1、深井高地應(yīng)力巷道深井高地應(yīng)力巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)錨桿支護(hù)成套技術(shù)煤炭科學(xué)研究總院開采研究分院煤炭科學(xué)研究總院開采研究分院20072007年年3 3月月目目 錄錄 一一、國(guó)內(nèi)深部開采現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)深部開采現(xiàn)狀 二、二、深部深部巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀 三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容 四、應(yīng)用與效果四、應(yīng)用與效果 五、五、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益 六、主要結(jié)論與建議六、主要結(jié)論與建議一一、國(guó)內(nèi)深部開采現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)深部開采現(xiàn)狀q 我國(guó)煤礦開采深度以我國(guó)煤礦開采深度以8-12m/年的速度增加，東年的速度增加，東部礦井部礦井10-25m/年。年。q 國(guó)有重點(diǎn)煤礦，

2、開采深度達(dá)國(guó)有重點(diǎn)煤礦，開采深度達(dá)10001000m m深礦井有數(shù)深礦井有數(shù)十處，最大采深超過十處，最大采深超過1 1300m300m。q 主要分布在新汶、淄博、開灤、北票、沈陽、主要分布在新汶、淄博、開灤、北票、沈陽、徐州、淮南、長(zhǎng)廣等礦區(qū)。徐州、淮南、長(zhǎng)廣等礦區(qū)。q 19801980年平均開采深度年平均開采深度288288m m，19951995年年428.83428.83m m，20002000年以后超過了年以后超過了500500m m。一一、國(guó)內(nèi)深部開采現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)深部開采現(xiàn)狀q 隨著煤炭科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，礦山現(xiàn)代化促進(jìn)了生隨著煤炭科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，礦山現(xiàn)代化促進(jìn)了生產(chǎn)的高產(chǎn)高效，進(jìn)一步加速礦井

3、深度的增加。產(chǎn)的高產(chǎn)高效，進(jìn)一步加速礦井深度的增加。q 淺礦井?dāng)?shù)目大為減少，中深礦井?dāng)?shù)目明顯增加，淺礦井?dāng)?shù)目大為減少，中深礦井?dāng)?shù)目明顯增加，深礦井將成倍增加，并將出現(xiàn)更多的特深礦井。深礦井將成倍增加，并將出現(xiàn)更多的特深礦井。q 預(yù)計(jì)在未來預(yù)計(jì)在未來2020年我國(guó)很多煤礦將進(jìn)入到年我國(guó)很多煤礦將進(jìn)入到1000-1000-15001500m m的開采深度。的開采深度。一一、國(guó)內(nèi)深部開采現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)深部開采現(xiàn)狀q 高地應(yīng)力：垂直應(yīng)力明顯增大；深部巖體形高地應(yīng)力：垂直應(yīng)力明顯增大；深部巖體形成歷史久遠(yuǎn)，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)復(fù)雜，應(yīng)力高。成歷史久遠(yuǎn)，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)復(fù)雜，應(yīng)力高。q 高地溫：地溫梯度高地溫：地溫梯度30-

4、50C/km。熱脹冷縮，熱脹冷縮，溫度變化溫度變化1 產(chǎn)生產(chǎn)生0.4-0.5 MPa應(yīng)力變化。應(yīng)力變化。q 高巖溶水壓：地應(yīng)力與地溫升高，巖溶水壓高巖溶水壓：地應(yīng)力與地溫升高，巖溶水壓升高，礦井突水嚴(yán)重。升高，礦井突水嚴(yán)重。q 開采擾動(dòng)：高地應(yīng)力下，采動(dòng)影響強(qiáng)烈，地開采擾動(dòng)：高地應(yīng)力下，采動(dòng)影響強(qiáng)烈，地壓大，破壞嚴(yán)重。壓大，破壞嚴(yán)重。一一、國(guó)內(nèi)深部開采現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)深部開采現(xiàn)狀q 深部巖體的脆弱深部巖體的脆弱- -塑性轉(zhuǎn)化塑性轉(zhuǎn)化 在不同圍壓下巖石表現(xiàn)出不同的特性。在較在不同圍壓下巖石表現(xiàn)出不同的特性。在較 低圍壓低圍壓 下脆性，在高圍壓下轉(zhuǎn)化為塑性。下脆性，在高圍壓下轉(zhuǎn)化為塑性。 q 深部巖體的

5、流變特性深部巖體的流變特性 在深部高應(yīng)力作用下，巖石具有較強(qiáng)的時(shí)間效應(yīng)，表在深部高應(yīng)力作用下，巖石具有較強(qiáng)的時(shí)間效應(yīng)，表現(xiàn)為明顯的流變或蠕變。現(xiàn)為明顯的流變或蠕變。q 深部巖體的擴(kuò)容特性深部巖體的擴(kuò)容特性 在大偏應(yīng)力下巖石內(nèi)部節(jié)理、裂隙、裂紋張開，出現(xiàn)在大偏應(yīng)力下巖石內(nèi)部節(jié)理、裂隙、裂紋張開，出現(xiàn)新裂紋導(dǎo)致巖石體積增大，擴(kuò)容膨脹。新裂紋導(dǎo)致巖石體積增大，擴(kuò)容膨脹。q 礦山工程垮落、冒頂發(fā)生頻率增加礦山工程垮落、冒頂發(fā)生頻率增加 礦井深度增大，圍巖應(yīng)力高于圍巖強(qiáng)度，增大圍巖的礦井深度增大，圍巖應(yīng)力高于圍巖強(qiáng)度，增大圍巖的失穩(wěn)性和支護(hù)難度。極易導(dǎo)致頂板垮落，出現(xiàn)事故。失穩(wěn)性和支護(hù)難度。極易導(dǎo)致頂板

6、垮落，出現(xiàn)事故。q 沖擊地壓與煤巖突出災(zāi)害明顯加劇沖擊地壓與煤巖突出災(zāi)害明顯加劇 隨著礦井深度增大，煤巖體應(yīng)力加大，沖擊地壓發(fā)生隨著礦井深度增大，煤巖體應(yīng)力加大，沖擊地壓發(fā)生的頻率、強(qiáng)度和規(guī)模隨之增加。的頻率、強(qiáng)度和規(guī)模隨之增加。q 礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，巷道變形量明顯增大，給礦山生產(chǎn)系礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，巷道變形量明顯增大，給礦山生產(chǎn)系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重問題統(tǒng)安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重問題一一、國(guó)內(nèi)深部開采現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)深部開采現(xiàn)狀q 巷道圍巖變形的時(shí)間效應(yīng)。圍巖變形量大，有明顯的巷道圍巖變形的時(shí)間效應(yīng)。圍巖變形量大，有明顯的時(shí)間性。初期來壓快、變形顯著，不采取有效支護(hù)措施，時(shí)間性。初期來壓快、變形顯著，不采取有效支護(hù)

7、措施，極易發(fā)生冒頂、片幫。即使圍巖變形穩(wěn)定后，圍巖還以極易發(fā)生冒頂、片幫。即使圍巖變形穩(wěn)定后，圍巖還以一定速度長(zhǎng)期處于流變狀態(tài)。一定速度長(zhǎng)期處于流變狀態(tài)。q 巷道圍巖變形的空間效應(yīng)。巷道來壓方向多表現(xiàn)為四巷道圍巖變形的空間效應(yīng)。巷道來壓方向多表現(xiàn)為四周來壓。不僅頂板、兩幫發(fā)生顯著變形和破壞，底板也周來壓。不僅頂板、兩幫發(fā)生顯著變形和破壞，底板也出現(xiàn)強(qiáng)烈變形和破壞，如不對(duì)底板采取有效控制措施，出現(xiàn)強(qiáng)烈變形和破壞，如不對(duì)底板采取有效控制措施，則強(qiáng)烈底臌會(huì)加劇兩幫和頂板的變形和破壞。則強(qiáng)烈底臌會(huì)加劇兩幫和頂板的變形和破壞。煤炭科學(xué)研究總院煤炭科學(xué)研究總院China Coal Research Ins

8、titute二、深部二、深部巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀 （一）（一） 深部深部巷道變形特點(diǎn)巷道變形特點(diǎn) q 巷道圍巖變形的易受擾動(dòng)性。圍巖變形對(duì)應(yīng)力的變化巷道圍巖變形的易受擾動(dòng)性。圍巖變形對(duì)應(yīng)力的變化非常敏感，受震動(dòng)、鄰近巷道掘進(jìn)或回采工作面采動(dòng)影非常敏感，受震動(dòng)、鄰近巷道掘進(jìn)或回采工作面采動(dòng)影響后，圍巖變形和破壞均有明顯增加。圍巖的穩(wěn)定性與響后，圍巖變形和破壞均有明顯增加。圍巖的穩(wěn)定性與巷道斷面形狀、施工工藝等因素都有關(guān)系。巷道斷面形狀、施工工藝等因素都有關(guān)系。q 巷道圍巖變形的沖擊性。在有沖擊傾向的巷道中，圍巷道圍巖變形的沖擊性。在有沖擊傾向的巷道中，圍巖變形有時(shí)并不是連續(xù)的、逐漸變

9、化的，而是突然劇烈?guī)r變形有時(shí)并不是連續(xù)的、逐漸變化的，而是突然劇烈增加，導(dǎo)致斷面迅速縮小，具有強(qiáng)烈的沖擊性。增加，導(dǎo)致斷面迅速縮小，具有強(qiáng)烈的沖擊性。煤炭科學(xué)研究總院煤炭科學(xué)研究總院China Coal Research Institute二、深部二、深部巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀 （一）（一） 深部深部巷道變形特點(diǎn)巷道變形特點(diǎn) q新奧法支護(hù)理論新奧法支護(hù)理論煤炭行業(yè)結(jié)合自身特點(diǎn)，完善和發(fā)展了新奧法：采用煤炭行業(yè)結(jié)合自身特點(diǎn)，完善和發(fā)展了新奧法：采用光面爆破；早強(qiáng)噴射混凝土及時(shí)封閉巷道周邊，實(shí)施密光面爆破；早強(qiáng)噴射混凝土及時(shí)封閉巷道周邊，實(shí)施密貼支護(hù)；采用錨噴支護(hù)，主動(dòng)加固圍巖，提高其自

10、承能貼支護(hù)；采用錨噴支護(hù)，主動(dòng)加固圍巖，提高其自承能力，在圍巖內(nèi)形成承載圈；實(shí)施二次支護(hù)；對(duì)破碎圍巖力，在圍巖內(nèi)形成承載圈；實(shí)施二次支護(hù)；對(duì)破碎圍巖實(shí)施注漿加固；實(shí)施動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)施工等。實(shí)施注漿加固；實(shí)施動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)施工等。q聯(lián)合支護(hù)理論聯(lián)合支護(hù)理論煤炭科學(xué)研究總院煤炭科學(xué)研究總院China Coal Research Institute二、二、深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀 （二）（二） 深部深部巷道支護(hù)理論巷道支護(hù)理論 對(duì)深部巷道，只提高支護(hù)剛度難以有效控制圍巖變形，對(duì)深部巷道，只提高支護(hù)剛度難以有效控制圍巖變形，要先柔后剛，先讓后抗，柔讓適度，穩(wěn)定支護(hù)。但隨著要先柔后剛，先

11、讓后抗，柔讓適度，穩(wěn)定支護(hù)。但隨著巷道條件變差，該理論受到挑戰(zhàn)，有些巷道采用聯(lián)合支巷道條件變差，該理論受到挑戰(zhàn)，有些巷道采用聯(lián)合支護(hù)并不有效，多次維修，圍巖變形一直不能穩(wěn)定。護(hù)并不有效，多次維修，圍巖變形一直不能穩(wěn)定。q 二次支護(hù)理論二次支護(hù)理論 對(duì)深部大變形巷道，應(yīng)實(shí)施二次支護(hù)。一次支護(hù)在保對(duì)深部大變形巷道，應(yīng)實(shí)施二次支護(hù)。一次支護(hù)在保證圍巖穩(wěn)定的條件下允許有一定變形，釋放壓力；在合證圍巖穩(wěn)定的條件下允許有一定變形，釋放壓力；在合適的時(shí)間進(jìn)行二次支護(hù)，保持巷道的長(zhǎng)期穩(wěn)定。適的時(shí)間進(jìn)行二次支護(hù)，保持巷道的長(zhǎng)期穩(wěn)定。二、二、深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀 （二）（二） 深部深部巷道支護(hù)

12、理論巷道支護(hù)理論 煤炭科學(xué)研究總院煤炭科學(xué)研究總院China Coal Research Instituteq 錨桿錨噴支護(hù)錨桿錨噴支護(hù) 錨桿錨噴支護(hù)性能優(yōu)越，比較適合深部巷道支護(hù)。錨桿錨噴支護(hù)性能優(yōu)越，比較適合深部巷道支護(hù)。但必須選擇合理的支護(hù)形式與參數(shù)，才能取得較好效果。但必須選擇合理的支護(hù)形式與參數(shù)，才能取得較好效果。q U U型鋼可縮性支架型鋼可縮性支架 U U型鋼具有較好的斷面形狀和幾何參數(shù)，型鋼搭接后型鋼具有較好的斷面形狀和幾何參數(shù)，型鋼搭接后易于收縮，支架設(shè)計(jì)合理，使用正確，能獲得較好的力易于收縮，支架設(shè)計(jì)合理，使用正確，能獲得較好的力學(xué)性能。支架結(jié)構(gòu)分不封閉和封閉。但學(xué)性能。支

13、架結(jié)構(gòu)分不封閉和封閉。但U U型鋼支架畢竟是型鋼支架畢竟是一種被動(dòng)支護(hù)形式，而且支護(hù)費(fèi)用高，施工比較困難。一種被動(dòng)支護(hù)形式，而且支護(hù)費(fèi)用高，施工比較困難。煤炭科學(xué)研究總院煤炭科學(xué)研究總院China Coal Research Institute二、二、深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀 （三）（三） 深部深部巷道支護(hù)技術(shù)巷道支護(hù)技術(shù) q 注漿加固注漿加固 注漿將破碎巖體固結(jié)，改善圍巖結(jié)構(gòu)，提高圍巖強(qiáng)度，注漿將破碎巖體固結(jié)，改善圍巖結(jié)構(gòu)，提高圍巖強(qiáng)度，增加自身承載能力。水泥增加自身承載能力。水泥水玻璃、高分子材料。注漿水玻璃、高分子材料。注漿加固適于破碎圍巖，且與其它支護(hù)方法聯(lián)合使用。加固

14、適于破碎圍巖，且與其它支護(hù)方法聯(lián)合使用。q 聯(lián)合支護(hù)聯(lián)合支護(hù) 兩種或兩種以上支護(hù)方式聯(lián)合支護(hù)。如能充分發(fā)揮每?jī)煞N或兩種以上支護(hù)方式聯(lián)合支護(hù)。如能充分發(fā)揮每種支護(hù)方式性能，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有更好支護(hù)效果和更廣的種支護(hù)方式性能，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有更好支護(hù)效果和更廣的適用范圍。錨噴適用范圍。錨噴+ +注漿，錨噴注漿，錨噴+ +U U型鋼支架，型鋼支架，U U型鋼支架型鋼支架+ +注注漿，錨噴漿，錨噴+ +注漿注漿+ +U U型鋼支架。適用范圍廣，但費(fèi)用高，支型鋼支架。適用范圍廣，但費(fèi)用高，支護(hù)形式選擇不匹配時(shí)，往往造成各個(gè)擊破。護(hù)形式選擇不匹配時(shí)，往往造成各個(gè)擊破。煤炭科學(xué)研究總院煤炭科學(xué)研究總院China C

15、oal Research Institute二、二、深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀 （三）（三） 深部深部巷道支護(hù)技術(shù)巷道支護(hù)技術(shù) q 卸壓技術(shù)卸壓技術(shù) 將巷道布置在應(yīng)力降低區(qū)，或采取人工卸壓措施，使將巷道布置在應(yīng)力降低區(qū)，或采取人工卸壓措施，使巷道周邊的高應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移，是深部巷道圍巖變形控巷道周邊的高應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移，是深部巷道圍巖變形控制的另一個(gè)途徑。制的另一個(gè)途徑。 在應(yīng)力降低區(qū)布置巷道是首選方法，人工卸壓法（切在應(yīng)力降低區(qū)布置巷道是首選方法，人工卸壓法（切縫、鉆孔、爆破、掘卸壓巷等），由于種種原因，目前縫、鉆孔、爆破、掘卸壓巷等），由于種種原因，目前還沒有推廣，僅作為一種輔助

16、方法局部采用。還沒有推廣，僅作為一種輔助方法局部采用。 高強(qiáng)度錨桿、錨索支護(hù)已得到大面積應(yīng)用高強(qiáng)度錨桿、錨索支護(hù)已得到大面積應(yīng)用, ,成為我國(guó)煤成為我國(guó)煤礦巷道首選的、主要的支護(hù)方式。礦巷道首選的、主要的支護(hù)方式。煤炭科學(xué)研究總院煤炭科學(xué)研究總院China Coal Research Institute二、二、深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀 （三）（三） 深部深部巷道支護(hù)技術(shù)巷道支護(hù)技術(shù) 二、二、深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀 （四）（四） 新汶深部新汶深部巷道支護(hù)狀況巷道支護(hù)狀況q 新汶平均采深新汶平均采深1000m1000m，我國(guó)采深最大礦區(qū)之一，集中采，我國(guó)采深最大礦

17、區(qū)之一，集中采深大、構(gòu)造復(fù)雜、災(zāi)害性多重條件，支護(hù)極困難。深大、構(gòu)造復(fù)雜、災(zāi)害性多重條件，支護(hù)極困難。q 不斷開發(fā)應(yīng)用支護(hù)新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，大力推不斷開發(fā)應(yīng)用支護(hù)新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，大力推廣錨桿支護(hù)，完成了多項(xiàng)支護(hù)重大科研項(xiàng)目，推動(dòng)新廣錨桿支護(hù)，完成了多項(xiàng)支護(hù)重大科研項(xiàng)目，推動(dòng)新汶礦區(qū)錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展。汶礦區(qū)錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展。q 目前，錨桿支護(hù)率達(dá)到目前，錨桿支護(hù)率達(dá)到97.1597.15，其中煤巷，其中煤巷96.796.7，巖，巖巷巷98.398.3。二、二、 深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀 （四）（四） 新汶深部新汶深部巷道支護(hù)狀況巷道支護(hù)狀況 隨著開采深度的增加，出現(xiàn)

18、以下問題：隨著開采深度的增加，出現(xiàn)以下問題：q 深部巷道圍巖破壞機(jī)理沒能得到很好的解決，特定條深部巷道圍巖破壞機(jī)理沒能得到很好的解決，特定條件下圍巖運(yùn)動(dòng)規(guī)律還需進(jìn)一步研究。件下圍巖運(yùn)動(dòng)規(guī)律還需進(jìn)一步研究。q 研究形成的錨網(wǎng)噴二次支護(hù)理論受到了挑戰(zhàn)，深部動(dòng)研究形成的錨網(wǎng)噴二次支護(hù)理論受到了挑戰(zhàn)，深部動(dòng)壓影響區(qū)、構(gòu)造壓力帶、軟巖破碎帶，采用二次支護(hù)壓影響區(qū)、構(gòu)造壓力帶、軟巖破碎帶，采用二次支護(hù)后仍出現(xiàn)變形破壞等問題。后仍出現(xiàn)變形破壞等問題。q 深部巖石巷道底鼓，采動(dòng)影響煤巷支護(hù)，沖擊地壓煤深部巖石巷道底鼓，采動(dòng)影響煤巷支護(hù)，沖擊地壓煤層順槽支護(hù)沒有得到很好解決。層順槽支護(hù)沒有得到很好解決。二、二、

19、深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀 （四）（四） 新汶深部新汶深部巷道支護(hù)狀況巷道支護(hù)狀況q 沒有形成一套錨桿支護(hù)計(jì)算機(jī)輔助動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。采沒有形成一套錨桿支護(hù)計(jì)算機(jī)輔助動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。采用工程類比法，巷道支護(hù)形式及參數(shù)不能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的用工程類比法，巷道支護(hù)形式及參數(shù)不能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的條件變化科學(xué)的進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)。條件變化科學(xué)的進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)。q 支護(hù)材料及機(jī)具不能適應(yīng)深部困難條件，現(xiàn)在普遍采支護(hù)材料及機(jī)具不能適應(yīng)深部困難條件，現(xiàn)在普遍采用的全螺紋錨桿，螺距大，預(yù)緊力低。用的全螺紋錨桿，螺距大，預(yù)緊力低。q 未形成巷道支護(hù)合理性評(píng)價(jià)系統(tǒng)，不能適時(shí)評(píng)價(jià)合理未形成巷道支護(hù)合理性評(píng)價(jià)系統(tǒng)，不能適時(shí)評(píng)價(jià)合理

20、支護(hù)的方式及參數(shù)，達(dá)到支護(hù)效果最佳、成本最低化支護(hù)的方式及參數(shù)，達(dá)到支護(hù)效果最佳、成本最低化程度，不能適應(yīng)煤炭生產(chǎn)降低成本提高安全、經(jīng)濟(jì)效程度，不能適應(yīng)煤炭生產(chǎn)降低成本提高安全、經(jīng)濟(jì)效益的要求。益的要求。二、二、深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀深井巷道支護(hù)研究現(xiàn)狀 （四）（四） 新汶深部新汶深部巷道支護(hù)狀況巷道支護(hù)狀況針對(duì)新汶千米深井高地應(yīng)力巷道支護(hù)難題，全面系統(tǒng)研針對(duì)新汶千米深井高地應(yīng)力巷道支護(hù)難題，全面系統(tǒng)研究試驗(yàn)，形成深部巷道支護(hù)理論與成套技術(shù)。究試驗(yàn)，形成深部巷道支護(hù)理論與成套技術(shù)。q 提出深部巷道圍巖控制理論、設(shè)計(jì)方法，開發(fā)設(shè)計(jì)提出深部巷道圍巖控制理論、設(shè)計(jì)方法，開發(fā)設(shè)計(jì)軟件，解決支護(hù)設(shè)計(jì)難題；

21、軟件，解決支護(hù)設(shè)計(jì)難題；q 開發(fā)新型支護(hù)材料與機(jī)具，保證支護(hù)質(zhì)量與速度開發(fā)新型支護(hù)材料與機(jī)具，保證支護(hù)質(zhì)量與速度 q 提出巷道圍巖變形提出巷道圍巖變形( (離層離層) )安全評(píng)價(jià)指標(biāo)，保證安全安全評(píng)價(jià)指標(biāo)，保證安全q 有效解決礦區(qū)深部、高地應(yīng)力與復(fù)雜地質(zhì)條件巷道有效解決礦區(qū)深部、高地應(yīng)力與復(fù)雜地質(zhì)條件巷道 支護(hù)問題，為采煤工作面快速推進(jìn)創(chuàng)造有利條件。支護(hù)問題，為采煤工作面快速推進(jìn)創(chuàng)造有利條件。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容q 巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試與評(píng)估巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試與評(píng)估q 深井高地應(yīng)力巷道錨桿支護(hù)理論深井高地應(yīng)力巷道錨桿支護(hù)理論q 深部巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)

22、方法與軟件深部巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法與軟件q 高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿支護(hù)材料高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿支護(hù)材料q 深部巷道井下試驗(yàn)研究深部巷道井下試驗(yàn)研究q 巷道圍巖離層安全評(píng)價(jià)方法巷道圍巖離層安全評(píng)價(jià)方法三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（一）深部（一）深部巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試q 巷道圍巖特性三要素；巷道圍巖特性三要素；q 地質(zhì)力學(xué)測(cè)試的重要性和必要性；地質(zhì)力學(xué)測(cè)試的重要性和必要性；q 測(cè)試內(nèi)容測(cè)試內(nèi)容w 地應(yīng)力測(cè)量地應(yīng)力測(cè)量w 井下巷道圍巖強(qiáng)度測(cè)試井下巷道圍巖強(qiáng)度測(cè)試w 圍巖結(jié)構(gòu)觀察圍巖結(jié)構(gòu)觀察 三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)

23、容（一）（一）深部深部巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試地應(yīng)力測(cè)量：地應(yīng)力測(cè)量：SYY-56型小孔型小孔徑水壓致裂地應(yīng)力測(cè)量裝置徑水壓致裂地應(yīng)力測(cè)量裝置q小直徑，小直徑，56mmq 無需鉆取巖芯無需鉆取巖芯q 測(cè)量工序簡(jiǎn)單測(cè)量工序簡(jiǎn)單q 速度快，大面積測(cè)量；速度快，大面積測(cè)量；q 測(cè)量深度大（測(cè)量深度大（30m）三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（一）（一）深部深部巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試圍巖強(qiáng)度圍巖強(qiáng)度測(cè)試：小孔徑巷道測(cè)試：小孔徑巷道圍圍巖強(qiáng)度測(cè)試裝置巖強(qiáng)度測(cè)試裝置q 原位測(cè)量，鉆孔直徑原位測(cè)量，鉆孔直徑5656mmmm，深度深度3030m

24、 m；q 強(qiáng)度值更接近巖體；強(qiáng)度值更接近巖體；q 可測(cè)軟弱破碎巖層強(qiáng)度；可測(cè)軟弱破碎巖層強(qiáng)度；q 簡(jiǎn)單、快速、方便。簡(jiǎn)單、快速、方便。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（一）（一）深部深部巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試圍巖結(jié)構(gòu)觀察：圍巖結(jié)構(gòu)觀察：FS75FS75 2020光光導(dǎo)纖維鉆孔窺視儀導(dǎo)纖維鉆孔窺視儀 q 窺視鉆孔最小直徑窺視鉆孔最小直徑25mm25mm；q 窺視鉆孔長(zhǎng)度窺視鉆孔長(zhǎng)度6m6m；q 窺視儀光源礦燈；窺視儀光源礦燈；q 便攜式、快速。便攜式、快速。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（一）（一）深部深部巷道圍

25、巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試華 豐基 線華豐礦華豐礦-1100-1100大巷地應(yīng)力測(cè)量曲線大巷地應(yīng)力測(cè)量曲線 三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（一）（一）深部深部巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試序序號(hào)號(hào)巷道名稱巷道名稱埋深埋深/m垂直應(yīng)力垂直應(yīng)力/MPa最大水平主最大水平主應(yīng)力應(yīng)力/MPa最小水平主最小水平主應(yīng)力應(yīng)力/MPa最大水平主最大水平主應(yīng)力方向應(yīng)力方向1協(xié)莊協(xié)莊1202西回風(fēng)巷西回風(fēng)巷79020.9432.3916.56N33.5E2協(xié)莊協(xié)莊1202東運(yùn)輸巷東運(yùn)輸巷115030.4834.617.89N12.5E3協(xié)莊協(xié)莊-850二采區(qū)軌道

26、下山二采區(qū)軌道下山107128.3839.7720.64N39.7E4華豐華豐-1100大巷大巷122032.3342.122.8N3E5華豐華豐-1010水平大巷水平大巷113029.9533.1519.1N31.5E6華豐華豐-920水平煤倉(cāng)石門水平煤倉(cāng)石門104027.6631.3516.2N23.5W7潘西潘西7192主巷主巷1號(hào)機(jī)窩號(hào)機(jī)窩96425.5525.6512.23N32.3E8潘西潘西7192主巷主巷3號(hào)機(jī)窩號(hào)機(jī)窩96725.6321.4210.87N43.5E9潘西潘西435運(yùn)巷臨時(shí)變電所運(yùn)巷臨時(shí)變電所96125.4720.0610.12N25.9E三、深井巷道錨桿支護(hù)成

27、套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（一）（一）深部深部巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試q 深部?jī)煞N地應(yīng)力場(chǎng)：深部?jī)煞N地應(yīng)力場(chǎng)：uHVh，7個(gè)測(cè)站，協(xié)莊個(gè)測(cè)站，協(xié)莊3個(gè)、華豐個(gè)、華豐3個(gè)測(cè)站，潘西個(gè)測(cè)站，潘西1個(gè)測(cè)站。個(gè)測(cè)站。H/V=1.004-1.55uVHh，2個(gè)測(cè)站，潘西礦，個(gè)測(cè)站，潘西礦，V/H =1.20-1.27u新汶深部地應(yīng)力在協(xié)莊、華豐主要以水平應(yīng)力為主，新汶深部地應(yīng)力在協(xié)莊、華豐主要以水平應(yīng)力為主，潘西垂直應(yīng)力為主。最大水平主應(yīng)力方向集中潘西垂直應(yīng)力為主。最大水平主應(yīng)力方向集中N3 E N43.5 Wq 潘西礦采深淺，地應(yīng)力最小；協(xié)莊和華豐礦地應(yīng)力較潘西礦采深淺

28、，地應(yīng)力最小；協(xié)莊和華豐礦地應(yīng)力較大，最大水平主應(yīng)力達(dá)大，最大水平主應(yīng)力達(dá)42.1MPa（華豐礦（華豐礦-1100大巷）。大巷）。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（一）（一）深部深部巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試協(xié)莊礦協(xié)莊礦12021202W W回風(fēng)巷頂板圍巖強(qiáng)度回風(fēng)巷頂板圍巖強(qiáng)度華豐礦華豐礦-1100-1100大巷頂板巖層強(qiáng)度大巷頂板巖層強(qiáng)度 潘 西 礦潘 西 礦 71927192主巷主巷1 1 號(hào) 機(jī) 窩號(hào) 機(jī) 窩頂板巖層頂板巖層強(qiáng)度強(qiáng)度三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（一）（一）深部深部巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試巷道圍巖

29、地質(zhì)力學(xué)測(cè)試q 煤層：協(xié)莊礦抗壓強(qiáng)度煤層：協(xié)莊礦抗壓強(qiáng)度11.218.2 MPa；華豐礦；華豐礦10.813.4 MPa，最小，最小4.5MPa，最大，最大15.8MPa；潘西礦；潘西礦抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度8.210.5 MPa，最小，最小6.5MPa，最大，最大12.6MPa。煤的強(qiáng)度煤幫較小，隨幫孔深度增加，強(qiáng)度增加。煤煤的強(qiáng)度煤幫較小，隨幫孔深度增加，強(qiáng)度增加。煤層強(qiáng)度對(duì)比，潘西礦煤層強(qiáng)度相對(duì)較低，華豐煤礦中層強(qiáng)度對(duì)比，潘西礦煤層強(qiáng)度相對(duì)較低，華豐煤礦中等，協(xié)莊煤礦較高，總的強(qiáng)度屬中等偏低。等，協(xié)莊煤礦較高，總的強(qiáng)度屬中等偏低。q 直接頂：各礦相差較大。強(qiáng)度最大潘西礦，直接頂：各礦相差較大。

30、強(qiáng)度最大潘西礦，60MPa以以上；其次華豐礦，上；其次華豐礦，50MPa以上，個(gè)別以上，個(gè)別30MPa；較差協(xié)；較差協(xié)莊礦，強(qiáng)度一般在莊礦，強(qiáng)度一般在35MPa左右。左右。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（一）（一）深部深部巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試巷道圍巖地質(zhì)力學(xué)測(cè)試華豐礦華豐礦-1100-1100大巷頂板鉆孔窺視結(jié)果大巷頂板鉆孔窺視結(jié)果協(xié)莊礦協(xié)莊礦1202W1202W回風(fēng)巷頂板鉆孔窺視結(jié)果回風(fēng)巷頂板鉆孔窺視結(jié)果頂板內(nèi)節(jié)理裂隙比較發(fā)育，巖層間都有不同程度的離頂板內(nèi)節(jié)理裂隙比較發(fā)育，巖層間都有不同程度的離層現(xiàn)象發(fā)生，而且離層和破壞有向深部發(fā)展的趨勢(shì)層現(xiàn)象發(fā)生，而且離層

31、和破壞有向深部發(fā)展的趨勢(shì)q 以錨桿錨索為基本支護(hù)的巷道支護(hù)方式已得到大面積以錨桿錨索為基本支護(hù)的巷道支護(hù)方式已得到大面積應(yīng)用應(yīng)用, ,成為首選的支護(hù)方式（成為首選的支護(hù)方式（60%60%）；）；q 超千米深部巷道仍選超千米深部巷道仍選錨桿支護(hù)；錨桿支護(hù)；q 傳統(tǒng)二次支護(hù)理論（先柔后剛、先讓后抗）的背景傳統(tǒng)二次支護(hù)理論（先柔后剛、先讓后抗）的背景q 現(xiàn)有錨桿支護(hù)存在的問題現(xiàn)有錨桿支護(hù)存在的問題q 能否實(shí)現(xiàn)能否實(shí)現(xiàn)超千米深部巷道一次支護(hù)超千米深部巷道一次支護(hù)q 怎樣才能實(shí)現(xiàn)一次支護(hù)，關(guān)鍵因素是什么。怎樣才能實(shí)現(xiàn)一次支護(hù)，關(guān)鍵因素是什么。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)

32、容（二）（二）高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論q 錨桿可減小錨固區(qū)煤巖體的強(qiáng)度、彈性模量、凝聚力錨桿可減小錨固區(qū)煤巖體的強(qiáng)度、彈性模量、凝聚力和內(nèi)摩擦角等力學(xué)參數(shù)的降低。和內(nèi)摩擦角等力學(xué)參數(shù)的降低。 n 高強(qiáng)度錨桿提供圍壓高強(qiáng)度錨桿提供圍壓0.25-0.40MPa，因圍壓增加的煤因圍壓增加的煤巖體強(qiáng)度為巖體強(qiáng)度為1-2MPa。錨桿支護(hù)在巖石破壞前對(duì)其強(qiáng)度影錨桿支護(hù)在巖石破壞前對(duì)其強(qiáng)度影響不大。響不大。n 錨桿主要作用是改善發(fā)生塑性變形和破壞的煤巖體力錨桿主要作用是改善發(fā)生塑性變形和破壞的煤巖體力學(xué)性質(zhì)，減小其屈服后強(qiáng)度的降低，改變屈服后煤巖變學(xué)性質(zhì)，減小其屈服后強(qiáng)度的降

33、低，改變屈服后煤巖變形特性，使破壞變得比較平緩。形特性，使破壞變得比較平緩。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（二）（二）高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論q 錨桿對(duì)節(jié)理、層理、裂隙不連續(xù)面本質(zhì)作用：通過錨錨桿對(duì)節(jié)理、層理、裂隙不連續(xù)面本質(zhì)作用：通過錨桿提供軸向力與切向力，減小不連續(xù)面抗剪強(qiáng)度的降低桿提供軸向力與切向力，減小不連續(xù)面抗剪強(qiáng)度的降低，阻止離層與滑動(dòng)。盡量保持節(jié)理煤巖體的原有強(qiáng)度、，阻止離層與滑動(dòng)。盡量保持節(jié)理煤巖體的原有強(qiáng)度、完整性。完整性。q 錨桿給圍巖施加壓應(yīng)力，改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)。對(duì)于受錨桿給圍巖施加壓應(yīng)力，改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)

34、。對(duì)于受拉區(qū)域，可抵消部分拉應(yīng)力，提高圍巖抗拉能力；對(duì)于拉區(qū)域，可抵消部分拉應(yīng)力，提高圍巖抗拉能力；對(duì)于受剪區(qū)域，通過壓應(yīng)力產(chǎn)生的摩擦力，提高圍巖的抗剪受剪區(qū)域，通過壓應(yīng)力產(chǎn)生的摩擦力，提高圍巖的抗剪能力。能力。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（二）（二） 高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（二）（二）高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論新汶多種錨桿新汶多種錨桿, ,巷道支護(hù)效果差，錨桿作用沒充分發(fā)揮：巷道支護(hù)效果差，錨桿作用沒充分發(fā)揮：q 錨桿預(yù)應(yīng)力小，仍

35、屬被動(dòng)支護(hù)，不能控制圍巖早期離層，錨桿預(yù)應(yīng)力小，仍屬被動(dòng)支護(hù)，不能控制圍巖早期離層，圍巖強(qiáng)度和整體性明顯降低，出現(xiàn)較大變形；圍巖強(qiáng)度和整體性明顯降低，出現(xiàn)較大變形；q 右旋螺紋鋼錨桿，錨固劑充填不密實(shí)，影響錨固效果。右旋螺紋鋼錨桿，錨固劑充填不密實(shí)，影響錨固效果。q 錨桿被拉斷或剪斷，錨桿強(qiáng)度偏低；錨桿被拉斷或剪斷，錨桿強(qiáng)度偏低；q 右旋螺紋鋼錨桿螺母為鑄造件，出現(xiàn)右旋螺紋鋼錨桿螺母為鑄造件，出現(xiàn)“退帽退帽”現(xiàn)象；現(xiàn)象；q 錨桿托梁、托盤強(qiáng)度不夠。構(gòu)件被剪斷、拉穿；錨桿托梁、托盤強(qiáng)度不夠。構(gòu)件被剪斷、拉穿；q 護(hù)表構(gòu)件（鋼帶、金屬網(wǎng)等）力學(xué)性能與錨桿強(qiáng)度匹配護(hù)表構(gòu)件（鋼帶、金屬網(wǎng)等）力學(xué)性能與

36、錨桿強(qiáng)度匹配性差，錨桿、錨索之間的圍巖鼓出、變形大。性差，錨桿、錨索之間的圍巖鼓出、變形大。 支護(hù)效果差，二次與多次支護(hù)的主要原因是支護(hù)系統(tǒng)的支護(hù)效果差，二次與多次支護(hù)的主要原因是支護(hù)系統(tǒng)的剛度低，被動(dòng)支護(hù)。剛度低，被動(dòng)支護(hù)。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（二）（二）高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論q理論分析、數(shù)值模擬與井下試驗(yàn)得出，提高錨理論分析、數(shù)值模擬與井下試驗(yàn)得出，提高錨桿支護(hù)系統(tǒng)的剛度非常重要。桿支護(hù)系統(tǒng)的剛度非常重要。q提高支護(hù)剛度的途徑主要有兩方面：一是給錨提高支護(hù)剛度的途徑主要有兩方面：一是給錨桿施加較大的預(yù)應(yīng)力，并通過

37、托板、鋼帶等構(gòu)桿施加較大的預(yù)應(yīng)力，并通過托板、鋼帶等構(gòu)件實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散；二是采用加長(zhǎng)錨固或全長(zhǎng)件實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散；二是采用加長(zhǎng)錨固或全長(zhǎng)錨固，使桿體對(duì)圍巖離層、錯(cuò)動(dòng)非常敏感，能錨固，使桿體對(duì)圍巖離層、錯(cuò)動(dòng)非常敏感，能及時(shí)抑制離層與錯(cuò)動(dòng)的產(chǎn)生。及時(shí)抑制離層與錯(cuò)動(dòng)的產(chǎn)生。q特別是錨桿預(yù)應(yīng)力支護(hù)系統(tǒng)中起關(guān)鍵性作用。特別是錨桿預(yù)應(yīng)力支護(hù)系統(tǒng)中起關(guān)鍵性作用。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（二）（二）高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論q 巷道開掘后，受掘進(jìn)面支撐，變形很小。安裝錨桿控制巷道開掘后，受掘進(jìn)面支撐，變形很小。安裝錨桿控制淺部離層滑動(dòng)。安裝越

38、及時(shí)，預(yù)應(yīng)力越大，錨固范圍內(nèi)淺部離層滑動(dòng)。安裝越及時(shí)，預(yù)應(yīng)力越大，錨固范圍內(nèi)巖層整體剛度越高，巖層處于壓縮狀態(tài)，不發(fā)生離層和巖層整體剛度越高，巖層處于壓縮狀態(tài)，不發(fā)生離層和彎曲等有害變形，完整性和整體強(qiáng)度得到保持。彎曲等有害變形，完整性和整體強(qiáng)度得到保持。q 沒有預(yù)應(yīng)力，只有當(dāng)巖層產(chǎn)生一定變形時(shí)錨桿才有載荷，沒有預(yù)應(yīng)力，只有當(dāng)巖層產(chǎn)生一定變形時(shí)錨桿才有載荷，顯然不能控制在這以前頂板巖層的離層和錯(cuò)動(dòng)，導(dǎo)致頂顯然不能控制在這以前頂板巖層的離層和錯(cuò)動(dòng)，導(dǎo)致頂板從淺部向深部逐漸離層、破壞，失去完整性與穩(wěn)定性。板從淺部向深部逐漸離層、破壞，失去完整性與穩(wěn)定性。q 通過大幅度提高錨桿支護(hù)系統(tǒng)剛度與強(qiáng)度，特

39、別是預(yù)應(yīng)通過大幅度提高錨桿支護(hù)系統(tǒng)剛度與強(qiáng)度，特別是預(yù)應(yīng)力，可以有效抑制圍巖結(jié)構(gòu)面離層和彎曲變形，實(shí)現(xiàn)一力，可以有效抑制圍巖結(jié)構(gòu)面離層和彎曲變形，實(shí)現(xiàn)一次有效支護(hù)。次有效支護(hù)。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（二）（二）高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論-50002000-50000-50000-50000-20000-30000-10000-5000-10000-5000-10000-100000-5000-5000-5000-500002000200002000200000000000YXZXYZSZZ(Pa)500020000-500

40、0-10000-20000-30000-40000-50000-60000-70000Frame 001 28 Nov 2006 FLAC3D to Tecplot 10預(yù)緊力預(yù)緊力20kN20kN-500010000-10000-200000-280000-70000-120000-60000-40000-1200000-10000-80000-40000-80000-120000-80000-60000-60000-70000-40000-60000-60000-40000-60000-80000-80000-80000-20000-20000-40000-70000-60000-7000

41、0-60000-60000-10000-20000-40000-40000-20000-20000-20000-1000000-100005000-50000-50005000-500010000-5000-5000-5000-50000500050000-5000-50005000000000YXZXYZSZZ(Pa)200001000050000-5000-10000-20000-40000-45000-50000-70000-80000-200000Frame 001 28 Nov 2006 FLAC3D to Tecplot 10預(yù)緊力預(yù)緊力100kN100kN三、深井巷道錨桿支護(hù)成套

42、技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（二）（二）高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論不同錨桿間距的應(yīng)力分布不同錨桿間距的應(yīng)力分布三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（二）（二）高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論無鋼帶無鋼帶有鋼帶有鋼帶YXZSZZ(Pa)200001000050000-5000-10000-20000-30000-40000-50000-60000-70000-80000-90000-100000-120000-140000-160000-180000-200000-220000-240000-26000

43、0-280000Frame 001 16 Dec 2006 FLAC3D to Tecplot 10XYZSZZ(Pa)200001000050000-5000-10000-20000-30000-40000-50000-60000-70000-80000-90000-100000-120000-140000-160000-180000-200000Frame 001 16 Dec 2006 FLAC3D to Tecplot 10YXZSZZ(Pa)200001000050000-5000-10000-20000-30000-40000-50000-60000-70000-80000-900

44、00-100000-120000-140000-160000-180000-200000-220000-240000-260000-280000Frame 001 16 Dec 2006 FLAC3D to Tecplot 10XYZSZZ(Pa)200001000050000-5000-10000-20000-30000-40000-50000-60000-70000-80000-90000-100000-120000-140000-160000-180000-200000Frame 001 16 Dec 2006 FLAC3D to Tecplot 10三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、

45、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（二）（二）高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論錨索周圍應(yīng)力分布錨索周圍應(yīng)力分布000000500001000020000-5000-5000-500010000500000100002000020000100002000010000-10000-1000020000-30000-40000-40000-20000-30000-40000-40000-40000-20000-30000-5000-30000-5000-5000-5000-5000-5000-5000-5000-5000-40000-40000-50000-10000-30000-

46、2000000-50000-30000-5000-200000-2000000-20000-100000-200000-100000-20000-2000000YXZXYZSZZ(Pa)50000-5000-10000-20000-30000-40000-50000-60000-80000-100000-200000-300000-400000-500000Frame 001 28 Nov 2006 FLAC3D to Tecplot 10三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（二）（二）高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論-5000-5000-2

47、0000-5000-5000-40000-3000010000-50000-100005000-50005000-30000-60000-20000-25000-80000-80000-50000-60000-25000-100000-80000-50000-1000000-60000-10000-80000-2000-40000-50000-40000-100000-40000-10000-50000-80000-50000-40000-30000-5000-60000-60000-60000-25000-50000-5000-10000-25000-20000-5000-30000-300

48、00-10000-25000-25000-25000-10000-25000-30000-25000-10000-5000-10000-25000-30000-25000-10000-20000-10000-10000-5000-2000-5000-5000-5000-2000-2000050000-5000-20005000100005000100005000-200050000000YXZXYZSZZ(Pa)0-2000-5000-10000-20000-30000-40000-50000-60000-80000-100000-200000-300000-400000-500000-600

49、000-700000-800000Frame 001 28 Nov 2006 FLAC3D to Tecplot 10錨索周圍應(yīng)力分布錨索周圍應(yīng)力分布三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（二）（二）高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論新汶深部巷道高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力錨桿支護(hù)理論：新汶深部巷道高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力錨桿支護(hù)理論：q 錨桿作用控制錨固區(qū)圍巖離層、滑動(dòng)、裂隙張開、新裂錨桿作用控制錨固區(qū)圍巖離層、滑動(dòng)、裂隙張開、新裂紋產(chǎn)生等擴(kuò)容變形與破壞，盡量使圍巖處于受壓狀態(tài)，紋產(chǎn)生等擴(kuò)容變形與破壞，盡量使圍巖處于受壓狀態(tài)，抑制圍巖彎曲變形、拉伸與剪切破壞，最大限度

50、地保持抑制圍巖彎曲變形、拉伸與剪切破壞，最大限度地保持錨固區(qū)圍巖完整性，減小錨固區(qū)圍巖整體強(qiáng)度的降低。錨固區(qū)圍巖完整性，減小錨固區(qū)圍巖整體強(qiáng)度的降低。q 在錨固區(qū)形成剛度大的次生承載結(jié)構(gòu)，阻止錨固區(qū)外巖在錨固區(qū)形成剛度大的次生承載結(jié)構(gòu)，阻止錨固區(qū)外巖層產(chǎn)生離層，同時(shí)改善圍巖深部的應(yīng)力分布狀態(tài)。層產(chǎn)生離層，同時(shí)改善圍巖深部的應(yīng)力分布狀態(tài)。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（二）（二）高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論q 錨桿支護(hù)剛度十分重要，預(yù)應(yīng)力起決定性作用。根據(jù)巷錨桿支護(hù)剛度十分重要，預(yù)應(yīng)力起決定性作用。根據(jù)巷道條件確定合理預(yù)應(yīng)力是支護(hù)設(shè)計(jì)

51、的關(guān)鍵。較高預(yù)應(yīng)力道條件確定合理預(yù)應(yīng)力是支護(hù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。較高預(yù)應(yīng)力要求錨桿具有較高強(qiáng)度。要求錨桿具有較高強(qiáng)度。q 錨桿預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散同樣重要。單根錨桿預(yù)應(yīng)力作用范圍有錨桿預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散同樣重要。單根錨桿預(yù)應(yīng)力作用范圍有限，必須通過托板、鋼帶和金屬網(wǎng)等構(gòu)件將預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散限，必須通過托板、鋼帶和金屬網(wǎng)等構(gòu)件將預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散到離錨桿更遠(yuǎn)圍巖中。到離錨桿更遠(yuǎn)圍巖中。q 鋼帶、金屬網(wǎng)等構(gòu)件在預(yù)應(yīng)力支護(hù)系統(tǒng)中發(fā)揮極其重要鋼帶、金屬網(wǎng)等構(gòu)件在預(yù)應(yīng)力支護(hù)系統(tǒng)中發(fā)揮極其重要的作用。的作用。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（二）（二）高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論次生承

52、載層q 錨索作用：一將錨桿形錨索作用：一將錨桿形成的次生承載結(jié)構(gòu)與深部成的次生承載結(jié)構(gòu)與深部圍巖相連，二是擠緊和壓圍巖相連，二是擠緊和壓密巖層層理節(jié)理，增加不密巖層層理節(jié)理，增加不連續(xù)面抗剪力，提高圍巖連續(xù)面抗剪力，提高圍巖的整體強(qiáng)度。的整體強(qiáng)度。q 新汶深部巷道采用高預(yù)新汶深部巷道采用高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿支護(hù)，盡量應(yīng)力強(qiáng)力錨桿支護(hù)，盡量實(shí)現(xiàn)一次支護(hù)有效控制圍實(shí)現(xiàn)一次支護(hù)有效控制圍巖變形，避免二次支護(hù)。巖變形，避免二次支護(hù)。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法q 確定支護(hù)形式與參數(shù)的原則確定支護(hù)形式與參數(shù)的原則u一次支

53、護(hù)原則一次支護(hù)原則 u高預(yù)應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散原則高預(yù)應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散原則u“三高一低三高一低”原則：高強(qiáng)度、高剛度、高可靠性，低密度。原則：高強(qiáng)度、高剛度、高可靠性，低密度。u臨界支護(hù)剛度和強(qiáng)度原則，不能低于臨界值；臨界支護(hù)剛度和強(qiáng)度原則，不能低于臨界值；u 相互匹配原則；相互匹配原則； u 可操作性原則；可操作性原則；u 經(jīng)濟(jì)合理原則經(jīng)濟(jì)合理原則三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)法動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)法q 地質(zhì)力學(xué)評(píng)估；地質(zhì)力學(xué)評(píng)估；q 初始設(shè)計(jì)；初始設(shè)計(jì)；q 井下監(jiān)測(cè)和信息反饋；井下監(jiān)測(cè)和信息反饋；q 修正

54、初始設(shè)計(jì)；修正初始設(shè)計(jì)；q 日常監(jiān)測(cè)（頂板離層錨桿受力）日常監(jiān)測(cè)（頂板離層錨桿受力）三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法初始設(shè)計(jì)初始設(shè)計(jì)q 采用大型數(shù)值計(jì)算軟件采用大型數(shù)值計(jì)算軟件FLAC、UDECq 多方案比較，得最優(yōu)初始設(shè)計(jì)多方案比較，得最優(yōu)初始設(shè)計(jì)q 合理性，合理反映圍巖支護(hù)關(guān)系合理性，合理反映圍巖支護(hù)關(guān)系q 全面性，更多地考慮影響因素全面性，更多地考慮影響因素q 快速性，進(jìn)行多方案快速比較快速性，進(jìn)行多方案快速比較q 可視性，結(jié)果以優(yōu)越圖形顯示可視性，結(jié)果以優(yōu)越圖形顯示三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深

55、井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法強(qiáng)力錨桿支護(hù)強(qiáng)力錨桿支護(hù) 普通錨桿支護(hù)（巖巷）普通錨桿支護(hù)（巖巷）三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法強(qiáng)力錨桿支護(hù)強(qiáng)力錨桿支護(hù) 普通錨桿支護(hù)（煤巷）普通錨桿支護(hù)（煤巷）三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法5m5m煤柱煤柱 15m15m煤柱（煤巷）煤柱（煤巷）三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法（三）深部巷道

56、支護(hù)設(shè)計(jì)方法q 預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力-錨桿關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)支護(hù)效果起決定性作用。錨桿關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)支護(hù)效果起決定性作用。q 很多礦區(qū)沒有認(rèn)識(shí)到預(yù)應(yīng)力重要性，且施工機(jī)具不能很多礦區(qū)沒有認(rèn)識(shí)到預(yù)應(yīng)力重要性，且施工機(jī)具不能提供較大預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力普遍低，一般預(yù)緊力矩為提供較大預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力普遍低，一般預(yù)緊力矩為100-150N.m，預(yù)應(yīng)力為，預(yù)應(yīng)力為15-20kN，被動(dòng)支護(hù)。，被動(dòng)支護(hù)。q 預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)原則是控制圍巖不發(fā)生明顯的離層和滑動(dòng)。預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)原則是控制圍巖不發(fā)生明顯的離層和滑動(dòng)。如果選擇合理的預(yù)應(yīng)力值，能夠?qū)崿F(xiàn)。如果選擇合理的預(yù)應(yīng)力值，能夠?qū)崿F(xiàn)。q 根據(jù)我國(guó)巷道條件，確定錨桿預(yù)應(yīng)力為桿體屈服載荷根據(jù)我國(guó)巷道條

57、件，確定錨桿預(yù)應(yīng)力為桿體屈服載荷的的30-50%。對(duì)于。對(duì)于HRB600、直徑、直徑25mm的強(qiáng)力錨桿，預(yù)的強(qiáng)力錨桿，預(yù)應(yīng)力的取值范圍為應(yīng)力的取值范圍為90-150kN。q 錨桿直徑、長(zhǎng)度越大，桿體材質(zhì)強(qiáng)度越高，要求的預(yù)錨桿直徑、長(zhǎng)度越大，桿體材質(zhì)強(qiáng)度越高，要求的預(yù)應(yīng)力越高。應(yīng)力越高。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法q預(yù)緊力與螺母安裝扭矩之間的關(guān)系預(yù)緊力與螺母安裝扭矩之間的關(guān)系 P0=kMq預(yù)緊力與螺母扭矩成正比，同時(shí)取決于系數(shù)預(yù)緊力與螺母扭矩成正比，同時(shí)取決于系數(shù)k。q影響影響k值的關(guān)鍵因素：值的關(guān)鍵因素：u

58、螺母與螺紋段間摩擦系數(shù)，越大，螺母與螺紋段間摩擦系數(shù)，越大，k值越小；值越小；u螺母、墊圈端面間摩擦系數(shù)，越小，螺母、墊圈端面間摩擦系數(shù)，越小，k值越大；值越大；u錨桿直徑，錨桿越粗，錨桿直徑，錨桿越粗，k值越小。值越小。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法提高預(yù)應(yīng)力途徑：提高螺母扭矩提高預(yù)應(yīng)力途徑：提高螺母扭矩M；提高轉(zhuǎn)換系數(shù)；提高轉(zhuǎn)換系數(shù)k。q 提高螺母安裝扭矩提高螺母安裝扭矩Mu螺母安裝扭矩由錨桿機(jī)具輸出扭矩決定，影響預(yù)緊力螺母安裝扭矩由錨桿機(jī)具輸出扭矩決定，影響預(yù)緊力關(guān)鍵因素。關(guān)鍵因素。u美國(guó)等采用錨桿臺(tái)車

59、、掘錨機(jī)組。鉆機(jī)扭矩大，美國(guó)等采用錨桿臺(tái)車、掘錨機(jī)組。鉆機(jī)扭矩大，400-500Nm，保證錨桿高預(yù)緊力。，保證錨桿高預(yù)緊力。u國(guó)內(nèi)采用單體錨桿鉆機(jī)，輸出扭矩國(guó)內(nèi)采用單體錨桿鉆機(jī)，輸出扭矩100-150N.m，頂推，頂推力力10kN，無法實(shí)現(xiàn)錨桿高預(yù)緊力。，無法實(shí)現(xiàn)錨桿高預(yù)緊力。u采用專門高扭矩螺母擰緊設(shè)備，但增加一道工序；引采用專門高扭矩螺母擰緊設(shè)備，但增加一道工序；引進(jìn)、開發(fā)錨桿臺(tái)車和掘錨聯(lián)合機(jī)組。進(jìn)、開發(fā)錨桿臺(tái)車和掘錨聯(lián)合機(jī)組。三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容三、深井巷道錨桿支護(hù)成套技術(shù)內(nèi)容（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法（三）深部巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法q 提高預(yù)緊力與螺母扭矩的轉(zhuǎn)換系數(shù)提高預(yù)緊力與螺

60、母扭矩的轉(zhuǎn)換系數(shù)k ku降低螺母與錨桿螺紋段間摩擦系數(shù)；降低螺母與錨桿螺紋段間摩擦系數(shù)； 提高螺紋加工精度等級(jí)，減少摩擦阻力和摩擦扭矩；提高螺紋加工精度等級(jí)，減少摩擦阻力和摩擦扭矩；采用油脂對(duì)螺紋部進(jìn)行潤(rùn)滑，減少摩擦阻力。采用油脂對(duì)螺紋部進(jìn)行潤(rùn)滑，減少摩擦阻力。u減小螺母、墊圈端面間摩擦系數(shù)。減小螺母、墊圈端面間摩擦系數(shù)。 采用高效減摩副，減少螺母、墊圈和托盤之間的摩擦采用高效減摩副，減少螺母、墊圈和托盤之間的摩擦阻力和摩擦扭矩。在螺母與托板之間加金屬墊圈和塑阻力和摩擦扭矩。在螺母與托板之間加金屬墊圈和塑料墊圈，可減少摩擦阻力，而且塑料減摩墊圈的材質(zhì)料墊圈，可減少摩擦阻力，而且塑料減摩墊圈的材