锚杆锚网锚喷支护.pptx

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1、主要内容一、锚杆支护的原理、分类二、锚杆支护设计依据、要点三、锚喷、锚网和锚索支护概述四、锚杆支护施工要求、施工质量检测 五煤矿安全规程关于锚杆支护的有关 规定第1页/共61页一、锚杆支护的原理、分类 从支护机理上看，锚杆支护属于“主动”支护，可以充分利用围岩的自承能力，提高巷道围岩的稳定性，将载荷体变为承载体。在相同生产地质条件下，锚杆支护的巷道围岩变形量比棚式支护减少一半以上。第2页/共61页 从技术经济上对比，锚杆支护可以节约大量钢材，减少材料运输工作量，减轻工人的劳动强度和改善作业环境；保持采煤工作面上下两道和开切眼的畅通，为回采工作面快速推进和高产高效低成本生产创造有利条件；锚杆支护

2、巷道施工简单，机械化程度高，可大幅度降低巷道支护成本，提高掘进速度和生产效率。第3页/共61页（一）、锚杆支护作用机理1、悬吊理论机理：将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳定岩层上，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。第4页/共61页缺点：没有考虑围岩的自承能力，而且将被锚固体与原岩体分开。适用条件：锚杆可以锚固到顶板坚硬稳定岩层。第5页/共61页2、组合梁理论 机理：将锚固范围内的岩层挤紧，增加各岩层间的摩擦力，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；将巷道顶板锚固范围内的几个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

3、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。第6页/共61页缺点：将锚杆作用与围岩的自稳作用分开；随着围岩条件的变化，在顶板较破碎、连续性受到破坏时，组合梁也就不存在了。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。第7页/共61页3、组合拱（压缩拱）理论机理：在破裂区中安装预应力锚杆时，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，只要锚杆间距足够小，各个锚杆形成的压应力圆锥体将相互交错，就能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

4、状态，其围岩强度得到提高，支撑能力也相应加大。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。第8页/共61页1钢筋或钢丝绳砂浆锚杆 钢筋或钢丝绳砂浆锚秆是全长锚固型锚杆。设计锚固为3050KN。（二）、锚杆的结构类型第9页/共61页2全属倒楔式锚杆 此种锚杆由杆体、固定楔、活动倒楔、垫板和螺帽组成，如图5-6所示。这种锚杆属端头锚固型，安装后可立即承载，可回收。锚固力达40KN左右。常用于围岩比较破碎，需要立即承载的地下工程。第10页/共61页3木锚杆 普通木锚杆和压缩木锚杆第11页/共61页4.树脂锚杆 用树脂为粘结剂，在固化剂和加速剂的作用下，将锚杆的头部粘结在锚杆孔内。端头

5、锚固型树脂锚杆是由树脂药包和杆体组成(图5-7)。使用115型树脂锚固剂，可在35min内凝胶达到很高的锚固强度，15min后即可套上垫板紧固螺帽。使用82型锚固剂，可在1560s内凝胶，5min后锚固力可达40KN以上，可满足5min上垫板拧紧螺帽的要求。第12页/共61页此类锚杆可分为等强锚杆和非等强锚杆第13页/共61页5快硬水泥锚杆（不常用）快硬水泥锚杆的杆体结构与树脂锚杆相同，是端头锚固型锚杆。目前常用的胶结材料有国产定型早强水泥和双快水泥按一定比例混合而成。使用前需浸水23min，在锚杆孔内经杆头搅拌，12min后锚固力开始增长，lh后锚固力可达60kN左右。适用于围岩自稳时间超过

6、12min的各类永久性地下工程。配合先喷后锚，在软岩中亦可应用。第14页/共61页6快硬膨胀水泥锚杆（不常用）快硬膨胀水泥锚杆是用快硬膨胀水泥卷代替树脂药包，对锚杆杆体进行端头锚固的一种锚杆。锚杆杆体用14或16钢筋做成，头部的前端焊一3840的阻挡垫圈，另一端车有螺纹。第15页/共61页第16页/共61页7管缝式锚杆 管缝式锚杆又称开缝式或摩擦式锚杆，它是采用高强度钢板卷压成带纵缝的管状杆体外径38.1，用凿岩机强行压入比杆径小23mm的锚孔，为安装方便，打入端略呈锥形。由于管壁弹性恢复力挤压孔壁而产生锚固力，属全长锚固型锚杆。第17页/共61页对地层横向错动，有良好适应能力，钻孔变弯曲，锚

7、固得更牢。这种锚杆的成本较高，不能回收复用，但锚固性能好，锚固力大。第18页/共61页 8可伸缩式锚杆（不常用）结构可伸缩式锚杆。这种锚杆是对杆件、内锚头、外锚头及托板等构件采用特殊结构实现可伸缩的目的。第19页/共61页杆体可伸缩锚杆 用优质钢材，并对材料进行专门加工处理，可制成较大延伸率的锚杆杆体。第20页/共61页9.其它锚杆胀裂式速效预应力锚杆（不常用）玻璃钢锚杆中空自钻式锚杆（不常用）第21页/共61页玻璃钢锚杆第22页/共61页二、锚杆支护设计依据和要点锚杆支护参数确定 按悬吊理论确定支护参数 1）锚杆长度锚杆长度的计算公式为：L=L1+L2+L3第23页/共61页式中：L1为锚杆

8、外露长度，一般L1=0.10.15m。对于端头锚固型锚杆，L1=垫板厚度+螺母厚度+（0.030.05）m；对于全长锚固锚杆，还要加上穹形球体的厚度。L2为锚杆有效长度。L3为锚杆锚固段长度，一般端锚L3=0.30.4m，由拉拔实验确定；当围岩松软时还要加大。对于全长锚固锚杆，锚杆的有效长度则为 L2+L3。第24页/共61页有效长度L2，有以下几种确定方法：当直接顶需要悬吊而它们的范围易于划定时，L2应大于或等于它们的厚度。当巷道围岩存在松动破碎带时，L2应大于巷道松动破碎区高度hi，hi可按下式确定：式中，RMR 为CSIR地质力学分级岩体总评分；B 为巷道跨度。第25页/共61页一般还可

9、按L2=KH进行计算，H为软弱岩层厚度（或冒落拱厚度），m；K为考虑软弱岩层变化的安全系数，一般取1.52。软弱岩层H的确定是根据地质资料，实测或经验估计，冒落拱高度是按下式估算，即第26页/共61页2）锚杆杆体直径锚杆杆体直径根据杆体承载力与锚固力等强度原则确定，即式中，d为锚杆杆体直径，；Q为锚固力，由拉拔实验确定，KN；t为杆体材料抗拉强度，MPa。第27页/共61页3）锚杆间、排距 锚杆的间距，排距计算，通常间、排距相等，取为a，并根据锚杆的锚固力应等于或大于被悬吊岩石的重量的原则确定，即：式中，为岩石体积力，KN/m3。第28页/共61页 按挤压加固拱理论计算锚杆参数 它不要求锚杆伸

10、入坚固岩层中。这样锚杆长度和间距之间必须满足某种关系，才能形成一定厚度的挤压加固拱，以支承地压，按照挤压加固拱理论，加固拱厚度与锚杆长度和间距之间的关系可按下式第29页/共61页 b加固拱厚度，m；L锚杆的有效长度，m；锚杆在松散体中的控制角，度；a锚杆的间距。根据上式，如果按常用锚杆16001800和间、排距500700，则加固拱厚度将为10001200，相当于23层料石碹拱的厚度。第30页/共61页2、锚杆的布置 根据围岩的性质，锚杆可排列成方形、五花形等。方形适用于稳定的岩层，梅花形适用于稳定性较差的岩层，其布置如图520所示。锚杆的锚入方向，应与岩层面或主要裂隙面成较大的角度相交，尽可

11、能与其正交；层面与裂隙面不明显时，锚杆应垂直于巷道周边锚入。第31页/共61页第32页/共61页三、锚喷、锚网和锚索支护1、锚喷支护 锚杆和喷射混凝土虽各自有优点，但也有不足之处。锚喷联合支护，恰能使两者取长补短，互为补充，是一种性能更好的支护形式。第33页/共61页锚喷支护图示例第34页/共61页2、锚网支护 锚网支护是将金属网用托板固定或绑扎在锚杆上所组成的支护形式。金属网用来维护锚杆间的围岩，防止小块松散岩石掉落，也可作为喷射混凝土的配筋。被拉紧的金属网还能起到联系各锚杆组成支护整体的作用。常见的金属网有金属菱形网、经纬网，一般采用直径34的铁丝编制而成，一般采用镀锌铁丝，由于金属网消耗

12、钢材较大，目前正在使用具有一定抗拉强度和延伸率的玻璃钢纤维或塑料网代替。第35页/共61页第36页/共61页锚网支护梯形巷道第37页/共61页锚网支护拱形巷道第38页/共61页3、锚喷网联合支护 喷射混凝土能有效的控制锚杆间的石块掉落，但其本身是脆弱的，当岩石变形大时，容易开裂剥落。解决办法之一就是喷射混凝土之前敷设金属网，喷后成钢筋混凝土层，提高了混凝土的整体性，改善了喷层的抗拉性能，这就形成了锚喷网联合支护，能有效的支护松散破碎的软弱岩层。金属网用钢筋直径一般为612，钢筋间距一般为200400。第39页/共61页4、锚网带支护 锚网带支护由锚杆、钢带及金属网组成。钢带是用扁钢或薄钢板制成

13、，为了便于锚杆安装，在钢带上预先钻好孔，钻孔形状为椭圆形，钻孔直径应由相应锚杆直径确定。也可采用钢筋梯代替钢筋带。第40页/共61页5、锚索支护 锚索支护是根据矿山压力中煤层顶板是板块原理的假说,让锚索直接打在不冒落的老顶上,然后利用锚索30 t的预应力提前把直接顶吊住,来维护巷道,减少顶板下沉量和破坏程度。锚索是锚杆的发展和延伸，其材料一般采用既有一定刚度又有一定柔性的钢铰线制作，长度可达10m甚至20m以上，抗拔力可达几百kN，是地下大断面巷道、硐室，以及岩层有软弱夹层时的有效支护手段。预应力锚索一般由锚固段、自由段和张拉端三部分组成。锚固段是锚索锚固在岩体内提供预应力的根基；自由段式连接

14、锚固段与张拉端的锚体部分；张拉端是锚索位于孔口的外露部分。第41页/共61页锚索支护图示例第42页/共61页四、锚杆支护施工要求、施工质量检测（一）、支护材料（以沈煤集团西马煤矿中厚煤层为例）1、顶板使用20mm螺纹钢等强锚杆，锚杆长2.0m，锚深1.9m，间排距为0.80.9m；2、顶板使用15.5mm 钢铰线锚索，锚索长9.0m，锚深8.7m，沿巷中布置3-3方式，间排距为1.21.8m；3、巷帮使用20mm螺纹钢等强锚杆，锚杆长1.80m，锚深1.70m，间排距为0.80.9m；第43页/共61页4、柔性钢带采用8mm以上钢丝绳制成，长4.2m，眼距0.8m；金属网规格为1.110m；5

15、、锚杆托盘厚度不小于8mm，锚索托钢使用矿工钢制作；6、树脂锚固剂使用数量：顶板完整无节理时，锚杆使用1个锚固剂，锚索使用3个锚固剂；若顶板遇断层、节理、破碎及煤帮松软时，锚杆使用2个锚固剂，锚索使用4个锚固剂；第44页/共61页（二）、打锚杆、锚索眼方法 打眼前要先敲帮问顶，确认安全后方可开始工作。眼位要准确，误差100mm。眼深度应与锚杆或锚索长度相匹配。（三）、安装锚杆、锚索程序 把树脂锚固剂送入眼口，先用锚杆或锚索顶住树脂锚固剂推至眼底，再用凿岩机或锚杆钻机进行旋转搅拌，时间为8-15秒，直至达到设计深度。搅拌后要等待40秒钟再取下凿岩机或锚杆钻机，而后安装托盘，紧固螺母或托钢锁具。锚

16、杆或锚索眼打完后立即进行安装，其顺序由外向里逐排进行。第45页/共61页（四）支护质量保证措施1、锚杆或锚索打设角度必须尽量与岩层层面或巷道轮廓线垂直布置。控制好锚杆或锚索锚深，保证顶锚杆外露长度大于40mm，小于60mm；帮锚杆外露长度大于20mm，小于50mm，螺母必须拧紧，锚索外露长度不大于350；锚杆（索）误差角度5。锚杆间排距误差100mm。2、施工期间锚索托体使用矿工钢，沿前掘方向布置，保证巷道托钢上线。第46页/共61页3、安装顶及帮锚杆时必须使用套头，确保树脂锚固剂得以充分搅拌，锚固力达到规定要求，锚杆、锚索打设完后必须及时紧固、锁牢。4、顶网及帮网全部要沿巷道断面铺设并且金属

17、网必须拉直绷紧，贴紧帮顶，网间压茬范围在100mm200mm之间，网间压茬用12#或14#铁线均匀扭结牢固，其扭结间距不大于300mm。5、柔性钢带紧贴顶板拉紧，锚杆或锚索必须在柔性钢带固定位置内打设。柔性钢带安装时，扭距100mm。第47页/共61页（五）锚杆锚索支护施工的安全技术措施1 1）施工期间，必须设专人经常检查工作面及已掘巷道锚杆、锚索的支护情况，如发现托盘变形、托盘未接实帮顶，锚杆、锚索失效等情况，要及时在其周边200mm200mm以内补打锚杆、锚索。2 2）打锚杆或锚索眼、安装锚杆或锚索期间，施工人员要避开钎杆、锚杆或锚索可能下滑坠落的范围。第48页/共61页3）进行锚杆拉力试

18、验期间，施工人员必须避开拉拔器缸体可能坠落的范围，若拉拔发现有不合格锚杆及时按规定进行补打。4）打顶锚杆时工作人员必须站在安全地点，由外向里、由中间向两边进行打设，如前探梁占据锚杆位置，可以先打完其它锚杆后，退出前探梁再打剩余锚杆，必须是打完所有顶锚杆后，再打帮锚杆。第49页/共61页5）在打锚杆、锚索眼过程中，必须注意岩性变化，保证锚杆末端固定在稳定岩层内不小于0.3m，锚索末端固定在稳定岩层内不小于1.0m。当钻具钻进速度异常时（如发现煤线、岩石变软等情况），必须立即向矿有关部门汇报，及时采取加长锚杆、锚索或架金属棚支护等措施。第50页/共61页6）施工过程中过断层、遇顶板有压力显现、围岩

19、破碎带时，循环进度不得大于1.0m，且该段及前后各3.0m范围内的锚杆、锚索必须加密，锚杆间距不变，排距由0.9m改为0.7m；锚索间距不变，排距由1.8m改为1.4m；顶板挂双层金属网；若顶板破碎严重，网兜较多时，必须及时采取备金属棚进行加强支护。第51页/共61页（六）锚杆支护质量的检验 为保证锚杆支护质量，必须对锚杆施工加强技术管理和质量检查，主要检查锚杆孔直径、深度、间距及螺帽的拧紧程度，并对锚杆锚固力进行抽查检验，常用设备是ML-20型锚杆拉力计。第52页/共61页掘进质量验收标准规定：顶板锚杆的锚固力必须达到100KN（拉拔器压力表读数20MPa）以上，每300根锚杆做一组锚杆拉拔

20、试验，每组拉拔3根锚杆，并做好详细记录 锚索预应力必须达到200KN以上，并做好记录。第53页/共61页（七）煤巷锚杆支护监测 顶板离层仪是一种检测顶板岩层移动的专用监测仪器。它可以分别显示锚杆长度范围内和锚杆同范围外的顶板岩层的离层情况。为煤矿工程技术人员和监测工作人员提供确定锚杆的长度、抗拉强度，了解所使用锚杆的合理性、经济性而需要的科学依据。从而有效的防止顶板坍落事故的发生，确保煤矿安全生产。第54页/共61页 观测管理：掘进质量验收标准规定，每50m设一离层监测仪。顶板离层仪主要有基点锚固器、钢绞线、套筒、游标、拉紧螺丝组成。第55页/共61页技术特性第56页/共61页离层监测仪 第5

21、7页/共61页五煤矿安全规程关于锚杆支护的有关规定第四十四条 采用锚杆、锚喷等支护形式时，应遵守下列规定：(一)锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离，锚杆的形式、规格、安装角度，混凝土标号、喷体厚度，挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等，必须在施工组织设计或作业规程中规定。第58页/共61页（五）软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。（七）锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进行顶板离层监测，并用记录牌板显示。对喷体必须做厚度和强度检查，并有检查和试验记录。在井下做锚固力试验时，必须有安全措施。（八）锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧，确保锚杆的托板紧贴巷壁。第59页/共61页谢谢第60页/共61页感谢您的观看！第61页/共61页