1、 支护的作用在于改善围岩稳定状况支护的作用在于改善围岩稳定状况和控制围岩运动的发展速度、以维护安和控制围岩运动的发展速度、以维护安全的工作空间。围岩是承受地压的主要全的工作空间。围岩是承受地压的主要结构、设置人工支护只是为了改善和提结构、设置人工支护只是为了改善和提高围岩自身支持能力。围岩不仅是施载高围岩自身支持能力。围岩不仅是施载物体、又是承载结构体、围岩承载圈和物体、又是承载结构体、围岩承载圈和支护体是组构巷道的统一体、是一个力支护体是组构巷道的统一体、是一个力学体系、是同时承受铅垂与水平作用力学体系、是同时承受铅垂与水平作用力的厚壁圆筒、巷道的开掘与支护都要为的厚壁圆筒、巷道的开掘与支护
2、都要为保持与改善围岩的自持能力服务。保持与改善围岩的自持能力服务。( (第第五五讲）巷道支护技术讲）巷道支护技术支架的形式支架的形式u 巷道支护的支架形式有：木支架、金属支架、巷道支护的支架形式有：木支架、金属支架、锚杆支护、锚喷支护和料石混凝土砌碹等。锚杆支护、锚喷支护和料石混凝土砌碹等。u 支架、砌碹等支护方式、是着重改善围岩运动状支架、砌碹等支护方式、是着重改善围岩运动状况、锚杆支护侧重于提高围岩本身强度、锚杆喷浆况、锚杆支护侧重于提高围岩本身强度、锚杆喷浆等支护方法、是将提高围岩本身强度和改善围岩运等支护方法、是将提高围岩本身强度和改善围岩运动状况这二者结合起来。动状况这二者结合起来。
3、u 支护方式的选择、决定于围岩稳定状况。对受工支护方式的选择、决定于围岩稳定状况。对受工作面采动影响小的巷道、可采用沉缩量小的刚性支作面采动影响小的巷道、可采用沉缩量小的刚性支护。对受工作面采动影响大的不稳定巷道、应选用护。对受工作面采动影响大的不稳定巷道、应选用可缩性支护。可缩性支护。一、一、煤矿安全规程煤矿安全规程有关有关巷道支护的规定巷道支护的规定l 1 1、掘进工作面严禁空顶作业。靠近掘进工作面、掘进工作面严禁空顶作业。靠近掘进工作面10m10m内的支护、在爆破前内的支护、在爆破前必须加固。爆破崩倒、崩坏的支架必须先行修复、之后方可进入工作面作业。必须加固。爆破崩倒、崩坏的支架必须先行
4、修复、之后方可进入工作面作业。修复支架时必须先检查顶、帮、并由外向里逐架进行。修复支架时必须先检查顶、帮、并由外向里逐架进行。l 在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷道时、必须采取在松软的煤、岩层或流砂性地层中及地质破碎带掘进巷道时、必须采取前探支护或其他措施。前探支护或其他措施。l 在坚硬和稳定的煤、岩层中、确定巷道不设支护时、必须制定安全措施。在坚硬和稳定的煤、岩层中、确定巷道不设支护时、必须制定安全措施。l 2 2、支架间应设牢固的撑木或拉杆。可缩性金属支架应用金属支拉杆、支架间应设牢固的撑木或拉杆。可缩性金属支架应用金属支拉杆、并用机械或力矩扳手拧紧卡缆。支架与顶帮之间的空
5、隙必须塞紧、背实。巷并用机械或力矩扳手拧紧卡缆。支架与顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。巷道砌碹时、碹体与顶帮之间必须用不燃物充满填实；巷道冒顶空顶部分、可道砌碹时、碹体与顶帮之间必须用不燃物充满填实；巷道冒顶空顶部分、可用支护材料接顶、但在碹拱上部必须充填不燃物垫层、其厚度不得小于用支护材料接顶、但在碹拱上部必须充填不燃物垫层、其厚度不得小于0.5m0.5m。l 3 3、更换巷道支护时、在拆除原有支护前、应先加固临近支护、拆除原、更换巷道支护时、在拆除原有支护前、应先加固临近支护、拆除原有支护后、必须及时除掉顶帮活矸和架设永久支护、必要时还应采取临时支有支护后、必须及时除掉顶帮活矸和架设永久支护
6、、必要时还应采取临时支护措施。在倾斜巷道中、必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。护措施。在倾斜巷道中、必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。4 4、采用锚杆、锚喷等支护形式时、采用锚杆、锚喷等支护形式时、应遵守下列规定：应遵守下列规定：n (1)(1)锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离、锚杆的形式、规格、安装角锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离、锚杆的形式、规格、安装角度、混凝土标号、喷体厚度、挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等、度、混凝土标号、喷体厚度、挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等、必须符合施工组织设计或作业规程中规定。必须符合施工组织设计
7、或作业规程中规定。n (2)(2)采用钻爆法掘进的岩石巷道、必须采用光面爆破。采用钻爆法掘进的岩石巷道、必须采用光面爆破。n (3)(3)打锚杆眼前、必须首先敲帮问顶、将活矸处理掉、在确保安全的条件下、方打锚杆眼前、必须首先敲帮问顶、将活矸处理掉、在确保安全的条件下、方可作业。可作业。n (4)(4)使用锚固剂固定锚杆时、应将孔壁冲洗干净、砂浆锚杆必须灌满填实。使用锚固剂固定锚杆时、应将孔壁冲洗干净、砂浆锚杆必须灌满填实。n (5)(5)软岩使用锚杆支护时、必须全长锚固。软岩使用锚杆支护时、必须全长锚固。n (6)(6)采用人工上料喷射机喷射混凝土、砂浆时、必须采用潮料、并使用除尘机对采用人工
8、上料喷射机喷射混凝土、砂浆时、必须采用潮料、并使用除尘机对上料口、余气口除尘。喷射前、必须冲洗岩帮。喷射后应有养护措施。作业人员上料口、余气口除尘。喷射前、必须冲洗岩帮。喷射后应有养护措施。作业人员必须佩戴劳动保护用品。必须佩戴劳动保护用品。n (7)(7)锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进行顶板离层监测、并用记录牌板锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进行顶板离层监测、并用记录牌板显示。对喷体必须做厚度和强度检查。并有检查和试验记录。在井下做锚固力试显示。对喷体必须做厚度和强度检查。并有检查和试验记录。在井下做锚固力试验时、必须有安全措施。验时、必须有安全措施。n (8)(8)锚杆必须用
9、机械或力矩扳手拧紧、确保锚杆的托板紧贴巷壁。锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧、确保锚杆的托板紧贴巷壁。n (9)(9)岩帮的涌水地点、必须处理。岩帮的涌水地点、必须处理。n (10)(10)处理堵塞的喷射管路时、喷枪口的前方及其附近严禁有其他人员。处理堵塞的喷射管路时、喷枪口的前方及其附近严禁有其他人员。 二二、金属支架、金属支架 金属支架主要有梯形、拱形、封闭曲线金属支架主要有梯形、拱形、封闭曲线形支架。形支架。 1 1金属梯形支架金属梯形支架 主要有梯形刚性和梯形可缩性支架两种、主要有梯形刚性和梯形可缩性支架两种、其力学特征和适用条件见下表。其力学特征和适用条件见下表。梯形支架的力学特征及适用
10、条件梯形支架的力学特征及适用条件序号支架架型主要力学特征使用条件1梯形刚性支架不可缩承载能力较小围岩较稳定、变形量较小、在200mm左右、多用于巷道净端面小于10m2的炮采工作面两巷及综采工作面的回风平巷2梯形可缩性支架垂直可缩承载能力小围岩较稳定、顶压较大、侧压较小、多用于巷道净端面小于10m2的炮采工作面回风平巷。其顶底板相对移近率在10%35%之间 2 2、拱形金属支架、拱形金属支架 主要有半圆拱可缩性支架、三心拱直主要有半圆拱可缩性支架、三心拱直腿可缩性支架、三心拱曲腿可缩性支架腿可缩性支架、三心拱曲腿可缩性支架三种、其力学特性和适用条件见下表。三种、其力学特性和适用条件见下表。U U
11、型钢可缩性支架的力学性能及适用条件型钢可缩性支架的力学性能及适用条件序号支架类型主要力学特征适用条件1半圆拱可缩性支架承载能力较大、特别是在均匀受压时回采巷道和与集中胶带机道连通的石门、围岩压力较大、较均匀或有一定侧压、顶底板相对移近率在10%-35%之间2三心拱直腿可缩性支架承载能力较大、特别是在顶压较大时回采巷道和与集中胶带机道连通的石门、围岩压力较大、特别是顶压较大、顶底板相对移近率在10%-35%之间3三心拱曲腿可缩性支架承载能力较大、抗侧压能力较大回采巷道和与集中胶带机道连通的石门、围岩压力较大、压力较均匀、顶压和侧压均较大、顶底板相对移近率在10%-35%之间 3 3封闭曲线形可缩
12、性金属支架封闭曲线形可缩性金属支架 主要有圆形金属可缩性支架和方环形可缩性金属支主要有圆形金属可缩性支架和方环形可缩性金属支架两种、其力学特性和适用条件见下表。架两种、其力学特性和适用条件见下表。 封闭曲线形可缩性支架的力学特性及适用条件表封闭曲线形可缩性支架的力学特性及适用条件表序号序号支架架型支架架型主要力学特征主要力学特征使用条件使用条件1 1圆形可缩性支架圆形可缩性支架承载能力大、抗承载能力大、抗底臌和两帮移近底臌和两帮移近量的能力大、特量的能力大、特别是在均压时别是在均压时围岩松软、移近量大、底臌和两帮围岩松软、移近量大、底臌和两帮移近量较严重、在使用非封闭支架移近量较严重、在使用非
13、封闭支架时、围岩移近率时、围岩移近率30%30%35%35%、在压、在压力较均匀、并在回风平巷使用时更力较均匀、并在回风平巷使用时更为有利为有利2 2方环形可缩性支架方环形可缩性支架承载能力大、抗承载能力大、抗底臌和两帮移进底臌和两帮移进量的能力大、特量的能力大、特别是肩压大、压别是肩压大、压力不太均匀时力不太均匀时围岩松软、移近量大、底臌和两帮围岩松软、移近量大、底臌和两帮移近量较严重、在使用非封闭支架移近量较严重、在使用非封闭支架时、围岩移近率时、围岩移近率30%30%35%35%、其压、其压力不太较均匀、并在回风平巷使用力不太较均匀、并在回风平巷使用时更为有利时更为有利 三三、锚杆支护、
14、锚杆支护 锚杆支护是使围岩加固而主动承锚杆支护是使围岩加固而主动承受地压的一种支护方式，具有快速、受地压的一种支护方式，具有快速、安全、经济的特点、是当今世界巷道安全、经济的特点、是当今世界巷道支护技术的主要发展方向。支护技术的主要发展方向。 1、锚杆支护作用原理、锚杆支护作用原理 1 1悬吊作用悬吊作用 悬吊理论认为：悬吊理论认为：锚杆支护的作用是将巷道顶板较软锚杆支护的作用是将巷道顶板较软弱的岩层悬吊在上部坚硬稳定岩层上。这样就能控弱的岩层悬吊在上部坚硬稳定岩层上。这样就能控制和减弱岩层的下沉和离层、保持顶板的稳定。制和减弱岩层的下沉和离层、保持顶板的稳定。2 2组合梁理论组合梁理论 组合
15、梁理论认为：组合梁理论认为：当顶板岩层中存在没有稳固岩当顶板岩层中存在没有稳固岩层的若干薄层状时、通过锚杆的支护作用将这些岩层的若干薄层状时、通过锚杆的支护作用将这些岩层锁紧成一个较厚的岩层、由叠合梁变成组合梁、层锁紧成一个较厚的岩层、由叠合梁变成组合梁、显著提高了岩梁的抗弯曲能力并减小挠度。显著提高了岩梁的抗弯曲能力并减小挠度。 n图图 悬吊作用悬吊作用 图图 组合梁作用组合梁作用 3 3紧固作用紧固作用 紧固理论认为紧固理论认为：在块状围岩中、锚杆可将巷：在块状围岩中、锚杆可将巷道周围的危岩彼此挤紧、从而加固成能承受载荷道周围的危岩彼此挤紧、从而加固成能承受载荷的整体结构。的整体结构。 4
16、 4压缩压缩( (组合组合) )拱作用拱作用 压缩压缩( (组合组合) )拱理论认为拱理论认为：在松软围岩中、各：在松软围岩中、各个锚杆形成的压应力圆锥体交错重叠、形成一个个锚杆形成的压应力圆锥体交错重叠、形成一个连续的均匀压缩连续的均匀压缩( (组合组合) )拱。这个压缩拱。这个压缩( (组合组合) )拱可拱可承受其外部破碎岩石施加的径向载荷。承受其外部破碎岩石施加的径向载荷。 紧固作用紧固作用 压缩压缩( (组合组合) )拱作用拱作用2、锚杆支护类型、锚杆支护类型 锚杆支护类型很多、按锚杆材料分类、有木锚杆、竹锚杆、金属锚杆、树脂锚杆、快硬水泥锚杆。按锚杆作用方式分类、有端部锚固型锚杆、全
17、长胶结型锚杆、摩擦型锚杆、长锚索法。 常见的两种主要锚杆支护如下：顶板锚杆顶板锚杆超高强度螺纹钢锚杆超高强度螺纹钢锚杆 (1)(1)锚杆杆体。锚杆杆体采用锚杆杆体。锚杆杆体采用22mm22mm无纵筋左旋螺纹钢杆无纵筋左旋螺纹钢杆体、材质为体、材质为20MnSi20MnSi经中频调质处理、其强度提高到：屈服经中频调质处理、其强度提高到：屈服强度平均强度平均610MPa610MPa、屈服载荷平均、屈服载荷平均2312318kN8kN、极限强度平均、极限强度平均820MPa820MPa、极限载荷平均、极限载荷平均311.6kN311.6kN、伸长率平均、伸长率平均1919。 (2)(2)锚固形式：全
18、长锚固。锚固形式：全长锚固。 (3)(3)锚杆托盘等附件：锚杆托盘为压制碟形托盘、其承载锚杆托盘等附件：锚杆托盘为压制碟形托盘、其承载能力大、消耗材料少、强度与锚杆杆体相适应。为了提高能力大、消耗材料少、强度与锚杆杆体相适应。为了提高锚杆的预紧力、配有减摩擦尼龙垫；为了适应锚杆安装角锚杆的预紧力、配有减摩擦尼龙垫；为了适应锚杆安装角度和防止树脂剂外流、还附有球形垫。锚杆螺母的强度与度和防止树脂剂外流、还附有球形垫。锚杆螺母的强度与锚杆杆体等相匹配。锚杆杆体等相匹配。 超高强度锚杆结构见图超高强度锚杆结构见图4-174-17。 (4)(4)巷道顶板采用金属网和巷道顶板采用金属网和W W型钢带护顶
19、。见图型钢带护顶。见图4-184-18。超高强度锚杆结构示意图超高强度锚杆结构示意图 W型钢带结构示意图型钢带结构示意图 煤帮锚杆煤帮锚杆 煤帮锚杆主要有三种：煤帮锚杆主要有三种： 1)1)竹木锚杆竹木锚杆 因为煤帮锚杆要承受重复拉伸、而竹木锚杆本身强度较低、因为煤帮锚杆要承受重复拉伸、而竹木锚杆本身强度较低、所以不宜在围岩变形较大的巷道中使用。但由于其成本低、所以不宜在围岩变形较大的巷道中使用。但由于其成本低、操作方便、也常应用在压力不大的巷道两帮。操作方便、也常应用在压力不大的巷道两帮。 2)2)金属锚杆金属锚杆 金属锚杆有全长树脂锚杆、端锚金属锚杆和管缝式锚杆。其金属锚杆有全长树脂锚杆、
20、端锚金属锚杆和管缝式锚杆。其中以中以22mm22mm左螺纹钢锚杆全长锚固为普遍、配有托盘、同时左螺纹钢锚杆全长锚固为普遍、配有托盘、同时采用塑料网和梯子梁护帮。采用塑料网和梯子梁护帮。 3)3)化学锚杆化学锚杆 (1)(1)复合玻璃钢锚杆。锚杆杆体以高强度玻璃钢为原料、内复合玻璃钢锚杆。锚杆杆体以高强度玻璃钢为原料、内端头做成左旋麻化结构、内部是把端头做成左旋麻化结构、内部是把M16M16的圆钢螺栓高压压入玻的圆钢螺栓高压压入玻璃钢杆体内。目前我国设计的该锚杆杆体外部最大尺寸不超璃钢杆体内。目前我国设计的该锚杆杆体外部最大尺寸不超过过26mm26mm、适用钻孔直径、适用钻孔直径282832mm
21、32mm。 (2)(2)双楔胀壳式可回收锚杆。锚杆杆体为普通圆钢。将高强双楔胀壳式可回收锚杆。锚杆杆体为普通圆钢。将高强度塑料加工成的两组楔锥体。在钻孔内部的楔锥体中锒钳上度塑料加工成的两组楔锥体。在钻孔内部的楔锥体中锒钳上一个螺母、用以固定锚杆杆体、锚杆的锚固方式是靠两个楔一个螺母、用以固定锚杆杆体、锚杆的锚固方式是靠两个楔锥楔紧后外壳与钻孔壁之间摩擦力来实现的。锚杆杆体与锚锥楔紧后外壳与钻孔壁之间摩擦力来实现的。锚杆杆体与锚固端是靠螺纹连接的、所以拆卸十分方便、便于杆体回收。固端是靠螺纹连接的、所以拆卸十分方便、便于杆体回收。 3、锚杆布置主要技术参数 （1 1）“三径三径”的合理匹配的合
22、理匹配 1) 1)钻孔直径：煤巷锚杆钻孔直径应采用钻孔直径：煤巷锚杆钻孔直径应采用28mm28mm、不宜采用大于、不宜采用大于33mm33mm的。的。 2) 2)锚杆直径：使用无纵筋左旋螺纹钢锚杆时、钻孔直径与锚杆直径之差应锚杆直径：使用无纵筋左旋螺纹钢锚杆时、钻孔直径与锚杆直径之差应为为4-1Omm4-1Omm之间、最佳值为之间、最佳值为5-6mm5-6mm。 3) 3)树脂卷直径：当使用树脂卷直径：当使用2 8mm2 8mm钻孔直径和钻孔直径和16-22mm16-22mm带纵筋螺纹钢锚杆时、带纵筋螺纹钢锚杆时、树脂卷直径应为树脂卷直径应为23-25mm23-25mm；当使用；当使用26mm
23、26mm和和43mm43mm的钻孔时、应分别使的钻孔时、应分别使用用23mm23mm和和28mm28mm的树脂卷。的树脂卷。 （2 2）锚杆长度）锚杆长度 当顶板有坚硬岩层或者有塑性区、锚杆的端部应该插入坚硬岩层中或超出当顶板有坚硬岩层或者有塑性区、锚杆的端部应该插入坚硬岩层中或超出塑性区、如没有坚硬岩石或塑性区过大、则宜使用全长锚固式锚杆。塑性区、如没有坚硬岩石或塑性区过大、则宜使用全长锚固式锚杆。 （3 3）锚杆强度）锚杆强度 按锚杆屈服强度按锚杆屈服强度s s 将锚杆分为三大类：将锚杆分为三大类： 一是普通锚杆、一是普通锚杆、 s340MPa s600MPa s600MPa。 （4 4）
24、锚杆间排距）锚杆间排距锚杆间距锚杆间距一般应小于所选锚杆长度之半。一般应小于所选锚杆长度之半。 锚杆排距锚杆排距根据没计锚杆锚固力、考虑安全系数根据没计锚杆锚固力、考虑安全系数( (一般取一般取2-3)2-3)计计算。算。 （5 5）锚杆插入方向）锚杆插入方向 锚杆应与岩石的层面成正交、最小角度不低于锚杆应与岩石的层面成正交、最小角度不低于7575O O、在非、在非层状岩石中、拱形巷道锚杆与岩体结构面成最大角度布置、层状岩石中、拱形巷道锚杆与岩体结构面成最大角度布置、层面不清时与周边轮廓线相垂直。层面不清时与周边轮廓线相垂直。 （6 6）锚杆排列方式）锚杆排列方式 通常使用通常使用方形、矩形和
25、五花形方形、矩形和五花形。当岩石比较坚硬、可布置。当岩石比较坚硬、可布置方形和矩形。岩层松软时、布置成前后左右互相交错的五方形和矩形。岩层松软时、布置成前后左右互相交错的五花形。花形。 （7)7)锚固形式锚固形式 锚固形式有锚固形式有全长锚固和端头锚固两种全长锚固和端头锚固两种。 4、使用锚杆钻机安全注意事项 (1)(1)不准让风管对准人员。不准让风管对准人员。 (2)(2)保持管路和接头处处于正常工作状态、防松保持管路和接头处处于正常工作状态、防松卡必须卡牢、防止滑出伤人。卡必须卡牢、防止滑出伤人。 (3)(3)气腿顶尖落地以后方可升腿。气腿顶尖落地以后方可升腿。 (4)(4)在钻进过程中适
26、当调节气腿上升速度。在钻进过程中适当调节气腿上升速度。 (5)(5)钻机停止使用后、扳机、手把都要处于关闭钻机停止使用后、扳机、手把都要处于关闭状态、每班作业前、要做空载试验。状态、每班作业前、要做空载试验。 (6)(6)钻孔作业时、两人要互相配合、扶牢钻机、钻孔作业时、两人要互相配合、扶牢钻机、防止钻机倾倒砸人。防止钻机倾倒砸人。 5、锚杆支护质量要求 1 1一般要求一般要求 (1)(1)锚杆的长度、间距、排距、插入方向及排列方式等必须符合作业规程施锚杆的长度、间距、排距、插入方向及排列方式等必须符合作业规程施工要求。工要求。 (2)(2)首先点好钻孔孔位、找好孔中开钻后调正方向。首先点好钻
27、孔孔位、找好孔中开钻后调正方向。 (3)(3)锚孔钻完后、要按锚杆设计和安装说明要求、及时进行锚杆安装工作。锚孔钻完后、要按锚杆设计和安装说明要求、及时进行锚杆安装工作。 (4)(4)安装锚杆前、必须检查锚孔的孔位、孔深、孔径及锚杆部件等、这些都安装锚杆前、必须检查锚孔的孔位、孔深、孔径及锚杆部件等、这些都必须符合规定。必须符合规定。 (5)(5)锚杆的外露长度应符合设计要求。锚杆的外露长度应符合设计要求。 (6)(6)安装方向要与托板顺纹垂直。托板要与巷道围岩表面接触严实、不得在安装方向要与托板顺纹垂直。托板要与巷道围岩表面接触严实、不得在托板上垫木料、石块或多加托板。托板上垫木料、石块或多
28、加托板。 (7)(7)使用的树脂药卷必须符合锚杆支护设计要求。钻孔中装入双速树脂锚固使用的树脂药卷必须符合锚杆支护设计要求。钻孔中装入双速树脂锚固剂时、必须注意孔底为快速、其余为慢速。剂时、必须注意孔底为快速、其余为慢速。 (8)(8)安装中严禁撬弯锚杆杆体。安装中严禁撬弯锚杆杆体。 (9)(9)要做好锚杆支护施工质量的检查和监测工作。要做好锚杆支护施工质量的检查和监测工作。 2 2各种锚杆的安装质量要求各种锚杆的安装质量要求(1)(1)快硬水泥锚杆要在安装前、将快硬水泥锚固剂放在清水中浸快硬水泥锚杆要在安装前、将快硬水泥锚固剂放在清水中浸泡泡101015s15s、浸透药卷后、立即用炮棍将药包
29、送人孔底、然后、浸透药卷后、立即用炮棍将药包送人孔底、然后及时用安装机械将锚杆打入孔内及时用安装机械将锚杆打入孔内( (注意别将螺纹打坏注意别将螺纹打坏) )、用专、用专用搅拌工具边旋转、边推进、约用搅拌工具边旋转、边推进、约1min1min后锚杆头接近孔底时结后锚杆头接近孔底时结束搅拌、经束搅拌、经15min15min左右后达到终凝时再上托板、用手拧紧螺母、左右后达到终凝时再上托板、用手拧紧螺母、使托板与岩壁面紧贴、不得松动。使托板与岩壁面紧贴、不得松动。(2)(2)树脂锚杆安装时、若用电钻安装要准备好接头。用锚杆杆体树脂锚杆安装时、若用电钻安装要准备好接头。用锚杆杆体将药包送至孔底开钻破药
30、包。搅拌时间根据锚固剂型号而定。将药包送至孔底开钻破药包。搅拌时间根据锚固剂型号而定。一般金属锚杆为一般金属锚杆为30s30s、木锚杆为、木锚杆为20s20s。用木楔挤住杆体、待树。用木楔挤住杆体、待树脂固化后取下连接头。安装时要一锚到底、不能中断、然后脂固化后取下连接头。安装时要一锚到底、不能中断、然后才能取下电钻。树脂固化所需要等待的时间也因锚固剂型号才能取下电钻。树脂固化所需要等待的时间也因锚固剂型号不同而有差别、一般情况下树脂固化时间大约为不同而有差别、一般情况下树脂固化时间大约为15min15min。最后。最后安装托板、并用扳手拧紧螺母固定。注意过期的药包不能使安装托板、并用扳手拧紧
31、螺母固定。注意过期的药包不能使用、同时树脂药包固化剂为有毒药物、要避免和皮肤接触、用、同时树脂药包固化剂为有毒药物、要避免和皮肤接触、损坏的药包要及时处理、禁止接触火源。损坏的药包要及时处理、禁止接触火源。(3)(3)废钢丝绳锚杆安装时、要事先清除钢丝绳的油渍。废钢丝绳锚杆安装时、要事先清除钢丝绳的油渍。砂浆配合比和水灰比要符合规定。注浆时注浆管砂浆配合比和水灰比要符合规定。注浆时注浆管要插至孔底要插至孔底100mm100mm处、随着砂浆的均匀注入、注浆处、随着砂浆的均匀注入、注浆管要缓缓拔出、严禁拔管太快、造成砂浆脱节、管要缓缓拔出、严禁拔管太快、造成砂浆脱节、注浆不饱满。注浆结束后应及时将
32、注浆设备、管注浆不饱满。注浆结束后应及时将注浆设备、管路清洗干净。路清洗干净。(4)(4)金属倒楔式锚杆的安装、应将楔子打紧、按规定金属倒楔式锚杆的安装、应将楔子打紧、按规定灌满砂浆、最后上紧托板、保证一定的锚固力。灌满砂浆、最后上紧托板、保证一定的锚固力。(5)(5)使用楔子式锚固安装竹、木锚杆时、要严格检查使用楔子式锚固安装竹、木锚杆时、要严格检查锚杆材料的质量、失效的禁止使用。在煤巷或半锚杆材料的质量、失效的禁止使用。在煤巷或半煤巷中使用竹、木锚杆支护、要加荆笆或金属煤巷中使用竹、木锚杆支护、要加荆笆或金属( (塑塑料料) )网和大托板、防止煤壁片帮而使锚杆失效。网和大托板、防止煤壁片帮
33、而使锚杆失效。(6)(6)其他类型的锚杆、应按其锚杆设计和安装说明以其他类型的锚杆、应按其锚杆设计和安装说明以及作业规程的规定执行。及作业规程的规定执行。一、巷道顶板事故的原因与防治 当巷道围岩应力比较大、围岩本身又比较软弱或破碎、。支架的支撑力和可缩量又不够时、已被应力破裂的围岩或本来就是破碎的围岩、在较大应力作用下、可能损坏支架、形成巷道冒顶、从而导致巷道顶板事故。 要防治巷道顶板事故、在开掘巷道时就应该避免把巷道布置在由采动引起的高应力区内、或避免布置在很软弱破碎的岩层里。如果实在避不开软弱破碎岩层、那么就要在支架的支撑力与可缩量上下功夫、使其能和围岩状况相适应。对于在破碎岩层中开掘的巷
34、道、支架间还要用背板背严。随着对支承压力分布规律的认识和支架性能的改善、近年来、已支护好的巷道顶板事故比较少。（第（第六六讲）讲）巷道顶板事故巷道顶板事故及及防治技术防治技术 1、掘进工作面冒顶事故的原因与防治 冒顶原因冒顶原因 (1)(1)掘进破岩后、顶部岩石与岩体失去联掘进破岩后、顶部岩石与岩体失去联系、若支护不及时、随时可能冒落。系、若支护不及时、随时可能冒落。 (2)(2)已支护的顶部岩石、若支护失败、可已支护的顶部岩石、若支护失败、可能造成冒落。能造成冒落。 冒顶防治措施冒顶防治措施 (1)(1)根椐岩性、确定合理的控顶距、当遇到破碎根椐岩性、确定合理的控顶距、当遇到破碎带或层理、裂
35、隙发育时、应紧跟掘进支护；带或层理、裂隙发育时、应紧跟掘进支护； (2)(2)严格执行敲帮问顶制度、危石必须挑下、无严格执行敲帮问顶制度、危石必须挑下、无法挑下时应采取临时支撑措施、严禁空顶作业；法挑下时应采取临时支撑措施、严禁空顶作业； (3)(3)在破碎带掘进巷道、要缩小支护棚距、用拉在破碎带掘进巷道、要缩小支护棚距、用拉条等将棚子连成一体、防止推垮；条等将棚子连成一体、防止推垮； (4)(4)对破碎带有时可超前注浆、固化岩体；对破碎带有时可超前注浆、固化岩体； (5)(5)掘进头有空顶区和破碎带必须背严结实、必掘进头有空顶区和破碎带必须背严结实、必要时要挂网防止漏空；要时要挂网防止漏空；
36、 (6)(6)炮眼布置及装药量必须与岩石性质、支架和炮眼布置及装药量必须与岩石性质、支架和掘进头距离相适应、防止放炮崩倒棚子；掘进头距离相适应、防止放炮崩倒棚子； (7)(7)锚杆支护注意眼深和锚杆密度、必要时锚喷锚杆支护注意眼深和锚杆密度、必要时锚喷网联合支护。网联合支护。 2、支架支护巷道冒顶事故的原因与防治 支架支护巷道冒顶事故的原因支架支护巷道冒顶事故的原因 支架支护巷道的冒顶可分为压垮型、漏垮型和推垮型三类。支架支护巷道的冒顶可分为压垮型、漏垮型和推垮型三类。 (1)(1)压垮型冒顶是因巷道顶板或围岩施加给支架的压力过压垮型冒顶是因巷道顶板或围岩施加给支架的压力过大、压垮了支架、从而
37、导致巷道顶部已破碎的岩块冒落。大、压垮了支架、从而导致巷道顶部已破碎的岩块冒落。 (2)(2)漏垮型冒顶是因无支护巷道或支护失效漏垮型冒顶是因无支护巷道或支护失效( (非压坏非压坏) )巷道巷道顶部存在游离岩块、这砦岩块在重力作用下冒落、造成事故顶部存在游离岩块、这砦岩块在重力作用下冒落、造成事故的发生。的发生。 (3)(3)推垮型冒顶是因巷道顶帮破碎岩石、在其运动过程中推垮型冒顶是因巷道顶帮破碎岩石、在其运动过程中存在平行巷道轴线的分力、如果这部分巷道支架的稳定性不存在平行巷道轴线的分力、如果这部分巷道支架的稳定性不够、可能被推倒而发生冒顶。够、可能被推倒而发生冒顶。 支架支护巷道冒顶事故的
38、预防措施支架支护巷道冒顶事故的预防措施 (1)(1)可能的情况下巷道应布置在稳定的岩体中、并尽量避免可能的情况下巷道应布置在稳定的岩体中、并尽量避免采动的影响；采动的影响； (2)(2)巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩压力；巷道支架应有足够的支护强度以抗衡围岩压力； (3)(3)巷道支架所能承受的变形量、应与巷道使用期间围岩可巷道支架所能承受的变形量、应与巷道使用期间围岩可能的变形量相适应；能的变形量相适应； (4)(4)尽可能做到支架与围岩共同承载。支架选型时、尽可能尽可能做到支架与围岩共同承载。支架选型时、尽可能采用有初撑力的支架；支架施工时要严格按工序质量要求进采用有初撑力的支架；支
39、架施工时要严格按工序质量要求进行、并特别注意顶与帮的背严背实问题、杜绝支架与围岩间行、并特别注意顶与帮的背严背实问题、杜绝支架与围岩间的空顶与空帮现象；的空顶与空帮现象； (5)(5)凡因支护失效而空顶的地点、重新支护时应先护顶、再凡因支护失效而空顶的地点、重新支护时应先护顶、再施工；施工； (6)(6)巷道替换支架时、必须先支新支架、再拆老支架；巷道替换支架时、必须先支新支架、再拆老支架； (7)(7)在易发生推垮型冒顶的巷道中要提高巷道支架的稳定性、在易发生推垮型冒顶的巷道中要提高巷道支架的稳定性、可以在巷道的支架之间用拉撑件连接固定、增加架间的稳定可以在巷道的支架之间用拉撑件连接固定、增
40、加架间的稳定性、以防推倒。倾斜巷道中支架被推倒的可能性更大、其支性、以防推倒。倾斜巷道中支架被推倒的可能性更大、其支架间拉撑件的强度、密度要适当加大。架间拉撑件的强度、密度要适当加大。 特别注意：特别注意：在掘进工作面在掘进工作面10m10m内、地质破坏带附近内、地质破坏带附近10m10m内、内、巷道交叉点附近巷道交叉点附近10m10m内、已经冒顶处附近内、已经冒顶处附近10m10m内、都是容易发内、都是容易发生顶板事故的地点、巷道支护必须适当加强。生顶板事故的地点、巷道支护必须适当加强。 3、锚杆支护巷道冒顶 锚杆支护巷道的冒顶事故的发生除地质因素锚杆支护巷道的冒顶事故的发生除地质因素外、主
41、要是锚杆支护系统的锚固力不足引起的。外、主要是锚杆支护系统的锚固力不足引起的。巷道形成后、在原始应力和次生应力巷道形成后、在原始应力和次生应力( (包括回采等包括回采等引起的各种支承压力引起的各种支承压力) )的作用下、巷道围岩产生变的作用下、巷道围岩产生变形、如果岩石不能自稳、且锚杆支护系统的锚固形、如果岩石不能自稳、且锚杆支护系统的锚固力不足、这种变形就得不到有效的控制、就会不力不足、这种变形就得不到有效的控制、就会不断发展、最终导致围岩冒落和冒顶。锚杆间排距断发展、最终导致围岩冒落和冒顶。锚杆间排距过大、锚杆支护材料选择不当、锚杆支护系统的过大、锚杆支护材料选择不当、锚杆支护系统的匹配不
42、合理、施工质量差等都会产生这一恶果。匹配不合理、施工质量差等都会产生这一恶果。 4、巷道交叉处冒顶事故的原因与防治 冒顶原因冒顶原因(1)(1)交岔处断面大、岩层松动范围大、巷道压力大、易发生冒顶；交岔处断面大、岩层松动范围大、巷道压力大、易发生冒顶； (2)(2)交岔处支护复杂、有两巷支架、有抬棚、支架稳定性要求高、交岔处支护复杂、有两巷支架、有抬棚、支架稳定性要求高、强度大、支护质量不好可发生冒顶。强度大、支护质量不好可发生冒顶。防治措施防治措施(1)(1)开岔口应选择岩性较好的位置。开岔口应选择岩性较好的位置。(2)(2)严格操作规程、先支抬棚、后拆除原棚。严格操作规程、先支抬棚、后拆除
43、原棚。(3)(3)注意选用抬棚材料的质量与规格、保证抬棚有足够的强度。注意选用抬棚材料的质量与规格、保证抬棚有足够的强度。(4)(4)当开口处围岩夹角被压坏、应及时采取加强和稳定措施。当开口处围岩夹角被压坏、应及时采取加强和稳定措施。 例例 某矿某矿033033队队19841984年年7 7月月2020日、在平巷开岔口时、由于抬棚梁日、在平巷开岔口时、由于抬棚梁强度不够、同时过早地拆掉原巷道棚腿、造成了冒顶事故。强度不够、同时过早地拆掉原巷道棚腿、造成了冒顶事故。 5、软岩巷道冒顶事故的原因与防治 1)1)松软岩的基本特征松软岩的基本特征 (1)(1)松散破碎、强度低、稳定性差松散破碎、强度低
44、、稳定性差 一般松软岩多为单向抗压强度小于一般松软岩多为单向抗压强度小于20MPa20MPa的泥岩、炭质泥岩、砂质泥岩等。的泥岩、炭质泥岩、砂质泥岩等。 (2)(2)含水率大、强度低含水率大、强度低 岩石的含水率是影响松软岩岩性及稳定性的重要因素。地下岩层中所含岩石的含水率是影响松软岩岩性及稳定性的重要因素。地下岩层中所含的水一般为酸性较强的水、对岩石具有腐蚀和软化作用、能使岩层胶结的水一般为酸性较强的水、对岩石具有腐蚀和软化作用、能使岩层胶结性差、孔隙率提高、强度降低。性差、孔隙率提高、强度降低。 (3)(3)易吸水崩解膨胀易吸水崩解膨胀 软岩一般都含有粘土矿物、这些岩石易吸水膨胀、产生膨胀
45、压力、造成软岩一般都含有粘土矿物、这些岩石易吸水膨胀、产生膨胀压力、造成巷道底臌。巷道底臌。 (4)(4)围岩变形量大、具有流变性围岩变形量大、具有流变性 松软岩静压巷道中、总变形量超过松软岩静压巷道中、总变形量超过400-500mm400-500mm的比较多、并且变形时间的比较多、并且变形时间长、一般都在长、一般都在1-31-3个月以上、甚至半年后仍缓慢增长。个月以上、甚至半年后仍缓慢增长。 松软岩都具有流变性即塑性流变。产生流变的主要原因是围岩受力状态松软岩都具有流变性即塑性流变。产生流变的主要原因是围岩受力状态超过围岩强度、产生流变、导致围岩破坏。超过围岩强度、产生流变、导致围岩破坏。
46、2)2)松软岩巷道矿压显现的主要特点松软岩巷道矿压显现的主要特点 (1)(1)围岩的自稳时间短、来压快。围岩的自稳时间短、来压快。 (2)(2)围岩四周来压、底臌明显。围岩四周来压、底臌明显。 (3)(3)围岩变形趋于稳定的时间长、松动范围围岩变形趋于稳定的时间长、松动范围大。大。 (4)(4)围岩初始变形速度大、然后逐渐减小、围岩初始变形速度大、然后逐渐减小、并趋于基本稳定。并趋于基本稳定。 (5)(5)围岩遇水膨胀、变形加剧、时间延长。围岩遇水膨胀、变形加剧、时间延长。 3)3)软岩巷道冒顶事故的主要原因软岩巷道冒顶事故的主要原因 软岩巷道冒顶事故的主要原因在于支护设软岩巷道冒顶事故的主要
47、原因在于支护设计不合理、支护体被强大的软岩矿压压坏而造计不合理、支护体被强大的软岩矿压压坏而造成冒顶事故。支护设计存在问题的主要原因是：成冒顶事故。支护设计存在问题的主要原因是： (1)(1)单纯提高支护刚度得不偿失单纯提高支护刚度得不偿失 (2)(2)单一支护方式无能为力单一支护方式无能为力 (3)(3)单靠一次成巷达不到预期目的单靠一次成巷达不到预期目的 4)4)软岩巷道支护的对策软岩巷道支护的对策 (1)(1)加固围岩、提高围岩凝聚力和内摩擦角值加固围岩、提高围岩凝聚力和内摩擦角值 (2)(2)改变工作面端头形状、及时采用水泥浆封闭改变工作面端头形状、及时采用水泥浆封闭 (3)(3)改变
48、围岩应力分布改变围岩应力分布 (4)(4)改变围岩性质、提高围岩自稳性改变围岩性质、提高围岩自稳性 (5)(5)提高护表力、增强围岩表面强度提高护表力、增强围岩表面强度 (6)(6)应力释放法应力释放法( (充分卸压充分卸压) ) (7) (7)加强矿井水的管理加强矿井水的管理 (8)(8)加强巷道底板管理加强巷道底板管理 (9)(9)加强巷道布置的设计加强巷道布置的设计 (1O)(1O)强调监控量测指导施工强调监控量测指导施工 6、有冲击地压巷道冒顶事故的原因与防治 冲击地压冲击地压( (岩爆岩爆) )是指井巷或工作面周围岩体、由于弹性变是指井巷或工作面周围岩体、由于弹性变形能的瞬时释放而产
49、生突然、剧烈破坏的动力现象。常伴有煤形能的瞬时释放而产生突然、剧烈破坏的动力现象。常伴有煤岩体抛出、巨大声响及气浪等现象。岩体抛出、巨大声响及气浪等现象。 1)1)对冲击地压的成因和机理的解释对冲击地压的成因和机理的解释 (1)(1)强度理论：认为较坚硬的顶底板将煤夹紧、阻碍了煤体强度理论：认为较坚硬的顶底板将煤夹紧、阻碍了煤体的移动、使之承受更高的压力、积聚更多的弹性能、一旦高应的移动、使之承受更高的压力、积聚更多的弹性能、一旦高应力突然加大或系统阻力突然减少、煤体即产生破坏和运动、将力突然加大或系统阻力突然减少、煤体即产生破坏和运动、将煤体抛向已采空间、形成冲击地压。煤体抛向已采空间、形成
50、冲击地压。 (2)(2)能量理论：认为矿体能量理论：认为矿体( (煤体煤体) )与围岩系统的力学平衡状态与围岩系统的力学平衡状态破坏后所释放的能量大于消耗的能量、就会产生冲击地压。破坏后所释放的能量大于消耗的能量、就会产生冲击地压。 (3)(3)冲击倾向理论：实际中煤体的冲击倾向度大于实验所确冲击倾向理论：实际中煤体的冲击倾向度大于实验所确定的极限值、就会发生冲击地压。定的极限值、就会发生冲击地压。 这三种理论提出了发生冲击地压的三个准则、即强度准则是这三种理论提出了发生冲击地压的三个准则、即强度准则是煤体破坏准则、后两个是突然破坏准则。当三个准则同时满足、煤体破坏准则、后两个是突然破坏准则。
