道支淋护案例霄云滥煤矿：霄学云煤舱矿是恭由济旬宁矿提业集摆团投清资兴蔬建的事中型无现代拣化矿阳井，什矿井岛由济虫南煤偏炭设排计院嗽设计奋，采诵用立横井开俗拓，开设主鞠、副晴两个摧井筒旱，设嘴计生肚产能关力0.猜9M凑t/蒙a。主编井深梅度840洋m，付井腿深度86捷0m，表个土段423健m，冻斯结深减度47睬2m。从主、圆付井检婆查孔得狂知，部助分井下甩硐室和溪巷道要吼揭露一蚂层2米左右刊的膨胀宣性泥岩顺。因此惯该矿与氧山东科龄技大学磁合作进临行了软殿岩深井窗巷道支听护研究飞，由于碰通过加薯强支护差预案，嗓矿井建飘设顺利缴，现在暖矿井所筒有硐室赌和巷道龟全部顺街利施工泡完毕。龙固煤付矿：是由劫新矿集则团开发顿建设的必国家重有点特大筐型矿井塑，设计哑能力600万t/旷a，设仰计深广度为840菊m。井下悄硐室混联络膝复杂帖，穿陷过岩柱性变寒化很碧大，活以粉此砂岩您、细暑砂岩稀为主么，中展砂岩息相对抱较少坝，且译处于味构造换破碎劣带，故岩石笋平均击硬度佳在f＝3～5之间娘，巷法道支诞护难形度大请。同迎时，竭该矿灶井在代建设品施工吵过程塌中砂破岩裂扯隙水扔大，雅给巷揭道支质护带洁来很俱大困剃难。狐通过婚与科期研机筑构合砌作，翻因地湾制宜领地采弱取了凉不同衰支护水形式载，确毯保了95％的鞭巷道屋一次妻支护象成功释，并纵为矿待井的肥按时支投产送提供滥了可俘靠的面技术袜保障拔。四、部炼分矿井永巷道支驶护案例杨营煤克矿：肥矿集附团投资剩兴建，叼井田位组于梁山辆县杨营汇镇。济堆南煤炭查设计院核设计，械采用立宫井开拓农，设主趟、副两锋个井筒槽，设计荡生产能向力0.分9M堪t/股a，矿奇井服太务年衣限为42百.0年。大主井直深度681云m，付遣井深肯度668挣m。井筒领采用冻台结法施将工，主缩慧、副井昼冻结深航度定为54抄0m、588叨m。自09年6月井筒冷施工刚刷过冻结熔段，杨贸营煤矿庆即提前草与山东洪科技大宇学开展杏合作，扯针对井挨底车场给所处层插位岩性才软弱破畜碎、地腔压大等捞特点，锋对即将秘开始施纵工的井乘下硐室野群及车超场巷道(马头涂门、评主付忍井贯释通巷丸、井挨底煤啄仓、烈箕斗扑装载折硐室浑、皮白带机图头硐贞室、桥泵房席、变锅电所恒等硐正室)进行死研究泥，在鞭设计猛院提护供的满施工筝设计规基础絮上，央根据帮具体舟地质国条件播，进干行了袋巷道扫支护跌优化欲。目前两恼条井筒国已经到粉底并贯勤通，现兼正在顺帆利施工稳井底车即场相关俭巷道及刻硐室，岸“基于方围岩屠应变举分析临与主催动控捐制的禾高预狐应力从锚杆披复合峰支护权技术购体系”在杨犯营煤矿购井底车傻场