让压锚杆支护试验小结说课讲解.ppt

欢迎各位专家参加支护工艺改革交流会清河门煤矿让压锚杆支护试验小结一、概况后来为改善此被动局面，在巷道的顶板采用全锚索支护，即用短锚索代替顶板锚杆配合长锚索支护，锚索间排距为800×800mm，取得了一定效果，但仍无法满足生产需要，巷道掘进后仍出现大量网兜、顶板下沉严重现象。之后，阜新矿业集团公司、清河门煤矿与捷马公司合作计划对其进行让压锚杆支护试验。
二、捷马公司概况捷马公司的巷道支护设计理念是安全、经济、快速。捷马公司的工作思路是依据各个矿井所需设计的巷道地质采矿条件，通过数值计算，结合巷道支护经验，提供巷道支护的基本参数。然后采用先进的矿压观测仪器对实验巷道进行动态观测，进一步优化巷道支护参数，实现巷道支护的安全、经济、快速掘进目标。三、让压锚杆支护设计基本理论（3）锚杆控制变形让压和均压性能：为了尽量保证每根锚杆都均匀受力，防止锚杆承受过度载荷而破断，锚杆必须有控制变形让压和均压性能。然而，这种变形让压必须有“控制”的让压，让压性能对顶板支护效果影响很大。合理的让压性能应该做到锚杆在一定吨位上稳定让压以保证每根锚杆受力均匀和减少或防止锚杆破断。
（4）辅助支护：合理有效的辅助支护可以与锚杆支护系统形成一个整体，保障巷道支护的长期有效性和稳定性，适应地质和采矿条件的变化，其包括金属网、W钢带、锚索等。（二）让压锚杆支护设计的基本依据：A区（围岩弹性变形区）：在此区域内，围岩基本处于弹性变形阶段，围岩保持完好，围岩变形小，在此区域内增加支护强度不能明显改善围岩变形。为了经济合理地进行巷道支护，支护体的工况点应设在低位（100t/m），相应的锚杆支护系统应该具有最小让压距离40mm。
B区（围岩弹塑性区）：在此区域内，围岩基本处于弹塑性变形阶段，围岩基本保持稳定，弹塑性变形区没有超过锚杆的支护范围，锚杆系统仍然起到支护作用。在此区域内，支护强度的微变将引起变形的剧烈增加。C区（围岩破坏区）：在此区域内，围岩破坏，支护系统承受破碎岩石的静载荷。随着破坏区域的增加，载荷增加。对锚杆支护，如果锚杆系统的支护范围小于破坏范围，则锚杆系统受力将急剧降低甚至变为0，彻底失去其支护作用，锚杆支护系统和围岩一起移动。根据围岩应力和变形特性曲线研究,支护系统的工况点确定如下:
最小支护强度：100t/m
巷道围岩位移：40mm
锚杆系统的最小允许变形：40mm。

确定了工况点就可以根据强度要求选择锚杆杆体强度、材质、间排距等基本参数。现简单分析普通锚杆支护系统的特性曲线及存在的问题：

一个成功的锚杆支护系统不仅仅要求支护强度达到要求，还要根据围岩应力和变形特性曲线设计锚杆的特性曲线以适应围岩应力和变形的需要。
首先回顾一下已经用过的三代锚杆的特性曲线及存在的问题：第一、二代锚杆（普强全螺纹钢锚杆和普强滚丝锚杆）：这两类锚杆除了预应力上稍有差别外，特性曲线基本相同。这种类型的锚杆在浅部地区效果较好，基本上解决了用锚网支护代替棚子支护的问题。在深部和地压大的矿井，其支护效果不理想，巷道变形量大，翻修量大，其锚杆支护特性曲线如图2。可以看出，第一代锚杆的设计支护强度过低（安装应力几乎没有），在应力较大的条件下根本达不到工况点的要求，导致松散破碎区变大，最终超过锚固区，此时锚杆系统失效和围岩一起移动。现场所表现就是锚杆不破断但围岩位移大甚至冒顶。第三代锚杆（超高强锚杆）：第三代锚杆（超高强锚杆）：超高强锚杆是利用Q500、Q600钢材制造的锚杆，其特点是强度大，但加工性能不好。成品锚杆在破坏时大多在丝部脆断，延伸率极小，无塑性变形阶段。尽管其强度高，但由于其与围岩变形不适应，锚杆破断率极高，其特性曲线如图3。图3中锚杆支护系统特性曲线的实线部分是锚杆在丝部断裂时的特性曲线，实线＋虚线是锚杆在杆体破断时的特性曲线。可以看出，锚杆在丝部断裂时的允许变形和围岩变形相差甚大，尽管锚杆有较高的强度，但在大围岩变形条件下必然断裂。锚杆在杆体断裂时，尽管锚杆的整体变形达到围岩变形的要求，然而锚杆在处于塑性变形状态下工作。由于巷道支护安全的需要，在设计锚杆时应尽量设计锚杆的工况点在弹性范围内，否则变形安全距离太小，微小的扰动和围岩变形变化也会导致锚杆破断。合理锚杆支护系统的特性曲线设计—第四代锚杆（让压锚杆）合理锚杆支护系统的特性曲线设计—第四代锚杆（让压锚杆）
锚杆特性曲线设计必须根据围岩应力变形的特性曲线的特点，根据围岩应力—变形特性曲线，锚杆支护系统应满足下列要求：
最小支护强度：100t/m
巷道围岩位移：40mm
锚杆系统的允许变形：40mm
锚杆工况点应在弹性范围内。由于让压机构的作用，让压均压锚杆和普通高强锚杆起到了下列作用：
（1）保证了工况点在弹性范围之内；
（2）锚杆强度安全系数比普通高强锚杆大；
（3）锚杆变形让压安全系数比普通高强锚杆大得