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1、井巷设计优化与施工新技术其次讲 岩石巷道的锚喷支护湖湖 南南 工工 程程 学学 院院 曾曾 宪宪 桃桃（博士、教授、博士生导师）（博士、教授、博士生导师）二零一零年八月二零一零年八月井巷维护目的在于保证井巷稳定性井巷维护目的在于保证井巷稳定性前提是经济合理，稳定与经济兼顾，不行偏废前提是经济合理，稳定与经济兼顾，不行偏废围岩应力超过围岩强度时，井巷处于不稳定状态围岩应力超过围岩强度时，井巷处于不稳定状态当围岩应力恰等于围岩强度时，井巷处于极限平衡状态当围岩应力恰等于围岩强度时，井巷处于极限平衡状态当围岩应力小于围岩强度时，井巷才得以稳定当围岩应力小于围岩强度时，井巷才得以稳定 提高围岩强度，降
2、低围岩应力提高围岩强度，降低围岩应力 1 井巷维护总原则井巷维护总原则v围岩岩性、井巷位置、所处深度、巷道轴线围岩岩性、井巷位置、所处深度、巷道轴线方位、断面形态尺寸、掘进破岩方法、掘进方位、断面形态尺寸、掘进破岩方法、掘进时间、掘进方案、巷道布置与采动影响、以时间、掘进方案、巷道布置与采动影响、以及支护类型与特征等。及支护类型与特征等。v在以上因素中，巷道断面形态尺寸、掘进方在以上因素中，巷道断面形态尺寸、掘进方案方法、巷道布置和支护类型与特性等，有案方法、巷道布置和支护类型与特性等，有很广泛的选择调整余地。很广泛的选择调整余地。2 影响井巷稳影响井巷稳定性的主要因素定性的主要因素3 井巷维
3、护措施井巷维护措施将井巷置于最坚硬的岩层中将井巷置于最坚硬的岩层中选择井巷位置选择井巷位置 调整岩性以提高或降低围岩强度调整岩性以提高或降低围岩强度 调整与相邻巷道或采场的距离调整与相邻巷道或采场的距离 调整和采空区的相对关系调整和采空区的相对关系巷道轴线方向巷道轴线方向断面形态与轴比断面形态与轴比(跨高比跨高比)断面尺寸断面尺寸掘进破岩方法掘进破岩方法掘进时间与沿空护巷掘进时间与沿空护巷选择合理的支护方式选择合理的支护方式巷道围岩支护共同作用原理巷道围岩支护共同作用原理围岩支护共同作用原理围岩支护共同作用原理锚喷支护锚喷支护锚杆与喷锚杆与喷(射射)混凝土联合支护混凝土联合支护锚杆和喷混凝土都
4、可独立运用锚杆和喷混凝土都可独立运用联合应用，支护效果更加完善联合应用，支护效果更加完善锚杆的最大特点是置入围岩内部，发挥其自身支护作用锚杆的最大特点是置入围岩内部，发挥其自身支护作用锚杆的支护效果良好，且用料省锚杆的支护效果良好，且用料省同样支护效果条件下，锚杆的用钢量只有同样支护效果条件下，锚杆的用钢量只有U型钢支架的型钢支架的1121154 锚喷支护锚喷支护4 锚喷支护锚喷支护结构类型v国内外锚杆的构造类型不下数十种国内外锚杆的构造类型不下数十种v最常用的有：最常用的有：倒楔式钢锚杆、钢丝绳或钢筋砂浆锚倒楔式钢锚杆、钢丝绳或钢筋砂浆锚 杆、木锚杆、树脂锚杆、竹锚杆等杆、木锚杆、树脂锚杆、
5、竹锚杆等v最近发展的有：最近发展的有：快凝水泥砂浆锚杆快凝水泥砂浆锚杆 膨胀水泥砂浆锚杆膨胀水泥砂浆锚杆 管缝式锚杆等管缝式锚杆等v各种锚杆各有特点各种锚杆各有特点4 锚喷支护锚喷支护作用机理v悬吊作用，减跨作用，组合梁作用，组合拱作用，悬吊作用，减跨作用，组合梁作用，组合拱作用，加固作用，改善围岩周边应力状态加固作用，改善围岩周边应力状态(改双轴为三改双轴为三轴应力状态轴应力状态)作用等。作用等。v有的能说明特定状况下锚杆的作用，有的则非锚有的能说明特定状况下锚杆的作用，有的则非锚杆所特有的作用杆所特有的作用(如改善周边应力状态，别的支如改善周边应力状态，别的支护也有这种功能护也有这种功能)
6、，但都未能阐明或明确说明为，但都未能阐明或明确说明为什么锚杆用料极省。什么锚杆用料极省。4 锚喷支护锚喷支护锚杆参数的确定方法v锚杆长度计算公式为锚杆长度计算公式为 ll1 1+l2+l3 式中：式中：l1 1外露长度；外露长度；l2 有效长度；有效长度；l3 锚锚入坚硬稳定岩层内的长度。入坚硬稳定岩层内的长度。v按杆体承载力与锚固力等强度原则确定按杆体承载力与锚固力等强度原则确定杆体直径杆体直径v按锚杆所能悬吊的岩体重量计算杆间、按锚杆所能悬吊的岩体重量计算杆间、排距。排距。5 喷射混凝土支护喷射混凝土支护喷混凝土最突出的支护特点，是在施工过程中表面一经暴露喷混凝土最突出的支护特点，是在施工
7、过程中表面一经暴露可以马上喷射，除了起临时支护作用以外，还刚好将岩面加以封可以马上喷射，除了起临时支护作用以外，还刚好将岩面加以封闭，隔绝水、湿气和风化对岩体的不利作用，防止岩体强度降低，闭，隔绝水、湿气和风化对岩体的不利作用，防止岩体强度降低，起到间接提高举岩强度的作用。这一点对于易风化遇水崩解膨胀起到间接提高举岩强度的作用。这一点对于易风化遇水崩解膨胀的软岩，意义特别重要。的软岩，意义特别重要。喷混凝土配和锚杆应用，可以克服锚杆的最大弱点，起着防喷混凝土配和锚杆应用，可以克服锚杆的最大弱点，起着防止杆间活石风化、冒落作用。止杆间活石风化、冒落作用。喷混凝土有时也可以单独作为一种支护方式，或
8、在锚喷联合支护中喷混凝土有时也可以单独作为一种支护方式，或在锚喷联合支护中起主要作用。起主要作用。性质性质本质是脆性的，岩体变形较大时，喷层简洁开裂、剥落本质是脆性的，岩体变形较大时，喷层简洁开裂、剥落缺点：回弹率和粉尘浓度大缺点：回弹率和粉尘浓度大5 喷射混凝土支护喷射混凝土支护喷层厚度v岩体变形小时，只需素喷混凝土，不必锚杆，岩体变形小时，只需素喷混凝土，不必锚杆，喷厚可为喷厚可为50150mm。v岩体变形大时，应以锚杆为主，喷层为辅。岩体变形大时，应以锚杆为主，喷层为辅。这时喷厚有这时喷厚有2050mm即可。即可。v围岩变形在围岩变形在25cm时，用素喷混凝土，变形时，用素喷混凝土，变形
9、较大时用喷混凝土和锚杆联合支护。较大时用喷混凝土和锚杆联合支护。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v锚杆支护是我国煤巷支护技术改革的发展方v向。实际应用表明,与传统的支护方式相比,锚杆v支护在改善支护效果、降低支护成本、加快成巷v速度、减轻劳动强度、提高巷道断面利用率、简v化回采面端头维护工艺等方面的优越性特别突出,v是煤矿发展高产高效生产必不行少的配套技术。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术的发展过程我国煤巷锚杆支护技术的发展过程 80 年头中后期的起步阶段年头中后期的起步阶段;19911995 年的攻关阶段年的攻关阶段;199
10、61997 年的引进和消化阶段年的引进和消化阶段;1998 年至今的推广和提高阶段。年至今的推广和提高阶段。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 第一阶段第一阶段v 主要进行一些基础性的探讨和试主要进行一些基础性的探讨和试验验,煤巷锚杆支护的应用主要集中在少煤巷锚杆支护的应用主要集中在少数几个矿区数几个矿区,如徐州、新汶、淮南、西如徐州、新汶、淮南、西山等。山等。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 其次阶段其次阶段v 煤巷锚杆支护技术作为国家煤巷锚杆支护技术作为国家“八八五五”期间的重点项目进行攻关期间的重点项目进行攻关,取得了取得了一大批科研成果
11、一大批科研成果,锚杆支护应用范围明锚杆支护应用范围明显扩大。显扩大。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 第三阶段第三阶段v 引进国外技术引进国外技术,推动我国煤巷锚杆支护技术的发展和推动我国煤巷锚杆支护技术的发展和提高。在引进、吸取和消化的基础上提高。在引进、吸取和消化的基础上,结合我国具体状况结合我国具体状况,集中现场、科研院所及大专院校等多方面的优势集中现场、科研院所及大专院校等多方面的优势,经过两年经过两年大规模探讨和试验大规模探讨和试验,初步形成了适合我国煤矿条件的煤巷锚初步形成了适合我国煤矿条件的煤巷锚杆支护成套技术。杆支护成套技术。6 我国煤巷锚杆支护技术新
12、进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 第四阶段第四阶段v 国内各大矿区广泛推广应用国内各大矿区广泛推广应用,取取得了显著的技术经济效益。煤巷锚杆支得了显著的技术经济效益。煤巷锚杆支护的比例已达到护的比例已达到20%以上以上,少数矿区已少数矿区已超过超过50%,全国每年约全国每年约260 km的煤巷接的煤巷接受锚杆支护。受锚杆支护。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术 经过近5 年来的快速发展,煤巷锚杆支护技术已基本形成了由设计方法、支护材料、施工机具、工程监测等构成的煤巷锚杆支护成套技术。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技
13、术新进展煤巷锚杆支护成套技术设计方法 在多年锚杆支护实践阅历的基础上,借鉴国外先进经验,逐步形成了一整套适合我国特点的锚杆支护设计方法动态设计法,包括地质力学评估初始设计井下监测和信息反馈修正初始设计日常监测等几个步骤。这种设计方法的科学性、合理性和牢靠性受到国内外的普遍认可。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术地质力学测试地质力学测试 巷道围岩是一个极其困难的地质体巷道围岩是一个极其困难的地质体,一切与围岩有一切与围岩有关的工作关的工作,如巷道布置和支护设计等如巷道布置和支护设计等,都都离不开对围岩离不开对围岩地质力学特征的充分了
14、解。对于煤巷锚杆地质力学特征的充分了解。对于煤巷锚杆支护支护,须要须要进行以下几个方面的地质力学测试。进行以下几个方面的地质力学测试。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术地质力学测试地质力学测试v (1)围岩强度测试。可接受围岩强度测试。可接受WQCZ 型围岩强型围岩强v度测定装置在井下钻孔中进行巷道围岩度测定装置在井下钻孔中进行巷道围岩强度测试强度测试,v与试验室岩块强度测试相比与试验室岩块强度测试相比,其强度测其强度测试值更接近试值更接近v岩体岩体,还可测出懦弱裂开岩层的强度还可测出懦弱裂开岩层的强度,测试方法简测试方法简v单
15、、快速、便利。单、快速、便利。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术地质力学测试地质力学测试v (2)围岩结构测试。可接受围岩结构测试。可接受FS75X20 型光导型光导v纤维钻孔窥视仪在井下巷道围岩钻孔中纤维钻孔窥视仪在井下巷道围岩钻孔中观测围岩观测围岩v节理、裂隙等结构面的分布节理、裂隙等结构面的分布,以及这些以及这些结构面的发结构面的发v展变更。展变更。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术地质力学测试地质力学测试v (3)围岩深部位移和破坏范围测试。可接受围岩深部
16、位移和破坏范围测试。可接受GK-701 型声波位移测试系统在井下巷道围岩钻孔中测量围岩深型声波位移测试系统在井下巷道围岩钻孔中测量围岩深部位移值部位移值,进而确定巷道围岩破坏范围和顶板发生离层的位进而确定巷道围岩破坏范围和顶板发生离层的位置。该仪器测量精度高置。该仪器测量精度高,每个钻孔测点数多达每个钻孔测点数多达20 个个,而且快而且快速便利速便利,重量轻重量轻,携带便利。携带便利。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术地质力学地质力学测试测试v (4)地应力测试。可接受便携地应力测试。可接受便携式水压致裂地式水压致裂地v应力测试
17、装置在井下巷道围岩钻孔应力测试装置在井下巷道围岩钻孔中测试岩体的中测试岩体的v主应力大小和方向。与应力解除法主应力大小和方向。与应力解除法相比相比,它无需钻它无需钻v取岩芯取岩芯,方法简洁方法简洁,速度快速度快,测试深测试深度大。度大。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术地质力学地质力学测试测试v (5)锚固性能测试。按设计要锚固性能测试。按设计要求求(包括钻孔规包括钻孔规v格、锚杆规格、锚固剂规格与数量格、锚杆规格、锚固剂规格与数量等等),在现场进在现场进v行确定数量的锚杆拉拔破坏性试验行确定数量的锚杆拉拔破坏性试验,检测锚固剂
18、与检测锚固剂与v岩层、岩层、锚固剂与锚杆之间的粘结性锚固剂与锚杆之间的粘结性能以及杆体的能以及杆体的v破断力破断力,以此作为锚杆支护参数设以此作为锚杆支护参数设计的重要依据。计的重要依据。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术初始设计初始设计v初始设计可接受有限差分软件初始设计可接受有限差分软件FLAC3.3 和离和离v散元软件散元软件UDEC 进行数值模拟设计进行数值模拟设计,依依据围岩参据围岩参v数和已有实测数据确定出比较合理的初数和已有实测数据确定出比较合理的初始设计。始设计。v前者特别适合软岩大变形巷道的力学分前者特别适合软
19、岩大变形巷道的力学分析析,后者在后者在v计算节理裂隙发育的裂开岩体方面有明计算节理裂隙发育的裂开岩体方面有明显优势。显优势。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术锚杆支护材料锚杆支护材料我国在锚杆支护材料(包括杆体、树脂锚固剂、钢带、锚索等)方面做了大量工作,并形成了有自己特色的产品。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术锚杆支护材锚杆支护材料料v高强度锚杆杆体高强度锚杆杆体v经过近几年的探讨和试验经过近几年的探讨和试验,我国目我国目前已经能够轧制前已经能够轧制v无纵筋左
20、旋螺纹钢锚杆无纵筋左旋螺纹钢锚杆,并接受优质钢并接受优质钢材或经中频调质材或经中频调质,v达到高强度和超高强度级别。直径达到高强度和超高强度级别。直径22mm 的杆体极的杆体极v限载荷高达限载荷高达342 kN,比以前接受的一般比以前接受的一般杆体强度提高了杆体强度提高了v34 倍。倍。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术锚杆支护材料锚杆支护材料树脂锚固剂树脂锚固剂树脂锚固剂是保证锚杆支护高刚度的关键材料,我国在树脂锚固剂配方改进和生产技术方面做了大量工作,现已形成系列产品,其主要性能指标已达到或超过国外先进国家的水平。6 我国煤
21、巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术锚杆支护材锚杆支护材料料vW 钢带及其轧制技术钢带及其轧制技术v W 型钢带是煤巷锚杆支护中的重要型钢带是煤巷锚杆支护中的重要构件构件,有利于有利于v发挥锚杆支护的整体作用。在借鉴国外发挥锚杆支护的整体作用。在借鉴国外先进技术和经先进技术和经v验的基础上验的基础上,研制了研制了W 型钢带及其轧制型钢带及其轧制机组机组,该机组生该机组生v产实力达产实力达5 000 kg/h,成型出材率高达成型出材率高达98%。经过轧。经过轧v制的钢带制的钢带,强度可提高强度可提高10%15%。目。目前前,W 型钢带型钢带v
22、有多种规格有多种规格,形成了系列产品。形成了系列产品。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术锚杆支护材锚杆支护材料料v特种锚杆特种锚杆v对于懦弱裂开、高地应力、大断面对于懦弱裂开、高地应力、大断面等巷道和硐室等巷道和硐室,v它们共同的特点是围岩自稳时间短、裂它们共同的特点是围岩自稳时间短、裂开范围大、变开范围大、变v形猛烈。仅接受常规的锚杆支护很难达形猛烈。仅接受常规的锚杆支护很难达到有效的支护到有效的支护v效果效果,有的甚至影响矿井的正常生产有的甚至影响矿井的正常生产,而而且支护和修理且支护和修理v费用极为昂贵。针对这一现状费用极
23、为昂贵。针对这一现状,开发研开发研制了多种特种锚制了多种特种锚v杆。杆。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术锚杆支锚杆支护材料护材料v特种锚杆特种锚杆v(1)注浆锚杆。锚杆用钢管制注浆锚杆。锚杆用钢管制成成,既可起到既可起到v锚固作用锚固作用,又可作为注浆管进行注浆又可作为注浆管进行注浆,它将锚固它将锚固v和注浆结合在一起和注浆结合在一起,用于懦弱裂开岩用于懦弱裂开岩层。层。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术锚杆支护材锚杆支护材料料v特种锚杆特种锚杆v(2)自钻锚杆
24、。这种锚杆集钻头、自钻锚杆。这种锚杆集钻头、钻杆和锚杆的作钻杆和锚杆的作v用为一体用为一体,用于无法成孔的极软岩层。用于无法成孔的极软岩层。v (3)接长锚杆。两根或两根以上的高接长锚杆。两根或两根以上的高强锚杆用特制强锚杆用特制v连接套连接连接套连接,成倍增加锚杆长度成倍增加锚杆长度,适用于适用于须要深锚固的须要深锚固的v岩层。岩层。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术锚杆支锚杆支护材料护材料v特种锚杆特种锚杆v此外此外,还开发了玻璃钢锚杆、可还开发了玻璃钢锚杆、可回收锚杆等回收锚杆等v新型锚杆新型锚杆,对于巷道两帮特殊是靠回对
25、于巷道两帮特殊是靠回采工作面一采工作面一v侧的巷帮支护具有明显的优越性。侧的巷帮支护具有明显的优越性。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术锚杆支护材料锚杆支护材料v系列锚索系列锚索v 针对回采巷道特点开发研制的小孔径树脂锚固预应力锚针对回采巷道特点开发研制的小孔径树脂锚固预应力锚索可索可v以作为复合裂开顶板、以作为复合裂开顶板、煤层顶板等困难条件下锚杆支护的补煤层顶板等困难条件下锚杆支护的补强强v加固措施。这种锚索的最大特点是接受树脂锚固剂锚固加固措施。这种锚索的最大特点是接受树脂锚固剂锚固,可可以像以像v安装一般树脂锚杆那样干脆
26、搅拌树脂锚固剂对锚索锚固端进安装一般树脂锚杆那样干脆搅拌树脂锚固剂对锚索锚固端进行行v加长锚固加长锚固,适用于直径为适用于直径为28 mm 钻孔。与传统锚索技术相比钻孔。与传统锚索技术相比,省省v去了比较困难的注浆工艺、设备和材料去了比较困难的注浆工艺、设备和材料,而且树脂锚固剂固而且树脂锚固剂固化速化速v度快度快,锚索可刚好主动承载锚索可刚好主动承载,技术经济效果特别明显。技术经济效果特别明显。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术锚杆支护材锚杆支护材料料v系列锚索系列锚索v 这种锚索的制作工艺简洁、安装这种锚索的制作工艺简洁、安
27、装速度快、承载快速度快、承载快(10 vmin)、锚固力大、锚固力大(260 kN)、预紧力可、预紧力可达达100 kN 以上以上,安安v装质量牢靠。对于软岩大巷、硐室和交装质量牢靠。对于软岩大巷、硐室和交岔点等重点工程岔点等重点工程,可可v接受锚固长度更长和锚固力更大的多钢接受锚固长度更长和锚固力更大的多钢铰线系列注浆锚索。铰线系列注浆锚索。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术工程监测工程监测v 工程监测是锚杆支工程监测是锚杆支护动态设计法不行缺少的护动态设计法不行缺少的重要重要v内容。依据井下巷道围岩内容。依据井下巷道围岩变形
28、和支护体受力监测结变形和支护体受力监测结果果,v验证初始设计的合理性和验证初始设计的合理性和牢靠性牢靠性,最大限度地保证巷最大限度地保证巷道道v的平安程度。煤巷锚杆支的平安程度。煤巷锚杆支护工程监测的内容主要有护工程监测的内容主要有:锚锚v杆受力监测、顶板离层监杆受力监测、顶板离层监测及位移量监测。测及位移量监测。v6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术工程监测工程监测v锚杆受力监测锚杆受力监测v依据锚杆受力大小及依据锚杆受力大小及分布分布,可以推断锚杆满载程可以推断锚杆满载程v度度,是否发生屈服、断裂是否发生屈服、断裂,进而判定顶
29、板是否稳定进而判定顶板是否稳定,v锚杆支护参数是否合理。锚杆支护参数是否合理。监测仪器可接受监测仪器可接受YGS v100 型液压式锚杆型液压式锚杆(索索)测测力计及力计及CM 200型测力锚型测力锚v杆。杆。v6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技煤巷锚杆支护成套技术术工程监测工程监测v锚杆受力监测锚杆受力监测v 锚杆测力计主要锚杆测力计主要用于端头锚固锚杆和锚用于端头锚固锚杆和锚索的受力索的受力v监测。测力锚杆是一种监测。测力锚杆是一种特殊结构的专用锚杆特殊结构的专用锚杆,作为一般作为一般v锚杆安装在巷道中锚杆安装在巷道中,但但其杆体上各段的受力可其
30、杆体上各段的受力可以随时测以随时测v取取,主要用于全长锚固主要用于全长锚固锚杆杆体全长受力大小锚杆杆体全长受力大小和分布的和分布的v监测。监测。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术工程监测工程监测v顶板离层监测顶板离层监测v 顶板离层监测的常规顶板离层监测的常规仪器是仪器是LBY-3 型顶板离层型顶板离层指示仪指示仪,其其v主要功能是以不同的颜色主要功能是以不同的颜色段对顶板锚固范围内及锚段对顶板锚固范围内及锚固范围外离固范围外离v层状况供应连续的直观显层状况供应连续的直观显示示,以便向井下作业人员随以便向井下作业人员随时警示顶板
31、时警示顶板v变形态况变形态况,及早发觉顶板失及早发觉顶板失稳的征兆。同时稳的征兆。同时,它本身又它本身又带有精确带有精确v的刻度可干脆测读顶板锚的刻度可干脆测读顶板锚固范围内及锚固范围外的固范围内及锚固范围外的顶板离层值顶板离层值,v可兼作简易多点位移计运可兼作简易多点位移计运用用,测读结果是综合反映锚测读结果是综合反映锚杆支护参数杆支护参数v是否合理的重要依据。是否合理的重要依据。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护成套技术煤巷锚杆支护成套技术工程监工程监测测v位移量监测位移量监测v位移量监测是最常规的监测项位移量监测是最常规的监测项目目,除表面位除表面位
32、v移监测外移监测外,更重要的是深部位移监测。更重要的是深部位移监测。深部位移深部位移v监测可接受监测可接受ZW-4 型遥测多点位移型遥测多点位移计计,该仪器通该仪器通v过钻孔测量岩层深部位移过钻孔测量岩层深部位移,其位移量其位移量接受电信号接受电信号v传输传输,可实现远距离遥测。可实现远距离遥测。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护技术的发展方向v (1)加紧制定锚杆支护技术规范。随着锚杆支护技v术的推广和成熟,越来越须要一部适合全行业的“锚杆v支护技术规范”。在原煤炭部科教司的主持下,已经做v了很多基础工作,形成了初稿,须要进一步完善后,在v全行业内推广应
33、用。v 6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护技术的发展方向v (2)进一步完善和普及煤巷锚杆支护设计方法。现v在已经有了比较好的设计方法,也具备了确定的设计v手段,问题在于目前还仅限于少数探讨单位驾驭,煤矿v现场至今仍旧以工程类比法为主。因此,应尽快将动v态设计方法进行完善和普及。v 6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护技术的发展方向煤巷锚杆支护技术的发展方向v (3)规范锚杆材料生产。规范锚杆材料生产。现在锚杆支护材料生产厂家多现在锚杆支护材料生产厂家多,规模小规模小,技术水平低技术水平低,产品质量产品质量良莠不齐。应当
34、借鉴国外阅历良莠不齐。应当借鉴国外阅历,搞集约化规模生产搞集约化规模生产,以保证质量以保证质量,降低成本。降低成本。v 6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护技术的发展方向煤巷锚杆支护技术的发展方向v (4)加强锚杆支护工程监测。近年加强锚杆支护工程监测。近年来锚杆支护工程监来锚杆支护工程监v测技术有了很大的发展测技术有了很大的发展,开发了多种监开发了多种监测仪器测仪器,在锚杆支护在锚杆支护v技术试验探讨中起到了重要的作用。但技术试验探讨中起到了重要的作用。但在日常生产中在日常生产中,一一v些必要的监测工作没有很好开展些必要的监测工作没有很好开展,使其使其应有
35、的作用没有得应有的作用没有得v到很好的发挥。因此到很好的发挥。因此,应在大力宣扬的应在大力宣扬的基础上基础上,进行必要的进行必要的v强制约束强制约束,进一步加强这方面的工作进一步加强这方面的工作,以保证平安生产。以保证平安生产。6 我国煤巷锚杆支护技术新进展我国煤巷锚杆支护技术新进展v 煤巷锚杆支护技术的发展方向煤巷锚杆支护技术的发展方向v (5)完善和发展锚杆机具。完善和发展锚杆机具。目前目前,锚杆机具存锚杆机具存v在的主要问题是在的主要问题是:钻机质量不够钻机质量不够高高,缺乏大功率锚缺乏大功率锚v索钻机和好用的锚杆安装机具索钻机和好用的锚杆安装机具,钻头、钻杆质量也钻头、钻杆质量也v需进
36、一步提高。这些问题都需尽需进一步提高。这些问题都需尽快解决。快解决。7 巷道支护效果巷道支护效果检测方法检测方法 该方法最简洁，但意义很重要。例如，将该方法最简洁，但意义很重要。例如，将岩体表面位移量测资料，形成位移与时间的关系岩体表面位移量测资料，形成位移与时间的关系曲线，最常见的三种状况。其实质就是蠕变曲线。曲线，最常见的三种状况。其实质就是蠕变曲线。对于斜率持续不变或不断增长，可以预见趋向不对于斜率持续不变或不断增长，可以预见趋向不稳定的状况，通过实行适当措施，如加强支护，稳定的状况，通过实行适当措施，如加强支护，改善排水条件等，使位移时间曲线斜率减小或趋改善排水条件等，使位移时间曲线斜
37、率减小或趋于稳定。于稳定。一、巷道围岩收敛测试一、巷道围岩收敛测试围岩收敛关系曲线收敛计及测点布置v围岩位移是指围岩的确定位移，该项测试可以反围岩位移是指围岩的确定位移，该项测试可以反映围岩的时空变更状况。映围岩的时空变更状况。二、围岩位移测量v围岩松动圈是反映巷道围岩破坏范围的重要参数，一般围岩松动圈是反映巷道围岩破坏范围的重要参数，一般用声波方法测试。目前多接受单孔一发双收的方法测试。用声波方法测试。目前多接受单孔一发双收的方法测试。依据声波的速度变更来判别巷道围岩的破坏状况。依据声波的速度变更来判别巷道围岩的破坏状况。三、围岩松动圈的测量F 当岩石裂开时，岩石存在大量当岩石裂开时，岩石存
38、在大量F 的缝隙，其密度变小，声波的缝隙，其密度变小，声波在在 F 裂开岩体中传播的速度与岩裂开岩体中传播的速度与岩体体F 的裂开程度有干脆关系。声的裂开程度有干脆关系。声波波F 测试围岩松动圈，就是依据测试围岩松动圈，就是依据这这F 一原理进行的。一原理进行的。基本原理 声声速速沿沿孔孔深深增增加加基基本本保保持持不不变变，这这说说明明岩岩体体完完整整、节节理理裂裂隙隙不不发发育育，可可以以认认为为松松动动圈厚度等于零。圈厚度等于零。在在巷巷道道表表面面确确定定范范围围内内，声声速速值值下下降降，但但随随着着孔孔深深增增加加，声声速速保保持持不不变变，此此时时松松动动圈厚度可由圈厚度可由A确
39、定。确定。v 在巷道围岩确定深度内，声速增加，然后随孔在巷道围岩确定深度内，声速增加，然后随孔v 深加大声速渐渐下降趋于稳定，这说明巷道围深加大声速渐渐下降趋于稳定，这说明巷道围v 岩存在应力集中区，但应力值并未达到岩石的岩存在应力集中区，但应力值并未达到岩石的v 抗压强度，岩体仍旧保持完整。此时围岩松动抗压强度，岩体仍旧保持完整。此时围岩松动v 圈等于零。圈等于零。v 在巷道围岩确定范围内，声速值降低，随孔深在巷道围岩确定范围内，声速值降低，随孔深v 增加声速增加，确定距离后，起先下降并渐渐增加声速增加，确定距离后，起先下降并渐渐v 趋于稳定。此时巷道围岩松动圈的大小由图中趋于稳定。此时巷道围岩松动圈的大小由图中v 的的A点确定，图中声速增大处说明应力集中区点确定，图中声速增大处说明应力集中区v 的存在。的存在。测试结果的应用v随时检测巷道变形态况，以便在巷道失稳之随时检测巷道变形态况，以便在巷道失稳之前实行措施；前实行措施；v检验支护设计方案的正确与否，以便即时更检验支护设计方案的正确与否，以便即时更改；改；v驾驭巷道端头效应，制定合理的永久支护时驾驭巷道端头效应，制定合理的永久支护时间；间；v服务支护参数设计。服务支护参数设计。