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煤矿巷道锚杆支护设计

张百胜

2022年06月

张百胜个人简介

太原理工大学矿业工程学院，教授博士。

主要从事矿山压力及岩层控制方面的科研和教学工作。

•中国煤炭工业协会支护专业委员会委员

•中国煤炭学会岩石力学与支护专业委员会

•山西省煤炭学会煤炭开采专业委员会委员

•山西省高等学校131领军人才

主要研究方向：巷道围岩控制（含沿空留巷/小煤柱护巷）；

放顶煤、大采高、超长工作面开采；坚硬顶板控制；极近距离煤

层开采（含上行开采）；冲击地压；充填开采（含残煤复采）。

一、引言

1.1地下围岩控制核心

围岩的物理

力学性质

物性

地下围岩

控制

围岩的结构载荷围岩作用于支护

工程结构系统上的载荷

支护理论技术不完善

1.2巷道矿压控制基本原理及途径

巷道矿压控制基本原理

Ø抵抗矿压（抗压）

Ø忍让矿压（让压）

Ø躲避矿压（躲压）

Ø转移矿压（移压）

途径：降低巷道围岩应力和选取合理的支护方式

1.3巷道工法

Ø矿山法：开挖后围岩无自稳性，开挖后，岩体破裂松动随时可能

有坍塌的危险需要开挖后立即进行强支撑。

Ø新奥法：围岩有一定的自稳性，只是立即维护它并充分利用围岩

自稳的“主观能动性”；的精髓在于把围岩本身也视作自承载结

构（认为围岩是有自稳能力），充分发挥围岩的自承能力，开挖

时要尽量少地扰动它，开挖后要尽快地维护它

Ø新意法：针对毫无自稳性的不良地质，在开挖前就应想办法将开

挖面前方的围岩进行加固处理，使之达到开挖支护成巷的条件。

(超前支护—管缝式锚杆)

矿山法为分部开挖强支撑；新奥法尽早维护充分利用围岩自稳性；新

意法是面对极差围岩提前预加固，由被动转向主动。

1.4巷道支护技术发展

第一阶段——被动支护（棚式支护—型钢）

第二阶段——主动支护（锚杆支护）

第三阶段——主动、被动联合支护（各种支护方式之间的协调）

主动支护和被动支护联合：深部大断面复

杂条件巷道、极近距离巷道、地质构造区

域等。

1.5.1刚性支架（棚式支护）

1.5.2工字钢可缩性梯形支架

适用巷道：

•围岩比较稳定；受动压影

响；变形200—500mm

1.5.3U型钢可缩性支架

U型钢可缩性拱形支架适用巷道：

•服务时间长；围岩不稳定；受动压影响大；变形

大于400mm；无底臌。

被动支护存在的主要问题

u支护结构本身的可缩量小，大于200mm时，支护结构的承载力

减小；

u支护成本高；

u安装困难，劳动强度大。

u没有考虑流变等问题，不适应大变形巷道的早期支护。

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