煤矿巷道围岩支护理论及技术研究进展深部巷道围岩支护2013.ppt

四、典型工程实例－实例三 高强预应力支护体系：“三高一低” 高强度、高粘结力、高预拉力（高可靠性）、低密度（大间排距）。 巷道加固结构要具有较好的整体性、稳定的结构性、较高的承载力和较强的让压与抗变形能力。 支护体系以锚杆为基础，体现： 刚柔并济、抗让结合 四、典型工程实例－实例三 “锚网梁+加密锚索”初次支护 井底车场绕道 砂岩、无水地段 顶板锚索8.3m，帮部4.3m 间排距1.6*1.6m 锚杆间排距750×750mm，长2500mm 四、典型工程实例－实例三 “锚网梁+格栅结构 ” 支护方案 格栅拱架净断面高350 mm，宽200 mm，纵筋为6根直径22mm的螺纹钢，箍筋为直径12mm的圆钢，箍筋间距200mm。 浇注混凝土C60 、泵送 大断面、泥岩 四、典型工程实例－实例三 “锚网梁+格栅结构 ” 支护效果 四、典型工程实例－实例三 “锚网梁+网壳结构 ” 支护方案 谢谢！ 敬请各位领导批评指正！ 三、巷道围岩支护理论与技术进展 锚杆支护技术具有用料节省、巷道断面利用率高、支护及时、劳动强度小、经济效益高以及对巷道围岩变形的适应性好等诸多优点，是巷道支护的一次重大革命，因而在煤矿开采支护中得到了普遍应用，并成为煤矿实现安全、高效生产必不可少的关键技术之一。 三、巷道围岩支护理论与技术进展 澳大利亚、美国等国：煤层地质条件比较简单，埋藏浅，护巷煤柱宽度大，而且大力推广应用锚杆支护，他们的锚杆支护技术比较先进，锚杆支护所占比重几乎达到100%。 欧洲一些主要产煤国家：过去一直主要采用金属支架支护巷道，但随着巷道支护难度加大和支护成本增高，将巷道支护方式转向了锚杆支护，积极开展了锚杆支护技术的研究、试验和推广应用。 德国：U型钢支护最早，技术成熟、先进，使用量大，在永久巷道与回采巷道中大多采用U型钢可缩性支架，但从上世纪80年代以来，随着开采深度和开采强度的增加，重型采掘设备的采用，要求巷道断面越来越大，导致巷道围岩变形加剧，支护困难，为了解决巷道支护难题，不得不增加型钢重量、减小支护棚距，致使巷道支护费用增高，而且带来施工、运输等一系列问题。 三、巷道围岩支护理论与技术进展 锚杆支护理论一直是煤矿开采与安全领域中重要的研究课题，得到了广泛的研究。 至今为止，已提出很多种锚杆支护理论，如悬吊理论、组固拱理论、组合梁理论等。 三、巷道围岩支护理论与技术进展 1、悬吊理论 机理：将巷道顶板较软弱岩层悬吊在稳定岩层上，以避免较软弱岩层的破坏、失稳和塌落，锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量。 缺点：没有考虑围岩自承能力，而且将被锚固体与原岩体分开。 适用条件：锚杆可以锚固到顶板坚硬稳定岩层 三、巷道围岩支护理论与技术进展 机理：将锚固范围内的岩层挤紧，增加岩层间的摩擦力，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。将几层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。 缺点：将锚杆作用与围岩的自稳作用分开；在顶板较破碎、连续性受到破坏时，难以形成组合梁。 适用条件： 层状地层 顶板在相当距离内不存在稳定岩层，悬吊作用处于次要地位。 2、组合梁理论 三、巷道围岩支护理论与技术进展 机理：在破碎区安装预应力锚杆时，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，只要铺杆间距足够小，各个锚杆形成的压应力圆锥体将相互交错，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。 3、组合拱理论 缺点：一般不能作为准确的定量设计。 适用条件：顶板无稳定岩层 三、巷道围岩支护理论与技术进展 机理：矿井岩层的水平应力通常大于垂直应力，水平应力具有明显的方向性。在最大水平应力作用下，顶底板岩层易于发生剪切破坏，出现错动与松动而膨胀造成围岩变形，锚杆的作用即是约束其沿轴向岩层膨胀和垂直于轴向的岩层剪切错动。 4、最大水平应力理论 三、巷道围岩支护理论与技术进展 前面这些支护理论在煤矿生产实践中起到了积极作用，但是这些理论都有其适用条件，都存在着一定局限性：大部分基于当时的理论水平，采用古典结构力学的方法，虽然具有针对性强的特点，然而揭示锚杆的支护实质内容不够。 三、巷道围岩支护理论与技术进展 5、松动圈支护理论 开巷后变化： （1）巷道周边应力集中； （2）强度降低（围岩应力超过强度则岩石破坏，等于为极限平衡，小于则稳定）； 　　结果：出现围岩松动圈。 煤矿巷道普遍存在松动圈！松动圈越大支护越难！ 三、巷道围岩支护理论与技术进展 工程类比法 理论计算法