煤巷高性能锚杆支护技术课件.ppt

1、煤巷高性能锚杆支护技术及实践煤巷高性能锚杆支护技术及实践目目 录录引言引言国内外煤巷锚杆支护技术发展概状及比较国内外煤巷锚杆支护技术发展概状及比较煤巷锚杆支护理论煤巷锚杆支护理论高性能预拉力锚杆支护高性能预拉力锚杆支护顶板离层控制技术顶板离层控制技术工程应用示例工程应用示例2引言引言1 131.1煤巷的重要性我国煤矿年掘进量超过2000万m，其中煤巷通常占矿井年新掘巷道的80%以上，占保有巷道的80%；是矿井运输、通风、排水、行人和保障安全的必备和主要通道。 1.2 煤巷的主要特点支护的对象是破裂煤岩体：围岩松软、破碎，节理、层理发育；两帮煤体既松软又性脆；围岩锚固性能差； 工程条件复杂多变：

2、受地质构造影响，在同一条巷道内围岩结构及物理力学性质变化大；构造应力也有很大差别；围岩分类可能相差12类，需要采取不同的支护方式和参数；1.2 煤巷的主要特点高于自重应力数倍的强烈采动高应力作用，绝对变形量达到5001500mm以上，一般为岩巷的几倍到几十倍； 巷道工程量大，服务时间短；要求支护结构安全可靠，又要简单实用。 1.3 煤巷支护落后的严重后果煤巷安全没有根本保障被迫开掘大量费用高、环节多的岩巷；巷道支护成本高，占到吨煤成本的1/3；严重制约回采面的推进，单产低，矿井 综合效益差。10 很多煤巷现有支护难以适应，损坏严重，巷道维护十很多煤巷现有支护难以适应，损坏严重，巷道维护十分困难

3、，影响矿井高产高效、安全和经济效益的提高。分困难，影响矿井高产高效、安全和经济效益的提高。国内外煤巷锚杆支护技术发展概状及比较2 22.1 国外锚杆支护的发展概状国外锚杆支护的发展概状 40年代在国外得到了迅速发展，主要历程：19451950：机械式锚杆的研究与应用19501960：采矿业广泛采用机械式锚杆，开始对锚杆进行系统研究19601970： 发明了树脂药卷，引发锚杆技术的一次革命，树脂锚杆在矿山得到应用19701980：发明管缝式锚杆、水力账管式锚杆并应用，研究锚杆新的设计方法，长锚索产生19801990：混合锚头锚杆、组合锚杆、桁架锚杆及各种特种锚杆得到应用，树脂锚固材料得到改进20

4、22-6-213美国美国世界上最早使用锚杆并以锚杆作为唯一的煤矿顶板支护方式的国家世界上最早使用锚杆并以锚杆作为唯一的煤矿顶板支护方式的国家美国最早开创性地使用锚杆可以追溯到本世纪美国最早开创性地使用锚杆可以追溯到本世纪3030年代初。直到年代初。直到19431943年才年才比较有计划有系统地使用锚杆。比较有计划有系统地使用锚杆。19471947年在原美国矿务局研究中心旨在减少顶板事故的努力下锚杆受到普年在原美国矿务局研究中心旨在减少顶板事故的努力下锚杆受到普遍欢迎。在不到遍欢迎。在不到2 2年的时间内，锚杆在采矿工业中得到普及。年的时间内，锚杆在采矿工业中得到普及。到了到了5050年代初，美

5、国发明了世界上第一个涨壳式锚头，由此而来带来了年代初，美国发明了世界上第一个涨壳式锚头，由此而来带来了美国采矿工业的一场革命。美国采矿工业的一场革命。6060年代末由于树脂锚固剂的发明，锚杆使用的相当一部分比例都是以树年代末由于树脂锚固剂的发明，锚杆使用的相当一部分比例都是以树脂锚固剂全长胶结的形式脂锚固剂全长胶结的形式。在在7070年代末，美国首次将涨壳式锚头与树脂锚固剂联合使用，使得锚杆年代末，美国首次将涨壳式锚头与树脂锚固剂联合使用，使得锚杆具有很高的预拉力成为可能，锚杆的高预拉力可以达到杆体本身强度的具有很高的预拉力成为可能，锚杆的高预拉力可以达到杆体本身强度的50%50%75%75%

6、。美国美国的成功经验的成功经验产业化产业化作为一门技术，而非材料消耗、废品利用作为一门技术，而非材料消耗、废品利用 多样化、多系列，以适应各种不同的条件多样化、多系列，以适应各种不同的条件 锚杆设计、制造、服务一体化锚杆设计、制造、服务一体化高新技术用于锚杆设计高新技术用于锚杆设计美国锚杆技术精髓美国锚杆技术精髓- “两高一大两高一大”高强度高预拉力大排间距澳大利亚澳大利亚: : 主要推广全长树脂锚固锚杆、玻璃钢锚杆；主要推广全长树脂锚固锚杆、玻璃钢锚杆；澳大利亚的澳大利亚的51座井工矿中，有座井工矿中，有34座至少拥有座至少拥有1个长壁工作个长壁工作面。面。长壁工作面采用双巷掘进系统长壁工作

7、面采用双巷掘进系统。长壁工作面采区煤巷掘。长壁工作面采区煤巷掘进速度滞后是影响澳大利亚煤炭工业发展的一个主要因素。进速度滞后是影响澳大利亚煤炭工业发展的一个主要因素。每掘进每掘进1m煤巷，安装煤巷，安装6根顶板锚杆和根顶板锚杆和2根煤壁锚杆，每班安根煤壁锚杆，每班安装锚杆装锚杆100120根。根据不同地质条件，安装锚杆的根数也根。根据不同地质条件，安装锚杆的根数也会变化。目前一些煤矿采用了会变化。目前一些煤矿采用了安设有锚杆机的连续采煤机安设有锚杆机的连续采煤机，但由于锚杆安装速度跟不上工作面回采速度，一些煤矿逐渐但由于锚杆安装速度跟不上工作面回采速度，一些煤矿逐渐采用了位置变换开采法。澳大利

8、亚主要推广全长树脂锚固锚采用了位置变换开采法。澳大利亚主要推广全长树脂锚固锚杆，强调锚杆强度要高。澳大利亚锚杆支护率杆，强调锚杆强度要高。澳大利亚锚杆支护率2022-6-217英国1952年大规模使用机械式锚杆，但最终证明英国较软弱的煤系地层不适宜用机械式锚杆。到60年代中期，英国逐渐开始不使用锚杆支护技术。1987年，由于煤矿亏损，煤矿私有化。英国煤炭公司参观澳大利亚煤矿，引进澳大利亚锚杆技术，在全行业重新推广锚杆支护，煤矿开始盈利。南非南非一般地讲，南非大部分井工矿煤层是硬砂岩顶板，开采条一般地讲，南非大部分井工矿煤层是硬砂岩顶板，开采条件良好。南非件良好。南非57个井工矿均采用了不同的顶

9、板锚杆安装形式，个井工矿均采用了不同的顶板锚杆安装形式，由于地质条件良好，锚杆安装作业并不构成采煤作业的由于地质条件良好，锚杆安装作业并不构成采煤作业的“瓶颈瓶颈”。为了阻止顶板岩层的局部冒落，一些煤矿安装了严格的顶。为了阻止顶板岩层的局部冒落，一些煤矿安装了严格的顶板岩层监控系统。大部分煤矿采用了房柱式开采方式，长壁工板岩层监控系统。大部分煤矿采用了房柱式开采方式，长壁工作面所占的比重不足作面所占的比重不足10%。 德国德国自自1932年发明型钢支架以来，主要采用型钢支架支护年发明型钢支架以来，主要采用型钢支架支护巷道，支护比重达到巷道，支护比重达到90%以上；自以上；自80年代以来，由于采

10、深加大年代以来，由于采深加大，型钢支架支护费用高，巷道维护日益困难，开始使用锚杆，型钢支架支护费用高，巷道维护日益困难，开始使用锚杆支护；支护；80年代初期，锚杆支护在鲁尔矿区试验年代初期，锚杆支护在鲁尔矿区试验成功。成功。俄罗斯俄罗斯俄罗斯煤炭工业正在发生重大改革和重组，一俄罗斯煤炭工业正在发生重大改革和重组，一些亏损的煤矿被迫关闭。俄罗斯目前约有些亏损的煤矿被迫关闭。俄罗斯目前约有200座井工矿座井工矿，全部采用单巷长壁开采系统。西伯利亚库兹巴斯矿，全部采用单巷长壁开采系统。西伯利亚库兹巴斯矿区的一些煤矿采用顶板锚杆（点固锚杆或点固树脂锚区的一些煤矿采用顶板锚杆（点固锚杆或点固树脂锚杆）支

11、护形式，杆）支护形式，锚杆长度锚杆长度1.61.8m，承载能力，承载能力68t。随着经验的积累，这种支护系统将不断得到完善。但随着经验的积累，这种支护系统将不断得到完善。但由于缺乏资金，对现代化锚杆支护设备的维护和改进由于缺乏资金，对现代化锚杆支护设备的维护和改进工作进展非常缓慢。工作进展非常缓慢。 波兰波兰 尽管波兰是尽管波兰是世界第世界第4大大井工矿煤炭生产国（年产量约井工矿煤炭生产国（年产量约120Mt，位居中国、美国和俄罗斯之后），位居中国、美国和俄罗斯之后），但是波兰没有但是波兰没有一个煤矿将锚杆支护用作永久顶板支护技术一个煤矿将锚杆支护用作永久顶板支护技术。所有井工。所有井工矿采用

12、被动受力的钢型矿采用被动受力的钢型（U型钢）支架型钢）支架。随着高产高效长。随着高产高效长壁工作面的采用，工作面端头的壁工作面的采用，工作面端头的U型钢支架的缓慢拆除速型钢支架的缓慢拆除速度和缓慢、昂贵的采区煤巷掘进速度严重阻碍了工作面度和缓慢、昂贵的采区煤巷掘进速度严重阻碍了工作面的回采速度。的回采速度。由于缺乏操作经验、作业标准和地质条件差（尽管由于缺乏操作经验、作业标准和地质条件差（尽管其它国家在相同地质条件下取得了锚杆支护作业的成功其它国家在相同地质条件下取得了锚杆支护作业的成功），波兰向锚杆支护技术的转变过程最缓慢。为了获得），波兰向锚杆支护技术的转变过程最缓慢。为了获得最大的煤炭回

13、采率，采区巷道需要重复使用，这导致了最大的煤炭回采率，采区巷道需要重复使用，这导致了顶板支护条件恶劣，不利于巷道快速掘进和工作面快速顶板支护条件恶劣，不利于巷道快速掘进和工作面快速回采。回采。 印度印度印度井工矿年产煤炭印度井工矿年产煤炭80Mt，其中，其中90%来自非机械来自非机械化和半机械化（钻眼、爆破和采用侧卸式装载机装载化和半机械化（钻眼、爆破和采用侧卸式装载机装载）房柱式开采工作面。）房柱式开采工作面。大多数井工矿采用锚杆支护方大多数井工矿采用锚杆支护方式，采用点固锚杆或承载能力为式，采用点固锚杆或承载能力为68t的水泥锚杆。近的水泥锚杆。近几年一些井工矿对连续采煤机和全部机械化房柱

14、式开几年一些井工矿对连续采煤机和全部机械化房柱式开采系统很感兴趣，同时全脂锚杆也将得到使用。采系统很感兴趣，同时全脂锚杆也将得到使用。 2022-6-223采用高强度、超高强度材料制造锚杆，加工精细，将锚杆作为产品、实现了产业化、商品化，而不是简单的支护材料，并形成适用于不同条件的系列化产品。在支护设计上，以巷道围岩地质力学评估及井下实测数据为基础，强调最大水平应力在巷道布置与支护参数设计上的应用，形成一整套比较科学的设计方法。有比较可靠的配套机具，采用掘锚一体化联合掘进机或性能良好的单体锚杆钻机，满足施工要求，并能实现快速掘进。采用可靠的监测手段，大力推广应用顶板光纤窥视仪、顶板离层指示仪、

15、围岩深部多点位移计、测力锚杆等监测仪器。坚持科学管理，严格质量监测，形成了从理论到实践的完善的锚杆支护技术体系。国外锚杆支护的发展现状国外锚杆支护的发展现状成功经验成功经验2.2 我国煤巷锚杆发展进展历程：我国煤巷锚杆发展进展历程：u50年代首先用在岩巷，年代首先用在岩巷，60年代进采区，发展缓慢年代进采区，发展缓慢u八五、九五煤炭部把煤巷锚杆支护技术作为重点项目八五、九五煤炭部把煤巷锚杆支护技术作为重点项目进行了攻关，特别是进行了攻关，特别是96-97年引进澳大利亚锚杆支护技年引进澳大利亚锚杆支护技术，在邢台矿务局现场演示，树脂锚杆研制成功并推术，在邢台矿务局现场演示，树脂锚杆研制成功并推广

16、应用广应用u研制开发了价廉物美的快硬水泥锚杆研制开发了价廉物美的快硬水泥锚杆u引进管缝式锚杆技术并推广应用引进管缝式锚杆技术并推广应用u开始研究开始研究“三小三小”锚杆技术锚杆技术u试验成功了几种可拉伸锚杆试验成功了几种可拉伸锚杆u各种组合锚杆锚索和桁架开始试用各种组合锚杆锚索和桁架开始试用2022-6-225锚杆产品加工不规范。在锚杆产品加工方面没有形成产业化、系列化、多样化，没有统一的标准，锚杆加工粗糙、结构单一、规格单一、品种单一，不能满足煤矿锚网支护日益发展的需要。这是制约煤矿锚杆支护技术发展的根本所在。巷道掘进速度较慢。常常低于架棚巷道速度，制约了锚杆支护技术的进一步发展。在困难的地

17、质条件下，特别是在破碎、三软、复合顶板条件下锚杆支护巷道的效果仍然不甚理想。煤巷锚杆支护巷道冒顶事故时有发生，进一步动摇了现场推广锚杆支护的信心与决心。我国锚杆支护存在的问题我国锚杆支护存在的问题2.3国内外煤巷锚杆支护技术比较国内外煤巷锚杆支护技术比较 1）锚杆钻机的发展代表着锚杆技术的发展：国际锚杆钻机市场上锚杆钻机可分为三类：（1）手持式钻机，如gophers、wombats和superoo钻机。（2）移动式钻机。这种钻机采用履带或橡胶轮，可安装1台、2台、3台或4台钻机。（3）机载钻机，即钻机被固定在连续采煤机和巷道掘进机上。久益采矿设备公司（Joy Mining Machinery）

18、研制了一种移动式顶板锚杆钻车JOY型多钻机平台操作锚杆钻车。该钻车已在澳大利亚和美国的煤矿创造了顶板锚杆钻进的新纪录。 多钻机锚杆钻机结构图 2）煤层）煤层赋存地质条件的赋存地质条件的差异差异美澳等国先天的优越条件我国煤层赋存的复杂条件美澳等国先天的优越条件我国煤层赋存的复杂条件3）煤矿）煤矿作业人员素质的巨大差异作业人员素质的巨大差异美国美国：以上具有大专以上学历以上具有大专以上学历我国我国：万煤矿职工中具有中转及以上学历者不：万煤矿职工中具有中转及以上学历者不足足；目前毕业学生基本无；目前毕业学生基本无 人愿意去煤矿企业况且人愿意去煤矿企业况且企业原有技术人员大量流失：跳槽、调离、辞职另谋

19、它路企业原有技术人员大量流失：跳槽、调离、辞职另谋它路。煤巷煤巷锚杆支护理论锚杆支护理论3 3 悬吊理论悬吊理论 组合梁理论组合梁理论 组合拱理论组合拱理论 最大水平应力理论最大水平应力理论 刚性梁理论刚性梁理论 围岩强度强化理论围岩强度强化理论 预应力控制理论预应力控制理论悬吊理论认为悬吊理论认为：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定岩层上，以增强较软弱岩层的稳定性坚硬岩层软弱岩层组合梁理论认为：组合梁理论认为：在层状岩体中开挖巷道，顶板锚杆的作用，一方面是依靠锚杆的锚固力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；另一方面，锚杆杆体可增加岩层间的抗剪刚

20、度，防止岩层间的水平错动，从而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），梁越厚，梁内的最大应力、应变和梁的饶度也就越小。无锚杆支护有锚杆支护组合拱理论认为：组合拱理论认为：在拱形巷道围岩的破裂区中安装锚杆时，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，即组合拱。最大水平应力理论最大水平应力理论：由澳大利压学者盖尔（W.J.Gale）提出：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，最大水平应力一般为最小水平应力的1.5-2.5倍。巷道顶底的稳定性主

21、要受水平应力的影响，且有三个特点： 最佳方向）（c）最劣方向应力集中（b）应力集中平面断面刚性梁理论：认为锚杆的作用在于给顶板及时提供很高的初撑力以形成“刚性”顶板，“刚性”顶板本身提供了一个压力自撑结构。锚杆杆体本身不是承载结构。大量实测表明“刚性”梁顶板的建立使得锚杆后期增加的载荷等于零，也就是说，杆体本身除维持锚杆预拉力外已不起任何别的作用水平应力垂直应力水平应力水平应力垂直应力水平应力水平应力垂直应力 “刚性梁”与组合梁的区别 围岩强度强化理论围岩强度强化理论：煤巷锚煤巷锚杆支护的作用就是对锚固体提供围压，杆支护的作用就是对锚固体提供围压，使巷道围岩特别是处于峰后区围岩强度使巷道围岩特

22、别是处于峰后区围岩强度得到强化，提高峰值强度和残余强度，得到强化，提高峰值强度和残余强度，改善峰后岩体力学性能。巷道围岩的稳改善峰后岩体力学性能。巷道围岩的稳定性除了支护的作用外，主要取决于围定性除了支护的作用外，主要取决于围岩的强度和应力状态。对于煤层巷道，岩的强度和应力状态。对于煤层巷道，由于围岩松软、埋藏深、受采动和构造由于围岩松软、埋藏深、受采动和构造应力影响，地应力大，巷道围岩破坏严应力影响，地应力大，巷道围岩破坏严重，其周围存在破碎区、塑性区和弹性重，其周围存在破碎区、塑性区和弹性区，锚杆锚固区域的岩体则处于破碎区区，锚杆锚固区域的岩体则处于破碎区或处于上述两个或三个区域中，相应地

23、或处于上述两个或三个区域中，相应地锚固区域的岩石强度处于峰后强度或残锚固区域的岩石强度处于峰后强度或残余强度。该理论主要探讨了锚杆加固后余强度。该理论主要探讨了锚杆加固后岩石峰前区粘聚力岩石峰前区粘聚力C、内磨擦角、内磨擦角、弹性、弹性模量模量E的改善情况。的改善情况。 锚杆布置在破碎围岩中 高性能预拉力锚杆支护高性能预拉力锚杆支护4 42022-6-238安全安全：安全可靠性要求更高，：安全可靠性要求更高，“零死亡率零死亡率”是研究锚是研究锚杆支护技术的首要目标。杆支护技术的首要目标。快速快速：成巷速度必须与快速推进的现代化长壁综采相：成巷速度必须与快速推进的现代化长壁综采相适应。适应。高效

24、高效：在服务期间不进行任何翻修即能满足长壁面生：在服务期间不进行任何翻修即能满足长壁面生产所需的有效断面，并努力简化回采动压影响期间的产所需的有效断面，并努力简化回采动压影响期间的超前加强支护，最终取消加强支护超前加强支护，最终取消加强支护。适应中国特色：适应中国特色：复杂多样性、沿空掘巷、开采影响复杂多样性、沿空掘巷、开采影响“安全安全”和和“支护效果支护效果”已经取代已经取代“支护成本支护成本”成成为支护技术先进性和支护设计的出发点和评价标准。为支护技术先进性和支护设计的出发点和评价标准。目前目前主导的锚杆支护技术（主要是主导的锚杆支护技术（主要是“九五九五”期间完期间完成的煤巷高强螺纹钢

25、树脂锚杆成套技术）不能满足上述目成的煤巷高强螺纹钢树脂锚杆成套技术）不能满足上述目标标。2022-6-239问题：锚杆应该具有那些性能？实际受力状况？过去主要围绕强度开展研究; 现在进一步围绕锚杆的承载性能开展研究更全面理解强度的内含:抗拉强度 抗剪强度 系统强度锚固性能：三径匹配结构和安装性能:实现预拉力承载性能：支护强度、支护能力、有效支护强度、初始支护强度2022-6-240概念 预拉力锚杆支护技术：指能够在支护构件和顶板间实现明显超过松散岩体自重的预张力、形成顶板预应力承载结构，并有效控制顶板离层的高强支护技术。低强度低初锚力的锚杆支护阶段高强度低初锚力的锚杆支护阶段高强度高预拉力的锚

26、杆支护新阶段2022-6-241高性能（预拉力）锚杆：指杆体材质符合高强度、延伸率要求、外形符合锚固要求、附件完整、整体强度和几何尺寸匹配、能够满足钻机连续一体化安装并实现预拉力的新型锚杆；为强调预拉力的作用，这种锚杆又称高性能（预拉力）锚杆。2022-6-242锚杆的三种工作状态2022-6-243基本性能 1）锚杆杆体表面结构优化，实现高粘低阻；2）杆体强度和延伸率符合要求；3）外端螺纹部采用无强度损失或增强加工新工艺；4）增加减摩和调节锚杆外端受力的附件；5）快速机械安装结构；6）锚杆系统强度及附件几何尺寸配套；7）有醒目的标志直观显示安装施工质量；2022-6-2442022-6-24

27、52022-6-246技术优势1）及时主动高阻加固，支护效果明显；2）锚杆钻机连续一体化安装，施工规范，安装质量有保证，安全可靠性高；3）大间排距控制围岩变形，省时省力省 钱；4）系列化产品能够满足多种条件要求，使用范围广；可以在很大程度上替代普通锚杆（索）组合支护。实现了锚杆安装的机械化、连续化；实现了锚杆安装的机械化、连续化；保证了保证了2030kN以上的预拉力；以上的预拉力；控制了顶板的松脱垮冒，控制了顶板的松脱垮冒，初始支护强度达到初始支护强度达到3045kN/m2。高性能预拉力锚杆支护技术高性能预拉力锚杆支护技术本项目尾部等强加工本项目尾部等强加工扭矩螺母扭矩螺母杆体外型结构优化杆体

28、外型结构优化原尾部损伤加工原尾部损伤加工抗撕裂，容易与围岩密贴，适应破碎不平整煤巷顶板条抗撕裂，容易与围岩密贴，适应破碎不平整煤巷顶板条件件,保障了整体锚固效果；保障了整体锚固效果；克服了克服了W型钢带、钢筋梯子梁等常用钢带的主要缺陷。型钢带、钢筋梯子梁等常用钢带的主要缺陷。新型新型M型钢带和型钢带和型钢带型钢带M型钢带及井下应用型钢带及井下应用型钢带及井下应用型钢带及井下应用实现了煤巷支护技术的阶段性突破实现了煤巷支护技术的阶段性突破强度强度粘结粘结力力初锚力初锚力(工工作阻力作阻力)可靠可靠性性使用使用范围范围技术特征5060年代：年代：机械点锚固锚杆技术机械点锚固锚杆技术低低低低很小四低

29、一小四低一小8090年代末：年代末：高强螺纹钢锚杆技术高强螺纹钢锚杆技术高高低低较小两高两低两高两低1999年开始：年开始：高性能预拉力支护技术高性能预拉力支护技术高高高高大四高一大四高一大ZL200410041386.7 一种控制煤岩顶帮变形的桁架支一种控制煤岩顶帮变形的桁架支护技术护技术ZL 2003 2 0120629.7 一种柔性抗剪锚杆一种柔性抗剪锚杆ZL 200720131115.X 挤注锚筒式锚杆ZL 200620076310.2 一种防松复合托盘ZL 2004 2 0026908.1 锚杆配套的垫圈锚杆配套的垫圈ZL 2004 2 0026905.8 用巷道临时支柱器用巷道临时

30、支柱器ZL 2004 2 0026907.7 种与锚杆配套的检测垫圈种与锚杆配套的检测垫圈ZL 200420062790.8 一种高翼缘抗撕裂矿山支护用钢一种高翼缘抗撕裂矿山支护用钢带带ZL 200420062791.2 双张拉钢绞线连接器双张拉钢绞线连接器ZL 200720131114.5 一种对拉锚索一种对拉锚索ZL 200620076312.1 一种可折叠钢筋网一种可折叠钢筋网ZL 200620076311.7 一种柔性可延伸钢塑复合带一种柔性可延伸钢塑复合带 获得获得1212项专利授权项专利授权实现产业化，唯一通过实现产业化，唯一通过“双高双高”企业认证企业认证顶板离层控制技术顶板离层

31、控制技术5 51 1）通过综合研究发现此类顶板岩体具有两种垮冒型式）通过综合研究发现此类顶板岩体具有两种垮冒型式u松脱型垮冒松脱型垮冒：垮冒范围一般在0.51.5m内，负荷1525 kN/m2 。松脱型垮冒松脱型垮冒5.1系统研究极易离层破碎型顶板系统研究极易离层破碎型顶板(、类类)的失稳规律的失稳规律u挤压型垮冒挤压型垮冒： 在水平应力和自重应力双重作用下，薄层状岩体发生弯曲变形，导致弱面离层，变形持续发展，渐次向上垮冒。挤压型垮冒挤压型垮冒5.1系统研究极易离层破碎型顶板系统研究极易离层破碎型顶板(、类类)的失稳规律的失稳规律u锚固区内离层：锚固区内离层：松脱型垮冒得不到控制，锚固区产生裂

32、隙，锚固强度衰减，进而导致锚固区整体稳定性的削弱或破坏；u锚固区外离层：锚固区外离层：锚固区的完整性较好，但不能阻止外层岩体的渐进破坏，导致外层弱面离层。锚固区外离层的持续发展将导致锚固区整体垮冒。 2） 相应地存在两种支护失稳形式相应地存在两种支护失稳形式锚固区整体垮冒 5.1系统研究极易离层破碎型顶板系统研究极易离层破碎型顶板(、类类)的失稳规律的失稳规律5.2提出楔形加固区的顶板稳定性控制理论提出楔形加固区的顶板稳定性控制理论u提高支护效能，及时主提高支护效能，及时主动有效加固顶板，消除动有效加固顶板，消除松脱型冒顶松脱型冒顶u增大锚固范围，消弱层增大锚固范围，消弱层状顶板沿弱面的渐次离

33、状顶板沿弱面的渐次离层和垮冒层和垮冒u建立建立“楔形楔形”的强化承的强化承载结构，防止锚固区外载结构，防止锚固区外离层和挤压型冒顶离层和挤压型冒顶u建立顶板锚固结构抗拉建立顶板锚固结构抗拉抗剪破断准则抗剪破断准则、类巷道类巷道顶板离层控制原理图顶板离层控制原理图肩角稳定区肩角稳定区肩角稳定区肩角稳定区高预拉力钢绞线桁架支护技术高预拉力钢绞线桁架支护技术u机械张拉实现高预拉力；机械张拉实现高预拉力；u预拉力范围预拉力范围5050150kN150kN；u抗剪切破坏能力强；抗剪切破坏能力强；u结构稳定可靠，防止顶板结构稳定可靠，防止顶板垮冒，确保顶板安全；垮冒，确保顶板安全；u结构简单，安装方便。结

34、构简单，安装方便。u国内首次研制和使用国内首次研制和使用 以巷道肩角稳定区域岩石作为内锚固支撑点，通过桁架以巷道肩角稳定区域岩石作为内锚固支撑点，通过桁架连接装置将两根钢绞线对拉，形成可靠的护顶结构，控制连接装置将两根钢绞线对拉，形成可靠的护顶结构，控制顶板的离层、防止顶板加固区整体垮冒。顶板的离层、防止顶板加固区整体垮冒。u本项理论提出肩角稳定围岩区作为内锚固点，通过组合支本项理论提出肩角稳定围岩区作为内锚固点，通过组合支护形成稳定护形成稳定“楔形楔形”加固区的控制原理，不受松散层厚度加固区的控制原理，不受松散层厚度等地质条件限制。等地质条件限制。u 给出顶板结构的稳定性分析判据；给出顶板结

35、构的稳定性分析判据；u 适用于指导离层破碎型顶板适用于指导离层破碎型顶板(、类类) )厚层松散破碎顶板的厚层松散破碎顶板的巷道。巷道。u形成了离层破碎型顶板形成了离层破碎型顶板(、类类) )煤巷支护的关键技术煤巷支护的关键技术工程应用示例工程应用示例6 62022-6-260示例一：三河尖矿综放煤巷顶板控制技术示例一：三河尖矿综放煤巷顶板控制技术厚深灰色 ,f=46粉砂岩煤1.75岩性描述厚度(m)岩石名称粉细沙岩粉砂岩综合柱状7.4317.01厚深灰色、坚硬互层，f=685.41深灰色，f=462022-6-261迎回采面留小煤柱沿空掘巷的平面布置 工作面回采面上 风 巷 运 输 平 巷 掘进2022-6-262迎相邻回采面锚带网、锚索和预拉力桁架迎相邻回采面锚带网、锚索和预拉力桁架“三位一体三位一体”支护支护2022-6-263经受采动过程中2022-6-264迎工作面对掘留小煤柱巷道2022-6-265迎回采工作面留小煤柱留顶煤时的顶板控制情况迎回采工作面留小煤柱留顶煤时的顶板控制情况2022-6-266留小煤柱稳定沿空掘巷段锚带网与锚索组合支护2022-6-267实体段锚带网支护实体段锚带网支护谢谢大家！谢谢大家！欢迎交流！欢迎交流！