锚杆支护理论和工程实践培训课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《锚杆支护理论和工程实践培训课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 支护 理论 工程 实践 培训 课件
- 资源描述:
-
1、锚杆支护理论和工程实践u澳、美、英锚杆支护比重已达90%以上,德、俄、波正在大力发展,比重在50%以上;我国为15.15%(低水平)。2锚杆支护理论和工程实践u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。u美国最早开创性地使用锚杆可以追溯到本世纪30年代初,1943年开始有计划有系统地使用锚杆。u1947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2年的时间内,锚杆在采矿工业中得到普及。美国美国3锚杆支护理论和工程实践4锚杆支护理论和工程实践美国的成功经验美国的成功经验5锚杆支护理论和工程实践英国英国6锚杆支护理论和工程实践澳大利亚澳大利亚7锚杆支护
2、理论和工程实践德国德国8锚杆支护理论和工程实践9锚杆支护理论和工程实践10锚杆支护理论和工程实践 2个阶段:以个阶段:以1995年引进澳大利亚锚杆支护技术为年引进澳大利亚锚杆支护技术为分界点。(之前机械锚固、钢丝绳砂浆锚杆以及开发分界点。(之前机械锚固、钢丝绳砂浆锚杆以及开发研制的快硬水泥锚杆;之后高强度树脂锚固锚杆)研制的快硬水泥锚杆;之后高强度树脂锚固锚杆)锚杆支护理论、锚杆支护设计方法、施工机具、小锚杆支护理论、锚杆支护设计方法、施工机具、小孔径预应力锚索加强支护、锚杆孔径、锚固剂及锚固孔径预应力锚索加强支护、锚杆孔径、锚固剂及锚固方式、监测技术等均发生了变化。方式、监测技术等均发生了变
3、化。美国、澳大利亚接近美国、澳大利亚接近,英国,英国,美国锚杆,美国锚杆支护为巷道顶板的唯一支护方式。支护为巷道顶板的唯一支护方式。我国我国1995年时约年时约,目前约,目前约50%。11锚杆支护理论和工程实践 锚杆支护使用范围锚杆支护使用范围 、类全面推广,类全面推广,、类得到推广应用类得到推广应用综放沿空掘巷锚杆支护综放沿空掘巷锚杆支护软弱、破碎煤巷锚杆支护软弱、破碎煤巷锚杆支护三软煤巷锚杆支护三软煤巷锚杆支护深井煤巷锚杆支护深井煤巷锚杆支护12锚杆支护理论和工程实践锚杆支护效果锚杆支护效果 锚杆支护与架棚支护相比,其优越性表现在:锚杆支护与架棚支护相比,其优越性表现在:属于主动支护属于主
4、动支护 将巷道围岩变成承载体将巷道围岩变成承载体 对巷道不规则断面适应性强对巷道不规则断面适应性强巷道围岩变形量显著减小,安全生产得到保证,大幅巷道围岩变形量显著减小,安全生产得到保证,大幅度减少度减少 了冒顶、瓦斯、火灾事故了冒顶、瓦斯、火灾事故简化巷道布置,减少岩石工程简化巷道布置,减少岩石工程实现沿空掘巷,提高煤炭资源采出率,延长矿井寿命实现沿空掘巷,提高煤炭资源采出率,延长矿井寿命 锚杆支护具有巨大的技术经济效益和社会效益,是锚杆支护具有巨大的技术经济效益和社会效益,是我国煤炭行业继综合机械化之后的第二次我国煤炭行业继综合机械化之后的第二次支护技术革命支护技术革命13锚杆支护理论和工程
5、实践拱型可缩性支架破坏木支架严重损坏支架破坏实况架棚巷道变形和支架损坏情况架棚巷道变形和支架损坏情况14锚杆支护理论和工程实践沿空掘巷维护状况沿空掘巷维护状况15锚杆支护理论和工程实践锚杆支护巷道维护状况锚杆支护巷道维护状况16锚杆支护理论和工程实践17锚杆支护理论和工程实践(1)悬吊理论)悬吊理论机理:将巷道顶板较软弱岩层悬吊在稳定岩层上,以机理: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。力来自被悬吊的岩层重量。缺点:没有考虑围岩的自承能力,而且将被锚固体与缺点:没有考虑围岩的自
6、承能力,而且将被锚固体与原岩体分开。原岩体分开。18锚杆支护理论和工程实践(1)悬吊理论)悬吊理论适用条件:适用条件:锚杆可以锚固到顶板坚硬稳定岩层19锚杆支护理论和工程实践(2)组合梁理论)组合梁理论机理:将锚固范围内的岩层挤紧,增加岩层间的摩擦力,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梁)。在上覆岩层载荷的作用下,这种组合厚岩层内的最大
7、弯曲应变和应力都将大大减小,组合梁的挠度亦减小。大弯曲应变和应力都将大大减小,组合梁的挠度亦减小。缺点:将锚杆作用与围岩的自稳作用分开;在顶板较破碎、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。连续性受到破坏时,难以形成组合梁。适用条件:适用条件:层状地层层状地层顶板在相当距离内不存在稳定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。岩层,悬吊作用处于次要地位。20锚杆支护理论和工程实践(3)组合拱理论)组合拱理论机理:在破碎区安装预应力锚杆时,在杆体两端将形成机理:在破碎区安装预应力锚杆时,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
8、置锚杆群,只圆锥形分布的压应力,如果沿巷道周边布置锚杆群,只要铺杆间距足够小,各个锚杆形成的压应力圆锥体将相要铺杆间距足够小,各个锚杆形成的压应力圆锥体将相互交错,在岩体中形成一个均匀的压缩带,即承压拱,互交错,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。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,处于三向应力状在承压拱内的岩石径向及切向均受压,处于三向应力状态,其围岩强度得到提高,支撑能力也相应加大。态,其围岩强度得到提高,支撑能力也相应加大。缺点:缺点:一般不能作为准确的定量设计。适用条件:适用条件:顶板无稳
9、定岩层21锚杆支护理论和工程实践(4)最大水平应力理论)最大水平应力理论机理:矿井岩层的水平应力通常大于垂直应力,水平机理: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。在最大水平应力作用下,顶应力具有明显的方向性。在最大水平应力作用下,顶底板岩层易于发生剪切破坏,出现错动与松动而膨胀底板岩层易于发生剪切破坏,出现错动与松动而膨胀造成围岩变形,锚杆的作用即是约束其沿轴向岩层膨造成围岩变形,锚杆的作用即是约束其沿轴向岩层膨胀和垂直于轴向的岩层剪切错动。胀和垂直于轴向的岩层剪切错动。22锚杆支护理论和工程实践(4)最大水平应力理论)最大水平应力理论23锚杆支护理论和工程实践24锚杆
10、支护理论和工程实践(5)锚杆支护强度强化理论)锚杆支护强度强化理论 锚杆与围岩相互作用,形成锚杆锚杆与围岩相互作用,形成锚杆围岩的共同承载围岩的共同承载结构,改善锚固体力学性能,提高锚固体峰值强度和残结构,改善锚固体力学性能,提高锚固体峰值强度和残余强度,特别是残余强度的提高,有效提高围岩的自承余强度,特别是残余强度的提高,有效提高围岩的自承能力,控制围岩塑性区、破碎区发展,促使巷道围岩由能力,控制围岩塑性区、破碎区发展,促使巷道围岩由不稳定状态向稳定状态转变。不稳定状态向稳定状态转变。煤 层岩 层破 碎 区、塑 性 区25锚杆支护理论和工程实践 锚固体锚固体C C、C C*、*随锚杆支护强度
11、随锚杆支护强度 t t的增加而提高。的增加而提高。不同锚杆支护强度下锚固体破坏前的不同锚杆支护强度下锚固体破坏前的C、值值 锚杆支护强度锚杆支护强度 t /MPa00.060.080.110.140.170.22等效内聚力等效内聚力C/MPa0.34660.35680.36260.36770.38280.37730.3869等效内摩擦角等效内摩擦角 /31.5131.5333.5135.5737.1438.840.4不同锚杆支护强度下锚固体破坏后的不同锚杆支护强度下锚固体破坏后的C*、*值值锚杆支护强度锚杆支护强度t/MPa00.060.080.110.140.170.22等效内聚力等效内聚力
12、C*/MPa0.01680.01820.01830.01840.01860.01940.021等效内摩擦角等效内摩擦角 */31.5131.5333.5135.5737.1438.840.426锚杆支护理论和工程实践图图 锚固体应力应变曲线图锚固体应力应变曲线图注:曲线上数字为锚杆支护强度注:曲线上数字为锚杆支护强度t(MPa)锚固体强度随锚杆支护强度锚固体强度随锚杆支护强度t 的提高而得到强的提高而得到强化,达到一定程度就可保持围岩稳定。化,达到一定程度就可保持围岩稳定。锚固体锚固体 1、1*的表达式:的表达式:)2/*45tan(24.264.0)2/45tan(289.154.0*11C
13、Ctt式中:式中:1 锚固体极限强度,锚固体极限强度,MPa,1*锚固体残余强度,锚固体残余强度,MPa。t 锚杆支护强度,锚杆支护强度,MPa 提高支护强度提高支护强度 t,可使,可使C、C*、*提提高;它们的提高,使高;它们的提高,使 1、1*显著增强。显著增强。发展高(超高)强发展高(超高)强度锚杆,提高支护强度度锚杆,提高支护强度 t 、围岩更加稳定。、围岩更加稳定。27锚杆支护理论和工程实践28锚杆支护理论和工程实践1)钢筋或钢丝绳砂浆锚杆 钢筋砂浆锚杆 钢丝绳砂浆锚杆 钢筋或钢丝绳砂浆锚杆是全长锚固型锚杆。设计锚固为为3050KN。29锚杆支护理论和工程实践2)全属倒楔式锚杆 由杆
14、体、固定楔、活动倒楔、垫板和螺帽组成,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。30锚杆支护理论和工程实践楔缝式锚杆结构1-杆体 2-楔缝 3-丝扣 4-楔子 5-垫板 6-螺母31锚杆支护理论和工程实践u 杆体涨圈垫圈楔形螺母32锚杆支护理论和工程实践33锚杆支护理论和工程实践 用树脂为粘结剂,在固化剂和加速剂的作用下,将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。端头锚固型树脂锚杆是由树脂药包的头部粘结在锚杆孔内。端头锚固型树脂锚杆是由树脂药包和杆体组成。和杆体组成。34锚杆支护理论和工程实践35
15、锚杆支护理论和工程实践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。36锚杆支护理论和工程实践 管缝式锚杆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。对地层横向错动,有良好适应能力,钻孔变弯曲,锚固得更牢。37锚杆支护理论和工程实践 结构可伸缩式锚杆结构可伸缩式锚杆。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。38锚杆支护理论和工程实践(2)杆体可伸缩锚杆)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
16、伸率的锚杆杆体。39锚杆支护理论和工程实践11)其它锚杆l水力膨胀式锚杆l胀裂式速效预应力锚杆l玻璃钢锚杆l中空自钻式锚杆 40锚杆支护理论和工程实践玻璃钢锚杆水力膨胀锚杆将无缝钢管轧制成双层异形杆体,然后注入压力2530MPa的高压力水,使异形钢管锚杆膨胀变形,紧紧地镶嵌在锚孔的岩壁上。41锚杆支护理论和工程实践3.2 目前我国锚杆支护体系及要求目前我国锚杆支护体系及要求(1)锚杆)锚杆高强度、大直径。破断载荷一般在高强度、大直径。破断载荷一般在200 300kN以以上,近年应用破断载荷上,近年应用破断载荷400kN以上的锚杆。以上的锚杆。延伸率均大于延伸率均大于15%锚杆直径锚杆直径202
17、2mm稳定性较高、维护要求低、服务时间短的巷道可稳定性较高、维护要求低、服务时间短的巷道可以采用以采用Q235圆钢制造。圆钢制造。42锚杆支护理论和工程实践采用左旋、无纵筋高强度螺纹钢锚杆,等强(锚采用左旋、无纵筋高强度螺纹钢锚杆,等强(锚杆尾部螺纹部分采用墩粗或热处理、滚丝)杆尾部螺纹部分采用墩粗或热处理、滚丝)锚杆成套:锚杆成套:杆体杆体、托盘托盘(钢板轧制,厚度根据矿(钢板轧制,厚度根据矿压确定)、压确定)、球形垫圈球形垫圈(铸钢)、(铸钢)、减摩垫圈减摩垫圈(1个聚个聚氨酯、氨酯、1个铝合金)、个铝合金)、螺母螺母(高强度、快速安装螺(高强度、快速安装螺帽)帽)锚杆煤体快速树脂药卷中速
18、树脂药卷螺母43锚杆支护理论和工程实践 (2)锚固剂及锚固方式)锚固剂及锚固方式锚固剂:树脂药卷,一般采用凝结速度为超快与中速锚固剂:树脂药卷,一般采用凝结速度为超快与中速的树脂药卷配合。的树脂药卷配合。锚杆煤体快速树脂药卷中速树脂药卷螺母44锚杆支护理论和工程实践:锚杆中部受力最大;增阻速度快。具有:锚杆中部受力最大;增阻速度快。具有较大的抗剪切能力。增加岩层间的法向力,阻止层间较大的抗剪切能力。增加岩层间的法向力,阻止层间错动,防止离层。在锚固范围内锚杆伸长错动,防止离层。在锚固范围内锚杆伸长1mm,可产,可产生生1020kN的锚固力,支护刚度大。的锚固力,支护刚度大。端头锚固:端头锚固:
19、类。类。全长或加长锚固:全长或加长锚固:类类45锚杆支护理论和工程实践使用药卷长度一般使用药卷长度一般CK2335、Z2360mm,复合顶板一,复合顶板一般采用双速般采用双速2360和和Z2360。锚杆煤体快速树脂药卷中速树脂药卷螺母46锚杆支护理论和工程实践(3)三径匹配)三径匹配 钻孔直径比锚杆直径大钻孔直径比锚杆直径大610mm 钻孔直径比树脂药卷大钻孔直径比树脂药卷大6mm左右左右一般钻孔直径一般钻孔直径29mm,锚杆直径,锚杆直径20、22mm,树脂,树脂药卷直径药卷直径23mm。010203040506070253035钻孔直径 /mm锚固力 /kN18mm无纵筋20mm无纵筋22
展开阅读全文