錨桿支護(hù)設(shè)計(jì).ppt

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1、錨桿巷道支護(hù)一、巷道支護(hù)類型目前巷道支護(hù)的主要形式有：錨桿支護(hù)：（還包括錨桿支護(hù)、錨網(wǎng)支護(hù)、錨網(wǎng)帶支護(hù)）架棚支護(hù)砌碹支護(hù)錨噴支護(hù)：（錨噴支護(hù)包括錨噴支護(hù)、錨網(wǎng)噴支護(hù)、噴錨噴錨網(wǎng)噴支護(hù)、噴錨梁噴、錨網(wǎng)噴支護(hù)。）二、巷道斷面設(shè)計(jì)選擇巷道圍巖應(yīng)力是引起圍巖變形和失穩(wěn)破壞的根本作用力,其壓力大小和分布與巷道的斷面形狀有關(guān),在巷道拐角處應(yīng)力集中程度高,能產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力，拐角處的曲率半徑愈小，應(yīng)力集中系數(shù)愈大，巷道直線部分則容易產(chǎn)生拉應(yīng)力。因此在圍巖穩(wěn)定的條件下，可選擇形狀簡(jiǎn)單的折線型巷道斷面，在圍巖不穩(wěn)定的條件下，可選擇形

2、狀復(fù)雜的曲線型巷道斷面。不同形斷面應(yīng)力集中系數(shù)見(jiàn)表1表1巷道斷面形狀應(yīng)力集中系數(shù)橢圓形巷道（長(zhǎng)短軸之比1：5）1.5圓形巷道2圓拱形巷道2.5拱形巷道3矩形、梯形巷道3.5根據(jù)礦不同的埋深、圍巖條件、技術(shù)條件、用途、服務(wù)年限等選擇不同的巷道斷面形狀。（一）矩形，倒梯形斷面頂板圍巖自承能力相對(duì)較差，當(dāng)頂壓和側(cè)壓均不大時(shí)，可選擇矩形或倒梯形斷面。（二）圓弧拱、微弧拱、切圓拱、偏心拱斷面拱形巷道受力較為均勻，不容易形成應(yīng)力集中區(qū)域和集中點(diǎn)，并且，拱型巷道圍巖自撐能力強(qiáng)，是深部巷道較為理想的斷面。偏心拱和微弧拱適用于頂板壓

3、力相對(duì)較小，圍巖相對(duì)較穩(wěn)定，加服務(wù)年限較短的回采巷道采煤工作面上下順槽。切圓拱和圓弧拱適應(yīng)于頂板壓力相對(duì)較大，頂板圍巖相對(duì)較松軟，穩(wěn)定性較差的回采巷道。（三）馬蹄形、橢圓、半圓拱、曲墻拱型斷面適用于服務(wù)年限相對(duì)較長(zhǎng)的開(kāi)拓、準(zhǔn)備巷道和永久峒室。直墻半圓拱形：頂板承載效果較好，由于幫部為直墻，抵抗幫部圍巖變形能力較差，在側(cè)壓較大時(shí)，不利于控制幫部變形。曲墻拱形：頂部仍為半圓拱形，幫部由過(guò)去直墻改為曲墻，圍巖自身抵抗幫部變形的能力大大增強(qiáng)，在深部頂壓和側(cè)壓都較大的情況下，是控制巷道變形、提高巷道自穩(wěn)比較理想的斷面。馬蹄形

4、；為不規(guī)則斷面形狀，適用于服務(wù)年限比較長(zhǎng)對(duì)巷道底板質(zhì)量要求比較高的峒室。皮帶機(jī)頭峒室底板布置設(shè)備基礎(chǔ)，對(duì)質(zhì)量要求比較高，不允許出現(xiàn)犟底，底臌，否則，影響設(shè)備運(yùn)行，馬蹄形斷面為全封閉支護(hù)，底板上的三心拱梁可進(jìn)一部扼制底板底臌變形，滿足設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行的需要。橢圓形：為全封閉式支護(hù)，巷道圍巖四周壓力都很大，且不均勻時(shí)，可選用此斷面形狀。由此可見(jiàn)，選擇斷面形狀，要針對(duì)不同的地點(diǎn)，具體問(wèn)題具體分析，屆時(shí)，必須綜合考慮巷道圍巖的性質(zhì)、地應(yīng)力大小和方向、巷道的服務(wù)年限、用途及位置、巷道支護(hù)形式和支護(hù)材料這三大因素有針對(duì)性的作出選擇

5、。（充分發(fā)揮其力學(xué)性能）三、錨桿支護(hù)經(jīng)典原理（一）錨桿懸吊理論（二）錨桿組合梁理論（三）錨桿組合拱理論（四）擠壓加固拱理論（五）巷道圍巖松動(dòng)圈理論（六）高強(qiáng)高預(yù)應(yīng)力支護(hù)理論（七）二次支護(hù)理論（一）錨桿懸吊理論巷道開(kāi)挖后，圍巖中的原始地應(yīng)力出現(xiàn)重新分布，形成應(yīng)力集中區(qū)。在該區(qū)域內(nèi)，巖體中原有的節(jié)理、裂隙、層理、斷層等不連續(xù)面可能進(jìn)一步發(fā)展，并可能產(chǎn)生新的不連續(xù)面，各不連續(xù)面可能相交、貫通，并在自重作用下產(chǎn)生冒落。錨桿的懸吊作用就是將這些松散、破碎巖石錨固在圍巖內(nèi)部較堅(jiān)硬、穩(wěn)定的巖層中。如圖1所示。該理論在淺部還具有一

6、定的指導(dǎo)意義，在深部巷道圍巖一定范圍內(nèi)已不存在堅(jiān)硬穩(wěn)定巖層，圍巖形成大松動(dòng)圈，半徑在2m以上，因此該理論已不能有效指導(dǎo)我礦錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)。（二）錨桿組合梁理論該理論適用于巷道頂板為較厚的層狀巖層。當(dāng)巷道頂板出現(xiàn)下沉和離層時(shí)，沿層面將產(chǎn)生垂直位移和水平位移，錨桿所提供的軸向力將對(duì)巖層的下沉和離層產(chǎn)生約束，并且增大巖層間的摩擦力，該摩擦力與錨桿所提拱的抗剪力一同阻止巖層間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，從而將幾個(gè)薄巖層通過(guò)錨桿夾緊而形成一個(gè)巖層組合梁。根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)，組合梁作用與組合梁前后的內(nèi)應(yīng)力對(duì)比如圖2所示。（四）擠壓加固拱理論對(duì)

7、于被縱橫交錯(cuò)的弱面所切割的塊狀或破裂狀圍巖，如果及時(shí)用錨桿加固，就能提高巖體結(jié)構(gòu)弱面的抗剪強(qiáng)度，在圍巖周邊一定厚度的范圍內(nèi)形成．一個(gè)不僅能維持自身穩(wěn)定，而且能防止其上部圍巖松動(dòng)和變形的加固拱，從而保持巷道的穩(wěn)定。如圖4所示（五）巷道圍巖松動(dòng)圈理論1、圍巖松動(dòng)圈的概念該理論認(rèn)為，開(kāi)巷以后巷道圍巖應(yīng)力將發(fā)生顯著變化，巷道周邊徑向應(yīng)力(σr)為0，圍巖強(qiáng)度明顯下降；圍巖中出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。如果集中應(yīng)力小于巖體強(qiáng)度，圍巖將處于彈性狀態(tài)。當(dāng)圍巖應(yīng)力超過(guò)圍巖強(qiáng)度之后，巷道周邊將首先破壞，并逐漸向深部擴(kuò)展，直至在—定深度取得三向

8、應(yīng)力平衡為止。此時(shí)，圍巖已過(guò)渡到破碎狀態(tài)。圍巖中產(chǎn)生的這種松弛破碎帶被定義為圍巖松動(dòng)圈(Lp)見(jiàn)圖5圖52、圍巖松動(dòng)圈的性質(zhì)（1）圍巖松動(dòng)圈的形狀：由于圍巖性質(zhì)不同，松動(dòng)圈可能有圓形、橢圓形和異形等形狀。（2）圍巖松動(dòng)圈形成的時(shí)間性：在有控制條件下松動(dòng)圈的穩(wěn)定時(shí)間是，當(dāng)Lp150cm