錨桿支護(hù)理論與工程實(shí)踐

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1、錨桿支護(hù)理論與工程實(shí)踐主要內(nèi)容1錨桿支護(hù)發(fā)展2錨桿支護(hù)理論3錨桿支護(hù)體系4錨桿支護(hù)巷道冒頂調(diào)查分析5設(shè)計(jì)方法6施工7監(jiān)測(cè)11995年時(shí)國內(nèi)外狀況澳、美、英錨桿支護(hù)比重已達(dá)90%以上，德、俄、波正在大力發(fā)展，比重在50%以上；我國為15.15%（低水平）。1錨桿支護(hù)發(fā)展2世界上最早使用錨桿并以錨桿作為唯一的煤礦頂板支護(hù)方式的國家。美國最早開創(chuàng)性地使用錨桿可以追溯到本世紀(jì)30年代初，1943年開始有計(jì)劃有系統(tǒng)地使用錨桿。1947年在原美國礦務(wù)局研究中心旨在減少頂板事故的努力下錨桿受到普遍歡迎。在不到2年

2、的時(shí)間內(nèi)，錨桿在采礦工業(yè)中得到普及。國外美國360年代末發(fā)明樹脂錨固劑，錨桿使用的相當(dāng)一部分比例都是以樹脂錨固劑全長膠結(jié)的形式。在70年代末，美國首次將漲殼式錨頭與樹脂錨固劑聯(lián)合使用，使得錨桿具有很高的預(yù)拉力，錨桿的高預(yù)拉力可以達(dá)到桿體本身強(qiáng)度的50%～75%。4美國錨桿技術(shù)精髓－“兩高一大”高強(qiáng)度高預(yù)拉力大排間距支護(hù)領(lǐng)域的專業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化。錨桿設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)一體化。錨桿等支護(hù)產(chǎn)品精細(xì)加工，而非材料消耗、廢品利用支護(hù)手段多樣化、多系列，以適應(yīng)各種不同的條件。高新技術(shù)用于錨桿設(shè)計(jì)。美國的成功經(jīng)驗(yàn)5195

3、2年大規(guī)模使用機(jī)械式端部錨固錨桿（楔縫式、倒楔式、漲殼式），錨固力變化大、支護(hù)剛度小、可靠性差。但最終證明英國較軟弱的煤系地層不適宜用機(jī)械式錨桿。到60年代中期，英國逐漸開始不使用錨桿支護(hù)技術(shù)。1987年，由于煤礦虧損，煤礦私有化。英國煤炭公司參觀澳大利亞煤礦，引進(jìn)澳大利亞錨桿技術(shù)，在全行業(yè)重新推廣錨桿支護(hù)，煤礦開始盈利。英國6主要推廣全長樹脂錨固錨桿，強(qiáng)調(diào)錨桿強(qiáng)度要高。其錨桿設(shè)計(jì)方法是將地質(zhì)調(diào)研、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)、信息反饋等相互關(guān)聯(lián)、相互制約的各個(gè)部分作為一個(gè)系統(tǒng)工程進(jìn)行考察，使它們形成一個(gè)有機(jī)的整

4、體，形成了錨桿支護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。澳大利亞7自1932年發(fā)明Ｕ型鋼支架以來，主要采用Ｕ型鋼支架支護(hù)巷道，支護(hù)比重達(dá)到90%以上。自80年代以來，由于采深加大，Ｕ型鋼支架支護(hù)費(fèi)用高，巷道維護(hù)日益困難，開始使用錨桿支護(hù)。80年代初期，錨桿支護(hù)在魯爾礦區(qū)試驗(yàn)成功。德國8采用高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度材料制造錨桿，加工精細(xì)，將錨桿作為產(chǎn)品、實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化、商品化，而不是簡單的支護(hù)材料，并形成適用于不同條件的系列化產(chǎn)品。形成一整套比較科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，以巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)評(píng)估及井下實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)最大水平應(yīng)力在巷道布置與支

5、護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用。國外錨桿支護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀—成功經(jīng)驗(yàn)9采用可靠的監(jiān)測(cè)手段，大力推廣應(yīng)用頂板光纖窺視儀、頂板離層指示儀、圍巖深部多點(diǎn)位移計(jì)、測(cè)力錨桿等監(jiān)測(cè)儀器。堅(jiān)持科學(xué)管理，嚴(yán)格質(zhì)量監(jiān)測(cè)，形成了從理論到實(shí)踐的完善的錨桿支護(hù)技術(shù)體系。有比較可靠的配套機(jī)具，采用掘錨一體化聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)或性能良好的單體錨桿鉆機(jī)，滿足施工要求，并能實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)。10國內(nèi)支護(hù)發(fā)展2個(gè)階段：以1995年引進(jìn)澳大利亞錨桿支護(hù)技術(shù)為分界點(diǎn)。（之前機(jī)械錨固、鋼絲繩砂漿錨桿以及開發(fā)研制的快硬水泥錨桿；之后高強(qiáng)度樹脂錨固錨桿）錨桿支護(hù)理論、錨桿

6、支護(hù)設(shè)計(jì)方法、施工機(jī)具、小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索加強(qiáng)支護(hù)、錨桿孔徑、錨固劑及錨固方式、監(jiān)測(cè)技術(shù)等均發(fā)生了變化。美國、澳大利亞接近100%，英國80%，美國錨桿支護(hù)為巷道頂板的唯一支護(hù)方式。我國1995年時(shí)約15.15%，目前約50%。11錨桿支護(hù)使用范圍Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類全面推廣，Ⅳ、Ⅴ類得到推廣應(yīng)用綜放沿空掘巷錨桿支護(hù)軟弱、破碎煤巷錨桿支護(hù)三軟煤巷錨桿支護(hù)深井煤巷錨桿支護(hù)12錨桿支護(hù)效果錨桿支護(hù)與架棚支護(hù)相比，其優(yōu)越性表現(xiàn)在：屬于主動(dòng)支護(hù)將巷道圍巖變成承載體對(duì)巷道不規(guī)則斷面適應(yīng)性強(qiáng)巷道圍巖變形量顯著減小，安全生產(chǎn)

7、得到保證，大幅度減少了冒頂、瓦斯、火災(zāi)事故簡化巷道布置，減少巖石工程實(shí)現(xiàn)沿空掘巷，提高煤炭資源采出率，延長礦井壽命錨桿支護(hù)具有巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是我國煤炭行業(yè)繼綜合機(jī)械化之后的第二次支護(hù)技術(shù)革命13拱型可縮性支架破壞木支架嚴(yán)重?fù)p壞支架破壞實(shí)況架棚巷道變形和支架損壞情況14沿空掘巷維護(hù)狀況15錨桿支護(hù)巷道維護(hù)狀況162錨桿支護(hù)理論17（1）懸吊理論機(jī)理：將巷道頂板較軟弱巖層懸吊在穩(wěn)定巖層上，以避免較軟弱巖層的破壞、失穩(wěn)和塌落，錨桿所受的拉力來自被懸吊的巖層重量。缺點(diǎn)：沒有考慮圍巖的自承能力，

8、而且將被錨固體與原巖體分開。18（1）懸吊理論適用條件：錨桿可以錨固到頂板堅(jiān)硬穩(wěn)定巖層19（2）組合梁理論機(jī)理：將錨固范圍內(nèi)的巖層擠緊，增加巖層間的摩擦力，防止巖石沿層面滑動(dòng)，避免各巖層出現(xiàn)離層現(xiàn)象，提高其自撐能力。將幾層薄巖層鎖緊成一個(gè)較厚的巖層（組合梁）。在上覆巖層載荷的作用下，這種組合厚巖層內(nèi)的最大彎曲應(yīng)變和應(yīng)力都將大大減小，組合梁的撓度亦減小。缺點(diǎn)：將錨桿作用與圍巖的自穩(wěn)作用分開；在頂板較破碎、連續(xù)性受到破壞時(shí)，難以形成組合梁。適用條件：層狀地層