巷道支护基础理论

巷道支护理论基础

主要内容

一、巷道支护基本理论二、煤巷锚杆支护关键技术

三、煤巷顶板事故防治四、煤巷快速掘进技术

1.巷道主要支护形式及其现状

●煤巷支护主要形式

●木支架

●工字钢支架

●U型钢支架

●锚杆支护

●巷道变形量大时上述支架难以满足支护要求

木支架

●优点：重量轻、加工容易、架设方便、有破坏信号●缺点：强度低、易破坏、不防火、易腐蚀、风阻大●适用条件：巷道服务期较短、压力小、断面积不大工字钢可缩性梯形支架井下应用

●埋深小于400m的煤巷，支护没有问题

工字钢可缩性梯形支架结构

工字钢梯形支架破坏形式

U型钢可缩性拱形支架

适用巷道：

围岩比较稳定

受动压影响

变形200—500mm

U 型钢拱形支架破坏形式

严重变形拱形录像

U 型钢可缩性圆形支架

适用巷道：

1.服务时间长

2.围岩不稳定 3受动压影响大 4.变形大于400mm 5.无底臌

U 型钢方环形可缩性环形支架

锚杆支护梯形巷道

适用巷道： 1.服务时间长 2.围岩不稳定 3.受动压影响大 4.变形大于800mm 5有底臌适用巷道：1.服务时间长2.围岩不稳定3.受动压影响大4.变形大于1000mm5有底臌

锚杆支护拱形巷道

低强度普通的锚杆支护

常用支架的破坏形式

1.埋深小于400m的煤巷，支护没有问题

---木支架、工字钢支架和U型钢可缩性支架

2.埋深超过600m，传统支护不能适应

---木支架和金属刚性支架彻底毁坏

---U型钢可缩性支架严重变形

---低强度锚杆支护不能满足巷道维护要求

3.现代化采煤迫切需要高水平的锚杆支护

2、巷道变形破坏原因分析错误！未找到引用源。

1.巷道围岩条件差

2.围岩应力大

3.支护不适应岩石结构

开采煤层顶底板岩层特点

●埋藏深度100~1000m，压力250~2500t；

●绝大多数顶板有直接顶、老顶和直接底、老底。材料破坏机理

岩块单轴压缩两种破坏形态

岩石与软钢应力－应变曲线

岩石循环加载曲线

岩块轴向与横向应力应变曲线

三向应力试验

泥岩三轴试验曲线

大理石三轴试验曲线

点载荷试验

直剪试验

岩石抗剪强度试验

岩石抗拉强度试验

岩石试件主破裂面

岩石破裂面

极限莫尔圆包络线

莫尔圆物理意义

应力状态的图示

莫尔圆的定量关系

莫尔库仑准则

三轴压缩极限应力圆

单轴压缩极限应力圆

共轭破裂面

库仑准则

用强度准则判断稳定性

斜直线型莫尔包络线

格里菲斯机理

格里菲斯准则

地应力实测结果

普氏地压假说

错误！未找到引用源。

太沙基地压学说

变形压力理论

巷道影响区

1.是指巷道周围岩体中由于掘进巷道而使应力比原岩应力发生明显变化(大于5％)的地区。

2.该区的范围与矿山岩石的性质、开采深度、巷道的形状和尺寸等有关，一般影响范围的直径为巷道最大线性尺寸的2～4倍。

同煤集团巷道支护理论计算设计方法(初稿)详解

汾西矿业集团巷道支护理论计算设计方法（初稿）生产技术部 2009年8月

前言煤矿巷道支护有架棚、料石砌碹、锚杆等一系列支护形式，架棚和料石砌碹等支护是被动支护，由于成本高、进度慢、消耗体力大、支护效果差等原因逐渐被淘汰。而锚杆支护在煤矿巷道支护中占主导地位，是唯一能实现安全、快速、经济的一种支护形式。现在无论在国内还是国外，煤矿巷道都优先采用锚杆支护，锚杆支护已成为巷道支护发展的方向。支护设计是巷道支护中的一项关键技术，对充分发挥锚杆支护的优越性和保证巷道安全具有十分重要的意义。如果支护形式和参数选择不合理，就会造成两个极端：其一是支护强度太高，不仅浪费支护材料，而且影响掘进进度；其二是支护强度不够，不能有效控制围岩变形，出现冒顶事故。目前，国内外锚杆支护设计方法主要分为三大类：工程类比法、理论计算法和数值模拟法。工程类比法包括：根据已有的巷道工程，通过类比提出新建工程的支护设计；通过巷道围岩稳定性分类提出支护设计；采用简单的经验公式确定支护设计。理论计算法基于某种锚杆支护理论，如悬吊理论、组合梁理论及加固拱理论，计算得出锚杆支护参数。由于各种支护理论都存在着一定的局限性和使用条件，而且很难比较准确、可靠地确定计算所需要的一些参数。因此，依据理论计算所做的设计结果很多情况下只能作为参考。随着数值计算方法在采矿工程中的大量应用，采用数值模拟法进行锚杆支护设计也得到了较快发展。与其他设计方法相比，数值模拟法具有多方面的优点，如可模拟复杂围岩条件、边界条件和各种断面形状巷道的应力场与位移场；可快速进行多方案比较，分析各因素对巷道支护效果的影响；模拟结果直观、形象，便于处理与分析等。数值模拟法已经在美国、澳大利亚及英国等锚杆支护技术先进的国家得到广泛应用。如澳大利亚锚杆支护设计方法就是在巷道围岩地质力学测试与评估的基础上，采用数值模拟分析结合其他方法提出锚杆支护初始设计，然后进行井下监测，根据监测数据验证、修改和完善初始设计。尽管数值模拟法还存在很多问题，如很难合理地确定计算所需的一些参数，模型很难全面反映井下巷道状况，导致计算结果与巷道实际情况相差较大。但是，数值模拟法作为一种有前途的设计方法，经过不断的改进和发展，会逐步接近于实际。

煤矿巷道支护技术现状及发展趋势分析

煤矿巷道支护技术现状及发展趋势分析引言：煤矿巷道的安全性关系着整个煤矿开采工程的安全，随着煤矿开采深度的不断加深，也就对煤矿巷道支护技术所起到的安全作用提出了更高的要求。因此，要分析现在应用的煤矿巷道支护技术，解决当前煤矿巷道支护存在的问题，探究煤矿巷道支护技术今后的发展。 1.煤矿巷道支护技术应用分析 1.1煤矿巷道棚式支护技术棚式支护技术曾经得到过很广泛地应用，按其使用的材质主要分为木结构，混凝土和金属材料等几种形式。现在应用的主要是金属材料的支架支护。在支架使用过程中，金属材质的支架的长，宽，高等要符合一定的比例，才能达到理想的支护作用。但是这种棚式支护技术的缺点是岩石表层和支架之间不能很好地进行连接且金属支架的成本比较高，而且在地质环境比较复杂的地方还不能起到很好的支护作用，所以目前这种支护技术并没有得到广泛地应用，已经逐渐被比较先进的支护技术所取代。 1.2煤矿巷道砌碴支护技术在如今的煤矿巷道支护技术中，砌碴技术属于比较早应用到煤矿巷道支护中去的。这种支护技术应用起来方便简单，在一些大巷中加固作用比较好。砌碴支护技术大致可以分为现浇混凝土，混凝土砌块等方式。使用煤矿巷道砌碴支护技术成本比较高，如果要岩层发生改变，砌碴技术能发挥的作用就会比较小，不能起到很好的支护作用。所以在一些岩层比较固定的特殊的煤矿巷道中可以采用这一支护技术，对于其他情况，使用这种支护技术就会用很多限制，不适合大规模广泛地使用。 1.3U型钢支架支护技术 U型支架支护技术的承载能力比较好，一般会在比较深的矿井中使用，能发挥比较好的支护作用。在使用这种支护技术时，要对卡缆进行合理的调质和处理，岩石的支护壁要填充好，这样才能更好地发挥U型钢支架的支护作用。注意如果出现岩土巷道破碎和剥落的现象，最好不要单独使用这种支护作用，可以采取锚喷和U型钢联合支护技术，可以弥补单独使用U型钢支架支护的缺陷。由于承载能力比较好，适用范围比较广，是一种典型的巷道支护技术。 1.4锚杆支护技术锚杆支护技术是利用锚杆的支护增强煤矿巷道的支护强度，可以很好有效地控制煤矿巷道岩层的变形，提高巷道的稳定性。在应用锚杆支护技术时要根据煤矿巷道的实际情况，建立起完善的锚杆支护体系。使得设计出来的锚杆支护体系能够有效地发挥支护作用，提高煤矿巷道的稳定性，针对一些特殊的情况，需要设计出良好的强有力的锚杆支护，防止煤矿巷道的岩层的变形。锚杆支护技术是现在使用最广泛的巷道支护技术。 1.5联合支护技术除上述的对煤矿巷道单独支护的技术外，还可以对煤矿巷道进行联合支护，与单独支护相比，联合支护如果运用得当可以取得更好的效果。经常使用的联合技术是锚杆锚索的联合支护技术。在联合支护技术中，锚杆支护主要是利用锚杆等构件对围岩进行一定程度上的支撑，来提高对围岩应力等的承受能力，即起到了支护作用。而锚索的作用则是将围岩本身主要的承载层与由锚杆支护所衍生出的承载层相连接，借此增大了承受应力的岩体面积，使得支护效果更加明显。此为锚杆锚索联合支护技术的工作原理。该技术主要起到加固和互补的作用。因锚杆锚索和岩体紧密相连，提高了岩体整体的承载力，且由于承载面积的增大导致应力的分布状态也发生改变，岩体抗变形的能力明显加强。当锚杆锚索到达稳定层岩时，锚杆在切向和径向出现约束力，避免了破坏的岩层肆意流动影

主要巷道支护技术研究措施

神华宁煤集团清水营煤矿主要巷道支护技术研究方案神华宁煤集团山东科技大学二○○九年六月

1 工程的必要性1 1.1 现状分析1 1.2 国内外同类技术发展状况4 1.3 研究目的及意义5 2 研究开发内容6 3 主要经济技术指标、工程最终目标7 4 关键技术及创新点7 5 研究或研制开发的技术路线，实施的方式、方法、步骤7 5.1 课题的总体研究思路7 5.2 研究方法8 5.3 技术路线8 5.4 实施方式<具体方案）9 5.5 矿压观测18 6 技术、经济可行性及可靠性分析、论证19 7 现有基础、技术条件，保证体系20 7.1 实用矿山压力理论已经取得了系统的突破性成果20 7.2 岩石破坏与失稳理论20 7.3 深部巷道支护取得一些创新性研究成果21 7.4 实践基础22 8 经济、社会效益分析24 9 工程实施进度计划24 10 经费计划25

QSYK-1 神华宁煤集团清水营煤矿主要巷道支护技术研究方案 1工程的必要性 1.1现状分析 1.1.1矿井地质情况矿区钻孔揭露地层自下而上有三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、第四系，含煤地层为侏罗系中统延安组，钻孔揭露厚度245.01~304.86m,平均276.50m，岩性由灰、灰白色长石石英砂岩、深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩、煤和少量含铝质泥岩组成。主要可采煤层顶板均为易冒落、不稳定—中等冒落、中等稳定岩层，底板为不稳定岩层。矿井地层中含水层属弱～中等富水性，分别为第四系孔隙潜水含水层<Ⅰ）、白垩系砾岩裂隙孔隙层间承压含水层<Ⅱ）、侏罗系上统安定组～中统直罗组裂隙孔隙含水层<Ⅲ）、二～八煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层<Ⅳ）、八～十八煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层<Ⅴ）、十八煤以下至底部分界线砂岩含水层组<Ⅵ），隔水层以低阻、高密度的粉砂岩、泥岩为主，主要有四层，分别为安定～直罗组裂隙孔隙含水层顶板隔水层、二～八煤含水层顶板隔水层、八煤及其顶底板泥岩隔水层、十八煤及其顶底板泥岩隔水层。 1.1.2主要巷道设计布置层位 <1）主斜井、副斜井由六煤-五煤露头对应地面位置开口，由四上- 三煤间进入煤系地层，穿过三煤后进入二煤底板。主斜井坡度为22°～24°～25°，副斜井坡度为22°～25°，所处层位为四上- 二煤之间的砂岩层。该层位由灰、灰白、深灰色不同粒级的砂岩组成，属二煤- 八煤间砂岩含水层

巷道支护技术

2.1 巷道围岩控制理论 1907年俄国学者普罗托吉雅可诺夫提出普氏冒落拱理论[1-2]，该理论认为：巷道开掘后，已采空间上部岩层将逐步垮落，其上方会形成一个抛物线形的自然平衡拱，下方冒落拱的高度与岩层强度和巷道宽度有关。该理论适用于确定巷道围岩强度不高、开采深度不是很大的巷道支护反力。20世纪50年代以来，人们开始用弹塑性力学解决巷道支护问题，其中最著名的是Fenner [3]公式和Kastner 公式[4]。 Fenner 公式为： ()[]10cot sin 1cot -??? ??+-+-=???σ?N i R r C C P （1）式中，i P —支护反力；C —围岩内聚力；?—内摩擦角；0σ—原岩应力；r —巷道半径；R —塑性圈半径；?N —塑性系数，κ??sin 1sin 1-+= N 。 Kastner 公式为： ()()?????sin 1sin 20sin 1cot cot -??? ??-?++-=R r C P C P i （2）式中，i P —支护反力；C —围岩内聚力；?—内摩擦角；0P —初始应力；r —巷道半径；R —塑性圈半径。国内外巷道顶板控制理论发展很快[3-4]，我国在1956年开始使用锚杆支护，迄今为止，已有50多年的历史。锚杆支护机理研究随着锚杆支护实践的不断发展，国内外已经取得大量研究成果[5-10]。（1）悬吊理论 1952年路易斯阿帕内科L(ouis.Apnake)等提出了悬吊理论，悬吊理论认为锚杆支护的作用就是将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳固的岩层上，在预加张紧力的作用下，每根锚杆承担其周围一定范围内岩体的重量，锚杆的锚固力应大于其所悬吊的岩体的重力。（2）组合梁理论

煤矿巷道支护的发展前景

浅谈煤矿巷道支护的发展摘要：推行巷道支护改革，对于降低原煤生产成本，提高经济效益，有着巨大的促进作用，本文就煤矿巷道支护问题进行了探讨。近几年来，随着我国煤矿开采深度的不断增加，煤矿井巷支护经历了由单一型支护技术到联合支护型技术的发展历程。煤矿早期开采阶段几乎全部是以木材作为巷道及采煤工作面的支护材料，随着新型材料的出现，开始采用混凝土或钢筋混凝土砌碹等支护形式，这些被动式支护耗费大量材料且受深度和岩性影响。随着井巷支护技术的发展演变，可将其归纳为被动式支护方式、主动式支护方式。 1.被动式支护方式被动式支护技术是源于古典压力理论和坍落理论，认为巷道开挖后围压主要由围岩局部坍塌导致而成，而巷道的稳定主要靠围岩坍塌致使硐室形状改变后自行获得。被动式支护把围岩坍塌岩与支护分开来考虑，把围岩视作荷载，支护看作承载结构，二者之间形成“荷载—结构”体系，认为支护是为了承受由围岩所产生的荷载，无法控制围岩变形破坏的发生，只能起被动抵抗的作用。 1.1木支护方式木支护技术主要是采用木材作为支护材料，典型的支护方式有“亲口”棚、鸭嘴棚、戴帽点柱、木垛等。木支护耗费大量木材而且受采深和岩性影响严重，因此只适用于浅部围岩，而且支护断面

形状必须与围岩曲线一致，以充分发挥围岩和支护结构抗压强度大的优势，从而硬性抵抗岩体的变形压力。 1.2石材支护方式石材支护分片石、料石两种支护方式，优点是具有抗压性好、一次成巷好、安全系数大、抗灾能力强、支架变形小和质量易保证等特点，不足之处在于初期投资高，只适用于矿井服务年限长的巷道。 1.3金属支架支护方式金属支架支护技术主要分刚性支架支护与可缩性支架支护，其中刚性支架允许压缩变形量小，工作阻力随变形量增大而减小，直至破坏而失去工作阻力；可缩性支架允许压缩变形量大，在结构设计压缩范围内，工作阻力随压缩量大而增大，或者恒阻。金属支架支护视支架为支护体，围岩为荷载，其破坏是由于支架上弯曲力矩达到屈服极限的破坏应力所致，同时，由于支架承受侧压力和荷载的不均匀常使支架失去稳定性或可缩性而减弱或失去竖向承载能力。特别是u型钢支架支护由多段弧形构件相互叠置搭接而成，大多支护面呈拱形或环形，主要使用于松软围岩、地压大、底臌严重和两帮位移量大的开拓和采区巷道 1.4装配式钢筋混凝土支架支护方式装配式钢筋混凝土支架支护施工技术，可以在地面工厂化预制，质量有保证且利于批量化生产和井下机械化安装，不足之处在于不能有效抵抗上覆岩层整体移动而产生的底板沉降及巷帮测压，受扭

巷道锚杆支护技术参数的合理选择与设计(孙巧龙)

巷道锚杆支护技术参数的合理选择与设计孙巧龙（淮北朔里矿业有限责任公司，安徽淮北235052）【摘要】本文浅析煤矿巷道锚杆支护高应力巷道影响锚杆支护的因素、煤巷锚杆支护的关键问题和煤巷锚杆支护的合理设计。【关键词】锚杆支护；合理设计；选择；巷道 1引言在煤矿巷道的锚杆支护中，由于其对破碎岩体的加固效果好，又优于U型钢被动支护，加上劳动强度低、经济效益显著的特点，因而在煤矿中得到了广泛的应用。煤矿软岩地层分布十分广泛，75%以上的采准巷道还要经受采动的频繁影响，所以在设计服务年限内的大部分巷道围岩变形量都比较大，严重的冒落无法再利用。因此，煤矿巷道锚杆支护技术研究的重点应是有效控制高应力、软岩和采动等大变形量围岩特性，以保障煤矿在安全、经济的良好环境下持续生产。 2高应力巷道影响锚杆支护的因素 2.1巷道断面巷道锚杆支护过程中，对于深部高应力的地点，在进行断面选择时，必须根据顶底板岩性和巷道服务年限原则考虑选择。①对服务年限较长的开拓、准备巷道，应尽量选用承压效果好的圆弧拱断面。②对回采、顶板完整性较好的巷道，可采用梯形断面；复合顶板或破碎顶板的巷道，应采用承压性效果较好的斜切圆拱形断面。就斜切圆拱形断面来说，斜切圆弧拱高一般应为巷道宽度的2/5—1/4，上肩窝部高度达到煤层顶板，下帮墙高根据设计要求进行设计。拱高控制可在掘进过程中通过控制中部高度实现。根据众多的实验证明，其断面承压效果要比梯形断面好。但是，岩石掘进工作量大是其缺点，并在一定程度上会影响掘进速度。 2.2锚杆性能在锚杆的种类选择上，主要考虑锚杆的材质、粗度、延伸性、让压性能和预紧力等参数特性比较选择，其次是考虑锚固剂的选择。随着各种锚杆的不断出

关于软岩支护技术

关于软岩支护技术前言巷道支护是井工开采工程的核心，是一切安全生产和效益的基础，随着开采条件的日益恶化，采深的迅速增加，支护对井工开采的制约作用日趋明显，先进采矿方法能否实现，在很大程度上取决于巷道支护状况和有效断面能否得到保证。第一节，深井巷道围岩强化支护技术体系及实践一，深部高应力巷道：常规支护不能满足要求的一类巷道。 1，采用传统的架棚支护、锚杆支护都不能有效维护巷道。 2，以德国为代表采用U型钢可缩性支架、壁后充填、预留变形量架棚支护的方式，也不能有效维护巷道。 3，常常在掘进时就需要多次卧底、返修。为此：出路在于发展新型锚杆类支护综合治理比较乐观，目前遇到的大部分问题可以得到解决或改善。如：德国向我国输入U型钢可缩性支架、壁后充填技术，在德国使用范围400-600米深，可是在我国达到400米深度就解决不了我国的问题。二，深部支护问题： 1，相当一部分埋深达到800-1000米的深井巷道支护难度不大，可以采用常规的支护技术解决，因此深井巷道支护并不都属于复杂困难支护巷道，我们关心的焦点是深部难支护巷道称为深部

支护问题。 2，它通常是指主要由于巷道埋藏深度导致的围岩较高的水平应力，使相对软弱的岩体发生大范围破坏，并产生大变型的一类工程支护问题。三，复杂困难条件： 1，由于地层运动和成岩过程产生的强构造应力集中区，水平应力通常较大；这类构造区域内巷道变形有自身规律，其中顶板支护的安全可靠性要求较高。 2，膨胀性岩体、泥质岩体遇水泥化等条件，由于物理化学原因导致的岩体力学承载性能的衰减、岩体的变形等。 3，由于开采造成的次生应力集中区产生的巷道支护问题。四，深井软岩成为支护重点： 1，深部高应力巷道的两个显著特点：（1），原始应力水平相对围岩强度高。（2），采动附加应力更趋强烈、围岩破碎区范围进一步加大，不易形成结构效应。 2，时间效应强烈、变形速度快，不易长期维护：（1），第一类，围岩软弱型、即软岩巷道；（2），第二类，采动影响型、即动压巷道；（3），第三类，深井高应力型、即深井巷道；五，巷道大变形、难以支护原因： 1，围岩松软破碎：单轴抗压强度﹤10-20MPa；

(完整版)第四讲锚杆支护理论

第四讲锚杆支护理论本讲主要介绍锚杆常用支护理论（包括一些近年来比较流行和活跃的理论）、锚杆支护设计方法和国外锚杆支护主要经验，以及巷道容易冒顶的十种情况和五种应对措施。锚杆支护的作用机理尚在探讨之中。目前己提出的观点较多，其中影响较大的有悬吊作用、组合梁(拱)作用、组合拱、减跨理论、加固(提高C、φ值)作用等几种。这几种观点都是以围岩状态和利用锚杆杆体受拉(力)为前提来解释锚杆支护作用机理的，因此，围岩状态及锚杆受拉力这两个前提的客观性是判定上述理论正确性的标准。一、锚杆支护理论支护：就是指为了地下巷道掘进、硐室开挖后的稳定及施工安全，而采取的支持、加强或改善围岩应力状态而打设的构件或采取的措施的总称。支护包括两个方面，一是支，就是顶住顶板，防止顶板出现大量的下沉，使顶板下沉控制在可控、安全的状态，二是护，就是保持顶板的完整性，防止出现漏矸、漏顶、巷道掉渣等现象。支和护是一个有机统一的整体，它们共同组成了支护系统。（一）锚杆支护理论综述 1、悬吊理论

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。在于通过锚杆的预拉应力将原视为叠合梁(板)的岩层挤紧，增大岩层间的摩擦力；同时，锚杆本身也提供一定的抗剪能力，阻止其层间错动。锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，这时被锚固的岩层便可看成组合梁，全部锚固层能保持同步变形，顶板岩层抗弯刚度得以大大提高。决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的预拉应力及杆体强度和岩层的性质。 2）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。这一观点有一定的影响，但是其工程实例比较少，也没有进一步的资料供锚杆支护设计应用，尤其是组合梁的承载能力难以计算，而且组合梁在形成和承载过程中，锚杆的作用难以确定。另外，岩层沿巷道纵向有裂缝时粱的连续性问题、梁的抗弯强度等问题也难以解决。 3）适用条件：层状地层，如图4-3中2所示；顶板在相当距离内（锚杆长度范围内）不存在稳定岩层，

巷道支护理论计算

各种理论计算方法一、按悬吊理论计算锚杆参数适用于层状岩层，平顶巷道顶板锚杆；距离顶板周边往上1-1.5m 处最好有一层厚度大于2m 的坚固稳定老顶；上述范围没有老顶时，公式仍可套用。 1、锚杆长度计算： L=L 1+L 2+L 3 式中 L ——锚杆长度，cm ； L 1——锚杆外露长度，为垫板厚度+螺母厚+0.3mm ；cm L 2——破碎直接顶厚度，一般按经验取0.4m ； L 3——锚杆伸入老顶长度，按经验取≥0.30m ，或按锚固粘结力（π d τL 3）等于锚杆拉断承载力（πd 2σ/4）估算，其中：当f ≥3时，L 2= B ，当f ≤2时，式中B ——巷道开掘宽度，m ； f ——岩石坚固系数。 H ——巷道掘进高度，m φ——两帮岩层的似内摩擦角。 D ——为锚杆直径， τ——为锚固剂与锚杆粘结强度，MPa σ——为锚杆抗拉强度，MPa 。 2、锚固力Q ：锚杆锚固力应等于杆体承载力，杆体能承载平均作用范围内岩石的重力。 Q =π(d/2)2σ=kab γL 2 式中：σ——锚杆抗拉强度，MPa d ——杆体直径 k ——安全系数，取1.5-1.8 a ——锚杆间距 b ——锚杆排距 γ——岩体容重 L 2——巷道顶板破碎带高度。 3、锚杆间距、排距计算：设计令间距、排距均为a ，则 a=（Q/K L 2γ）1/2 式中α——锚杆间排距，m ； Q ——锚杆设计锚固力，150KN/根 L 2——冒落拱高度，取0.25m ； γ——被悬吊岩石的重力密度，取27KN/m 3； K ——安全系数，一般取1.5-1.8。 4、混凝土喷层厚度t 根据锚杆喷射混凝土支护技术规范，喷射混凝土支护厚度，最小不应小于50mm ，时。2≤f

主要巷道支护技术研究措施

QSYK-1 神华宁煤集团清水营煤矿主要巷道支护技术研究方案神华宁煤集团山东科技大学二○○九年六月

目录 1工程的必要性1 1.1现状分析1 1.2国内外同类技术发展状况4 1.3研究目的及意义5 2研究开发内容6 3主要经济技术指标、工程最终目标7 4关键技术及创新点7 5研究或研制开发的技术路线，实施的方式、方法、步骤7 5.1课题的总体研究思路7 5.2研究方法8 5.3技术路线8 5.4实施方式＜具体方案）9 5.5矿压观测18 6技术、经济可行性及可靠性分析、论证19 7现有基础、技术条件，保证体系20 7.1实用矿山压力理论已经取得了系统的突破性成果20 7.2岩石破坏与失稳理论20 7.3深部巷道支护取得一些创新性研究成果21 7.4实践基础22 8经济、社会效益分析24 9工程实施进度计划24 10经费计划25

QSYK-1 神华宁煤集团清水营煤矿主要巷道支护技术研究方案 1工程的必要性 1.1现状分析 1.1.1矿井地质情况矿区钻孔揭露地层自下而上有三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、第四系，含煤地层为侏罗系中统延安组，钻孔揭露厚度245.01~304.86m,平均 276.50m，岩性由灰、灰白色长石石英砂岩、深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩、煤和少量含铝质泥岩组成。主要可采煤层顶板均为易冒落、不稳定—中等冒落、中等稳定岩层，底板为不稳定岩层。矿井地层中含水层属弱～中等富水性，分别为第四系孔隙潜水含水层<Ⅰ）、白垩系砾岩裂隙孔隙层间承压含水层< Ⅱ）、侏罗系上统安定组～中统直罗组裂隙孔隙含水层 <Ⅲ）、二～八煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层<Ⅳ）、八～十八煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层<Ⅴ）、十八煤以下至底部分界线砂岩含水层组<Ⅵ），隔水层以低阻、高密度的粉砂岩、泥岩为主，主要有四层，分别为安定～直罗组裂隙孔隙含水层顶板隔水层、二～八煤含水层顶板隔水层、八煤及其顶底板泥岩隔水层、十八煤及其顶底板泥岩隔水层。 1.1.2主要巷道设计布置层位 <1）主斜井、副斜井由六煤-五煤露头对应地面位置开口，由四上- 三煤间进入煤系地层，穿过三煤后进入二煤底板。主斜井坡度为22°～24°～25°，副斜井坡度为22°～25°，所处层位为四上- 二煤之间的砂岩层。该层位由灰、灰白、深灰色不同粒级的砂岩组成，属二煤- 八煤间砂岩含水层

巷道支护安全技术措施

巷道支护安全技术措施巷道支护采用锚、网、索、喷联合支护，一截割一初喷，一锚网，初喷厚度30—50mm，锚索紧跟综掘机，转载机后复喷成巷。 1、临时支护采用金属前探梁作为临时支护，前探梁为3根不少与4米长的4寸钢管或者用不少于15kg/m的钢轨，每根前探梁用不少于2个吊环固定在锚杆上，然后用方木把顶板接实，方木规格1200×150×50mm。当地质条件变化顶板破碎时，综掘机截割后，立即将迎头顶板进行喷浆封闭，初喷厚度30—50mm，然后用带冒木点柱或单体液压支柱做临时支护，每排不少于2根，点柱打在实底上，用木楔打紧，木点柱的规格为直径不低于180mm 的优质圆木，柱冒规格为500Ｘ200Ｘ50mm优质方木。 2、永久支护永久支护到迎头，支护前顶板岩性较好时，最大控顶距不大于2100mm，岩性较差时最大控顶距不大于1200mm，支护后迎头最大空顶距不大于300mm。永久支护的质量要求： 1）高强锚杆?20×2400mm，杆体及配件的材质、品种、规格、强度、结构必须符合设计要求。 2）锚索钢绞线?17.8×6300mm，材质、规格、结构、强度必须符合设计要求。 3）锚固剂：树脂药卷锚杆用K2550,锚索用K2350。 4）安装质量：密贴壁面楔紧。

5）抗拔力：40KN。 6）锚杆间排距：锚杆间距860±100mm。锚杆排距900±100mm。 7）锚索间排距：1800×2700mm±100mm。 8）孔深：锚杆2350mm(0～+50mm)，锚索6000mm(0～+200mm)。 9）角度：锚杆方向与井巷轮廓线角度≤15°。锚索方向与井巷轮廓线角度≤5° 并且根据岩层倾角及时调整角度。 10）外露长度：锚杆露出托盘30--50mm，锚索露出托盘200--300mm。 11）锚杆的扭矩不低于260N.m，预紧力3—4T，锚索的预紧力8—10T。 12）巷道宽度：中线至任何一帮的偏差:0—200mm。 13）高度：起拱线至顶、底板距离:0—200mm。 14）喷浆前并用水将顶帮冲刷干净，喷后无裂缝、麻面蜂窝、孔洞、露筋，喷厚不小于设计，混凝土强度C20。

巷道支护方案

支护方案一、概述二、处理方案现场勘查后，根据现场各部位情况制定施工方案。下盘运输巷采用喷锚网支护，距已施工完成工作面3米；采矿进路开口5m采用喷锚网，矿体部分采用素喷混凝土；交叉点右侧墙体先施工喷锚网支护，再外部砌护；材料库房钢筋混凝土支护。具体施工方案如下： 1、喷锚网支护喷锚网支护混凝土强度等级均为C25；喷锚网钢筋网采用∮8 mm钢筋，钢筋网间距100mmx100mm；锚杆采用∮20 mm螺纹钢筋，1m ×1m间距交错布置，锚杆长度2.2m，施工中可根据具体情况调整钢筋网和锚杆的设置参数。喷射混凝土支护、喷锚支护和喷锚网支护断面应按照相应施工规范进行施工。 1）喷射混凝土喷射混凝土要求凝结硬化快、早期强度高，优先选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。为了保证混凝土强度，防止混凝土硬化后的收缩和减少粉尘，喷射混凝土中的细骨料采用坚硬干净、细度模数宜大于2.5的中砂或粗砂。为了减少回弹和防止管路堵塞，喷射混凝土的粗骨料粒径应不大于15mm。根据采用的速凝剂性能，通过试验确定其掺量，使喷射混凝土初凝不应大于5min，终凝不应大于10min。一次喷射厚度。若一次喷射厚度过大，由于重力作用会使混凝土颗粒间的凝着力减弱，混凝土将发生坠落；若喷层厚度太小，石子无法嵌入灰浆层，将会使回弹增大。一次喷射合理厚度，墙50mm，拱

30mm。分层喷射的间歇时间。当一次喷射厚度达不到设计厚度，需进行分次喷射时，后一层的喷射应在前一层混凝土终凝后进行。在常温15℃～20℃下喷射掺有速凝剂的混凝土时，分层喷射的间歇时间为15～20min。混和料的存放时间。由于砂、石含有一定水分，与水泥混合后，存放时间应尽量缩短。不掺速凝剂时，存放时间不应超过2h；掺速凝剂时，存放时间不应超过20min，最好随拌随用。喷射顺序是先墙后拱，自下而上进行。喷射前应埋设控制喷厚的标志，调节好给料速度。在喷射中，喷头应保持不断移动，以便减少回弹，保持喷层厚度均匀。如使喷头按圆形和椭圆形轨迹做螺旋式连续喷射，环形圈应为长轴400～600mm，短轴150～200mm。随时检测喷层厚度，确保达到设计厚度，岩面有较大凹陷处，应予以喷射找平。 2）锚杆施工锚杆孔的施工应遵守下列规定：钻锚杆孔前，应根据设计要求和围岩情况，定出孔位，做出标记；锚杆孔距的允许偏差为150mm；钻孔的孔深、孔径均应符合设计要求。钻孔深度不宜比规定值大200ｍｍ以上，钻头直径不应比规定的钻孔直径小3.0ｍｍ以上；钻孔与锚杆预定方位的偏差为1°～3°。锚杆安装前检查锚杆原材料型号、规格、品种。检查孔内积水和岩粉是否吹洗干净，不合格的锚杆孔要重钻。采用药卷锚固剂进行锚固，锚杆安装采用先灌后锚法，把锚杆体插入孔眼直到底部，杆体安装后，不得随意敲击。锚杆锚入围岩的长度不低于2米。要定期对安装好锚杆进行抗拔力测试，锚杆抗拔力可通过拉拔器作拉拔试验测出数值，不合格的锚杆可用加密锚杆的方法予以补强，并分析总结原因。孔口承压垫座应符合下列要求：钻孔孔口必须设有平整、牢固的承压垫座；承压垫座的几何尺寸、结构强度必须满足设计要求，承压面与锚杆垂直。

主要巷道支护技术研究方案样本

QSYK-1 神华宁煤集团清水营煤矿主要巷道支护技术研究方案神华宁煤集团山东科技大学二○○九年六月

目录 1 项目的必要性...................................... 错误!未定义书签。 1.1 现状分析........................................ 错误!未定义书签。 1.2 国内外同类技术发展状况.......................... 错误!未定义书签。 1.3 研究目的及意义.................................. 错误!未定义书签。 2 研究开发内容...................................... 错误!未定义书签。 3 主要经济技术指标、项目最终目标................... 错误!未定义书签。 4 关键技术及创新点.................................. 错误!未定义书签。 5 研究或研制开发的技术路线, 实施的方式、方法、步骤错误!未定义书签。 5.1 课题的总体研究思路.............................. 错误!未定义书签。 5.2 研究方法........................................ 错误!未定义书签。 5.3 技术路线........................................ 错误!未定义书签。 5.4 实施方式( 具体方案) ............................ 错误!未定义书签。 5.5 矿压观测........................................ 错误!未定义书签。 6 技术、经济可行性及可靠性分析、论证.............. 错误!未定义书签。 7 现有基础、技术条件, 保证体系..................... 错误!未定义书签。 7.1 实用矿山压力理论已经取得了系统的突破性成果...... 错误!未定义书签。 7.2 岩石破坏与失稳理论.............................. 错误!未定义书签。 7.3 深部巷道支护取得一些创新性研究成果.............. 错误!未定义书签。 7.4 实践基础........................................ 错误!未定义书签。 8 经济、社会效益分析............................... 错误!未定义书签。 9 项目实施进度计划.................................. 错误!未定义书签。 10 经费计划......................................... 错误!未定义书签。

锚网巷道支护设计说明书

锚网巷道支护设计说明书一、地质条件根据地测科提供22508轨道巷地质说明书及钻孔情况分析，该巷道沿5#煤层掘进，煤厚为3.0-4.0m，煤层顶板多为k4细粒砂岩，局部地段发育厚度约为0.2m的黑色砂质泥岩；煤层底板多为粉砂岩或灰色泥岩，局部地段发育有薄层的石英砂岩。参考煤柱面掘进资料显示，在该段巷道可能遇见断层发育。二、巷道断面巷道采用锚网索支护、断面为矩形，设计规格：3.4m*3m（宽*高）巷道支护设计图（见附图1）三、锚杆支护巷道支护设计 1、支护方式 ①临时支护锚网索巷道临时支护采用带帽圆木点柱，点柱规格为直径不小于16cm、长3m的新鲜圆木、点柱不少于2根。 ②、永久支护采用锚网索支护作为永久支护，支护材料为：顶部：锚杆18mm*2200mm，Q500高强度螺纹钢锚杆，托盘150mm*150mm，厚度8mm 帮部：锚杆16mm*1800mm，Q335矿用螺纹钢锚杆，托盘150mm*150mm，厚度6mm 金属网：采用直径6mm钢筋焊接，网孔规格为70mm*70mm。

菱形铁丝网：采用10铁丝编制、网孔45mm*45mm 塑料网：采用pp180ms矿用塑料网网孔为30*30. 锚索直径17.8*6300mmswrh82b、强度级别1860兆帕钢绞线。托盘300*300*12mm 3、按悬吊理论计算锚杆参数：（1）、锚杆设计长度计算： L= L1+L2+L3 式中 L—锚杆长度2200mm L1—锚杆外露长度0.07m， L2—锚杆有效长度1.50（顶部锚杆取免压拱高b） L3—锚入岩层深度0.6m 根据满足顶板最下一层岩石外表抗拉强度条件确定组合梁厚度，即锚杆有效长度L2，则顶板稳定时应满足 L2≥ 式中：B—巷道开掘宽度，取3.4m ；σ1 ———顶板岩石抗拉强度; K1—顶板岩石坚固安全系数3~5 根据以上数据计算出该长度满足巷道支护设计要求。（2）、锚杆间、排距计算: 式中：式中 SC ———锚杆间、排距; τ———杆体材料抗剪强度 ,MPa;

锚杆支护理论

1）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。图4-1锚杆悬吊作用原理示意图2）缺点：没有考虑围岩的自承能力，而且将被锚固体与原岩体分开。 3）适用条件：在锚杆的长度范围内有一层坚硬而稳定的岩层，锚杆可以锚固到顶板坚硬稳定岩层。图4-2a拱形巷道的锚杆悬吊作用b软弱岩层的锚杆悬吊作用 2、组合梁理论 1）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。在于通过锚杆的预拉应力将原视为叠合梁(板)的岩层挤紧，增大岩层间的摩擦力；

锚杆支护理论

锚杆支护理论 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

关于煤矿巷道支护技术的思考

关于煤矿巷道支护技术的思考发表时间：2016-07-26T09:30:55.333Z 来源：《科技中国》2016年5期作者：陈德才 [导读] 对煤矿巷道支护技术进行分析与探讨非常有必要。兰花科技股份有限公司唐安煤矿分公司山西高平 048407 摘要：随着国家不断加大对煤矿资源的开采力度，煤矿开采的深度越来越深，然而每年因煤矿开采而发生的矿难事故也屡见不鲜。我国的煤矿开采方式主要是井工开采，这就要求在煤矿开采过程中开挖大量巷道，巷道的安全性能不仅影响着煤矿开采产量更关系着煤矿工人的生命安全，因此，对煤矿巷道支护技术进行分析与探讨非常有必要。关键词：一、煤矿巷道支护理论（一）围岩强度强化理论该理论的提出是建立在巷道锚杆支护技术基础之上的，锚杆支护一方面可以通过改变围岩的应力状态来增加围压，从而达到提高围岩承载能力的目的; 另一方面还能有效提高被锚岩体性能，强化锚固区域岩体的峰值、峰后及残余强度。（二）新奥法支护理论该理论应用下的支护原则主要包括以下几点: 一是进行煤矿巷道的光面爆破; 二是使用锚喷支护，对隐患区域周边的围岩进行加固，提高围岩自身的承载力;三是在存在安全隐患的巷道区域喷射混凝土，对巷道周边区域实行密贴支护。（三）松动圈支护理论该理论认为煤矿巷道在开挖过程中，会在巷道周边围岩上形成一个松动圈，围岩的变形程度主要取决于松动圈的膨胀程度。松动圈支护的对象是围岩破裂时膨胀变形的岩体，该防护技术根据围岩的分类提出了各具针对性的支护形式。（四）联合支护理论该理论应用的核心是改变以前各种防护技术所采用的通过提高支护体的刚度来控制围岩变形的方式，将刚柔有机结合，形成了对巷道的稳定支护。该理论下的支护技术被广泛应用于较为复杂的巷道中，但由于当前煤矿巷道围岩条件日渐变差，各煤矿对该理论支撑下的支护技术应用得也越来越少。二、煤矿巷道支护技术（一）砌碹支护技术砌碹支护是矿井巷道支护中应用较早的一种支护技术，也是较简单的支付技术，当前在一些矿井的硐室、大巷中仍然被采用并发挥较好的加固性能。按砌碹支护材料可以划分料石砌碹、混凝土砌块砌碹、现浇混凝土砌碹、现浇钢筋混凝土砌碹等。但从大量研究和实践工作经验表明：砌碹支护属于刚性被动支护技术，支护整体成本偏高、施工效率较慢、且劳动工作强度较大，同时砌碹支付很难适应围岩大变形需求。因此，在工程实际应用中，除特殊巷道和硐室外，通常不宜选用此支护方式。（二）棚式支架技术棚式支架技术在煤矿巷道支护中占有举足轻重的作用，曾一度被作为煤矿巷道支护的核心技术广泛应用于各种煤矿巷道。20世纪90年代，棚式支架技术得到了空前的发展、推广和应用，除了一些特殊的煤矿巷道，其余所有煤矿巷道的支护都采用的是棚式支架技术。棚式支架材料的组成主要包括以下材料：金属支架支护、木支架支护、钢筋混凝土支架支护等。棚式支架技术采用金属支架作为支护材料，相较于其他两种具有制作安装更便捷的特点。根据相关实践表明：棚式支架技术也是一种刚性被动支护技术，其对于煤矿巷道围岩变形也不具备良好的适应性，特别是在一些地质地层条件复杂的情况下，棚式支架技术存在支护效果差且成本又高的缺点，所以也逐渐被新的支护技术所替代。（三）锚杆支护技术合理的锚杆支护可以控制待锚固区围岩出现离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等滑动变形，通过锚杆的支护加固性能确保煤岩体的完整性、稳定性和连续性。结合工程区实际情况，合理计算确定锚杆的预应力，并设计出完善的支护体系使预应力有效扩散是锚杆支护优化设计的关键点。从实践经验表明，托板、钢带、金属网等护表构件在整个锚杆预应力支护体系中发挥非常重要的作用，需要在设计和工程应用中给予足够的重视。对于复杂困难巷道而言，应优选高预应力、强力锚杆组合支护方案，以期一次支护就能有效控制围岩扩容变形与应力破坏，避免出现二次支护和巷道维修等不利现象。（四）锚喷支护技术锚喷支护技术是指利用喷射混凝土加强巷道围岩强度并与锚杆支护加固相结合的一种支护技术。喷射混凝土能有效加强巷道围岩强度，降低水渗漏、风侵蚀等的对围岩强度的破坏作用，再采取锚杆对围岩进行支护加固，这样既能使围岩的自承能力得到充分发挥，还能获取良好的支护经济效益。通过半个世纪的研究、应用与改进，锚喷支护技术在我国煤矿支护领域取得了长足的发展，当前，在煤矿巷道围岩支护加固中，尤其是石炭纪煤矿巷道支护中，锚喷支护技术占有极大的比重，已经成为首选。（五）锚索支护技术矿井在挖掘过程中，作业巷道可能穿过以砂质泥岩、泥岩和细中粒砂岩为主的岩层，经常会出现小构造结构，节理层发育较完善，易破碎成小块。加上矿井开挖地层较深，地应力较大在很大程度上增加了巷道支护和顶板管理的难度。有的采用巷道锚网喷支护，虽然在刚开始支护后，起到一定的支护加固作用，但在支护后过一段时间，容易出现喷层开裂、脱皮掉块、顶板下降等问题。为了对巷道进行整体支护，可以补打锚索进行支护加固措施来巩固锚网喷的支护加固效果，即：先采取锚网临时支护措施，以封闭作业面的围岩，然后增加锚索进行巩固加固，这样通过锚网和锚索的加固，可以有效控制围岩的变形，确保巷道的正常作业生产。（六）注浆加固技术若是煤矿巷道位于破碎煤岩体中，则采用以上几种支护方式都很难达到预期效果，这时我们应采用注浆加固技术，对巷道围岩进行注浆加固，以此获取更好的支护加固效果。注浆加固技术就是利用注浆填充、贴密围岩缝隙，以此固结、稳定易破碎或已破碎的岩体，从而