錨杆支護培訓教材
錨杆支護培訓教材
第一章：煤巷錨杆支護概況
一、 煤巷與岩巷相比，主要的不同點有：
巷道位置一般不容選擇;
巷道圍岩強度低;
巷道斷麵一般為矩形、梯形或不規則四邊形;
巷道服務年限短，一般不超過3年;
巷道一般都受到回采工作麵采動影響。
二、 煤巷中錨杆支護和傳統的架棚巷道相比，具有顯著的優越性
1、 從根本上改變了支護狀況，保證了安全生產;
2、 減輕了工人勞動強度，改善了作業環境;
3、 減少了支護物料運輸，改善了生產礦井輔助運輸緊張狀況;
4、 提高了掘進單進水平和掘進功效，有利於高速高效掘進隊的建設;
5、 大幅度節約支護材料，降低支護成本;
6、 提高了巷道斷麵利用率;
7、 簡化了綜采工作麵超前支護，加快了回采速度;
8、 錨杆支護巷道維修量少，服務年限相對延長，為優化礦井開拓布置、合理集中生產創造了條件;
9、 能可靠支護綜采大斷麵的機、風巷和切眼，為綜采工作麵設備快速安裝創造了條件;
10、 有利於節約資源，改善生態環境。
三、 我國煤巷錨杆支護的發展曆程
我國煤巷錨杆支護雖然在20世紀50年代就已起步，但由於各種因素的製約，到80年代中期煤巷錨杆支護率仍在3%～4%徘徊，因此，原煤炭工業部將推廣煤巷錨杆支護作為巷道支護的改革列入重要議事日程，並作為“八五”、“九五”的科研攻關項目。從80年代末開始，我國煤巷錨杆支護在生產單位、科研院所、大專院校和生產製造廠家的共同努力下，已取得突破性進展。平頂山、邢台、大同、龍口、陽泉、西山、潞安、烏達、大雁、紮賚諾爾、鐵法、徐州、棗莊、兗州、來賓等礦務局(公司)的煤巷錨杆支護率都達到30%以上，其中平頂山1998年錨杆支護率達到64%，平頂山六礦煤巷錨杆支護率達到94%。
錨杆支護技術理論和實踐都已比較成熟，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類圍岩的煤巷可大麵積推廣，Ⅳ類圍岩巷道的錨杆支護在許多局礦都取得了成功。Ⅴ類圍岩的錨杆支護正在進一步試驗，並在部分地區取得成功。說明煤巷錨杆支護已不是可行與不可行的問題，從提高煤礦生產效率、降低成本、保證安全生產及獲得高額經濟效益，在煤巷中推廣錨杆支護勢在必行。
四、 開灤的錨杆支護發展曆程
回顧開灤錨杆支護發展曆程，大致分三個階段
第一階段：早在70年代末80年代初，就把錨杆支護列為科研計劃，並且納入重點試驗推廣的新技術之一，先後在範各莊礦、唐家莊礦、唐山礦和林西礦試驗了8條巷道，有6條巷道經受了回采動壓的考驗，證明錨杆支護技術在我局是可行的，經濟效益是好的。但是由於人們傳統觀念的影響，認為開灤是一個老礦區，井深巷遠、壓力大，地質條件複雜，認為錨杆支護不如架棚支護安全可靠;另外由於當時打眼機具落後，配套設備不完善，製約了這項新技術的推廣和發展。進入90年代，改革將煤炭企業推向市場，在高成本的形勢下，煤炭開灤每年采準巷道進尺15～16萬米，每年需要投入支撐鋼1.4萬噸，鋼材大幅度漲價對開灤是一個嚴重的衝擊。所以局撥款150萬元購買澳大利亞錨杆鑽機44台及其配套設備，分配到林西、唐山、範各莊、荊各莊、呂家坨等礦，91年錨杆支護進尺達2500米，其中荊各莊礦在1114風道創出機掘錨杆支護月進450米的紀錄。唐山礦在7453實現綜采大斷麵錨杆支護試驗。當時由於受技術條件限製，巷道錨杆支護檔次低，頂錨杆用Φ16～18㎜的普通圓鋼樹脂錨杆，錨固力僅50KN;幫錨杆采用木錨杆或竹錨杆，錨固力僅10KN。監測手段不完備，在唐山礦和荊各莊相繼發生4起大麵積冒頂02manbetx.com 。導致92年有全麵恢複到架棚支護的局麵。
第二階段：93年10月至96年底，與東北工業大學合作，開展了“采準巷道錨杆支護係列合理化及其推廣應用”的研究，試驗並推廣Φ30㎜小直徑管縫錨杆支護係統。對開灤的7S、9S、11S、12S進行了試驗推廣，93年10月～96年底，共完成錨杆支護巷道16799米，其中試驗巷道1348米，推廣巷道15455米。此階段，管縫錨杆雖然比普通圓鋼錨杆有進步，但仍屬於低錨固力的係統，推廣範圍仍有較大的局限性。
第三階段：97年以後，試驗推廣應用高強螺紋鋼樹脂錨杆支護係統，擴大錨杆支護的使用範圍。97年將煤巷錨杆支護列入兩大科技進步的推廣項目之一加強學習交流：一是“走出去”，局礦分別組織管技人員到邢台、峰蜂局學習;二是“請進來”，先後三次請專家、教授到開灤講課;三是加強局內交流，97年以後的每年至少組織一次錨杆支護現場會，提高對錨杆支護理論的理解和認識，借鑒局內外錨杆支護的經驗教訓，進一步轉變觀念;另外，加強錨杆支護的規範管理，製定了一係列的錨杆支護技術管理、安全監測的規範，完善了錨杆支護配套技術和施工工藝，引進了大功率的錨杆鑽機，提高了錨杆支護檔次，對錨杆支護參數進行了優化，取得了較大的突破，實現了開灤煤巷錨杆支護技術的飛躍，如全煤巷道錨杆支護在唐山礦、範各莊礦、呂家坨礦、東歡坨礦全麵推廣，大采深、高應力、大傾角的錨杆支護在林西礦、趙各莊礦、荊各莊礦全麵應用，小煤柱、高應力條件的錨杆支護在錢家營礦、範各莊礦、唐山礦、荊各莊礦得到全麵推廣，軟岩條件的錨杆支護在東歡坨礦、林南倉礦得到較好應用，真正體現到錨杆支護範圍的擴大，錨杆支護進尺逐年呈台階上升，2002年預計完成50000米以上，錨杆支護率達到60%左右。
五、 繼續搞好煤巷錨杆支護推廣工作應解決的問題：
雖然開灤在煤巷錨杆支護方麵與自身相比有一定進步，但是與國內外先進的礦務局相比，還有很大差距;局內各礦之間錨杆支護技術發展不平衡，有的礦還存在很大差距，所以，要解決以下問題：
進一步解放思想，提高認識，積極試驗;
講究科學，從本礦井的實際出發，探索科學合理的錨杆支護形式和支護參數，嚴禁盲目蠻幹;
積極組織錨杆支護技術培訓，全麵提高施工隊伍素質;
加強錨杆支護的技術管理，嚴把施工質量關;
加強與科研院所、大專院校錨杆支護專家的聯係，幫助解決煤巷錨杆支護技術難題，避免走彎路;
製定有利於錨杆支護的經濟政策，利用經濟杠杆，調動職工的積極性;
搜集有關技術信息，學習外地先進經驗，及時總結本礦的經驗、教訓，加強相互交流，促進錨杆支護的發展。
第二章：圍岩分類
一、 圍岩分類方法有三種：普氏岩石分級法、巷道圍岩鬆動圈分類法、煤巷圍岩穩定性分類法。
二、 普氏岩石分級法
四、 巷圍岩穩定性分類
2、 共分5類：
Ⅰ類、非常穩定;
Ⅱ類、穩定;
Ⅲ類、中等穩定;
Ⅳ類、不穩定;
Ⅴ類、極不穩定。
第三章:錨杆的支護機理
一、 錨杆的懸吊理論:用錨杆將軟弱的危岩、偽頂或直接頂懸掛於上方堅固的穩定岩層之中。
二、 錨杆的組合梁理論：通過錨杆的錨固力把數層薄的岩層組合起來，增大了岩層間的摩擦力，同時錨杆本身也提供一定的抗剪力，阻止岩層層間的相對移動，從而形成類似錨釘加固的組合梁。
三、 均勻壓縮帶(拱)作用：在錨杆錨固力的作用下，每根錨杆周圍形成一個兩頭帶圓錐的筒狀壓縮區。各錨杆所形成的壓縮區彼此聯成一個有一定厚度的均勻壓縮帶，具有較大的承載能力。
四、 錨杆支護對破裂圍岩的加固作用：開巷後，圍岩發生破裂，打入錨杆後，一方麵可以組織圍岩裂隙的過度發展，另一方麵錨杆將破裂圍岩錨固起來，其強度大大提高。
第四章：錨杆的種類及支護形式
一、 錨杆及其種類
1、 基本概念
⑴、 錨杆：錨固岩體、維護圍岩穩定的杆狀結構物。
⑵、 支護：錨杆、支架及其安裝作業或構築作業。
⑶、 錨杆支護：以錨杆為支護主體結構的一類支護的總稱。包括錨噴、錨網、錨梁以及組合錨杆等結構形式。
二、 錨杆的種類：
根據錨固的長度劃分為集中錨固類錨杆和全長錨固類錨杆;集中錨固類錨杆包括端頭錨固、點錨固、局部藥卷錨固的錨杆;全長錨固類錨杆包括摩擦式錨杆、全長砂漿錨杆、樹脂錨杆、水泥錨杆等。
根據錨固方式可分為機械錨固型和粘結錨固型;機械錨固型錨杆靠摩擦力起錨固作用;粘結錨固型錨杆靠粘結力起錨固作用。
根據錨杆的材質不同，又分為鋼絲繩、鋼筋、螺紋鋼、玻璃鋼、木、竹錨杆。
三、 買感支護的形式
1、錨杆支護形式
⑴、 單體錨杆支護
⑵、 錨杆+噴射混凝土(或砂漿)支護，簡稱錨噴支護
⑶、 錨杆+網+噴射混凝土支護，簡稱錨網噴支護
⑷、 錨杆+網或錨杆+笆(竹笆或荊笆)支護，簡稱錨網支護或錨笆支護
⑸、 錨杆+鋼帶支護，簡稱錨帶支護
⑹、 錨杆+梁支護，簡稱錨梁支護
⑺、 錨杆+桁架支護，簡稱錨桁支護
⑻、 錨杆+網+鋼帶或錨杆+網+梁支護，簡稱錨網帶或錨網梁支護
⑼、 錨杆+網+桁架支護，簡稱錨網桁支護
⑽、 錨索支護
1、 錨杆支護形式的選擇
第五章 煤巷錨杆支護理論
一、 巷道圍岩鬆動圈支護理論
1、 巷道圍岩鬆動圈理論
⑴、 概念：開巷後巷道圍岩應力將發生顯著變化，巷道周邊徑向應力為0，圍岩強度顯著下降;圍岩中出現應力集中的現象。如果集中應力小於岩體強度，圍岩將處於彈塑性狀態。當圍岩應力超過圍岩強度之後，巷道周邊將首先破壞，並逐漸向深部擴展，直至在一定深度取得三向應力平衡為止。此時，圍岩以過度到破碎狀態。圍岩中產生的這種鬆弛破碎帶被定義為圍岩鬆動圈。
⑵、 圍岩鬆動圈的性質
①、圍岩鬆動圈的形狀：鬆動圈可能有圓形、橢圓形和異形等形狀。
②、圍岩鬆動圈形成的時間性：在有控製條件下鬆動圈的穩定時間是，當Lp<100㎝時,10～20d; Lp=100～150㎝時,20～30d; Lp>150㎝時;1～3月。
③、圍岩鬆動圈與支護的關係:一般的支護不能有效的阻止鬆動圈的發生和發展。
④、圍岩鬆動圈與巷道寬度的關係:巷道寬度在3～7米範圍內,其他條件不變時,鬆動圈(Lp)變化不明顯。
⑶、 巷道支護的對象：巷道支護的對象主要是圍岩鬆動圈在形成過程中的岩石碎脹力。
⑷、 圍岩鬆動圈支護理論
圍岩鬆動圈是開巷後地應力超過圍岩強度的結果。在現有支護條件下，試圖采用支護手段阻止圍岩鬆動變形是不可能的。鬆動圈理論認為，支護的作用是限製圍岩鬆動圈形成過程中碎脹力所造成的有害變形。
二、 錨杆支護的“關鍵承載圈”及“擴容—穩定”理論
1、 關鍵承載圈理論：指在巷道周圍圍岩一定深度的範圍內，存在一個能承受較大切向力的“岩石圈”，該岩石圈處於應力平衡狀態，具有結構上的穩定性，可以用來懸吊承載圈以內的岩層。認為，承載圈以內的岩石重量是支護的對象—即載荷高度。
2、 主要觀點：⑴、關鍵承載圈以內的岩石重量是支護對象，荷載高度是關鍵承載圈以下的不穩定岩層的高度。⑵、錨杆支護的主要作用是：將破壞區岩層與關鍵承載圈相連，阻止破碎岩層垮落;對圍岩提供徑向、切向約束力，阻止破壞區岩層的擴容、離層、滑動，提高破碎區的承載能力。
3、 擴容—穩定理論
