1、整體耦合高位讓均壓錨網支護技術整體耦合高位讓均壓錨網支護技術整體耦合高位讓均壓錨網支護技術整體耦合高位讓均壓錨網支護技術王亞杰王亞杰(博士博士)捷馬公司美國總部副總裁捷馬公司美國總部副總裁捷馬捷馬(濟寧濟寧)礦山支護產品有限公司總經理礦山支護產品有限公司總經理目錄目錄1.支護現狀支護現狀2.深井巷道整體耦合讓均壓支護理念深井巷道整體耦合讓均壓支護理念3.綜合耦合讓均壓支護技術的實踐綜合耦合讓均壓支護技術的實踐4. 結論結論錨網支護理論和實踐現狀錨網支護理論和實踐現狀v錨網支護理念錨網支護理念組合梁組合梁平衡拱平衡拱松散破碎圈松散破碎圈摩爾摩爾-庫倫加固理論：粘結力，內摩擦角，改變應力狀態（庫倫

2、加固理論：粘結力，內摩擦角，改變應力狀態（2-3）v應用和存在的問題應用和存在的問題只注重錨桿長度只注重錨桿長度強度問題強度問題安裝載荷幾乎被忽略安裝載荷幾乎被忽略圍巖變形和錨桿錨索變形耦合匹配問題圍巖變形和錨桿錨索變形耦合匹配問題錨桿錨索耦合變形匹配問題錨桿錨索耦合變形匹配問題沖擊破壞：動壓問題沖擊破壞：動壓問題錨網支護理論和實踐現狀錨網支護理論和實踐現狀v深井高應力深井高應力采深大采深大采高大采高大煤層具有沖擊性煤層具有沖擊性順槽煤柱設計順槽煤柱設計-小煤柱設計小煤柱設計v問題問題巷道支護效果差，圍巖變形量大，圍巖變形呈流變狀態。錨桿從安巷道支護效果差，圍巖變形量大，圍巖變形呈流變狀態。錨

3、桿從安裝到巷道變形破壞受力小，無破斷現象，錨桿隨圍巖變形而整體外裝到巷道變形破壞受力小，無破斷現象，錨桿隨圍巖變形而整體外移。需要經過多次翻修，嚴重時返修后采取注漿措施和重新架設金移。需要經過多次翻修，嚴重時返修后采取注漿措施和重新架設金屬屬U-型鋼棚子。型鋼棚子。U-型鋼從型鋼從U-29加大到加大到U-36，但仍然很難支護住頂板。，但仍然很難支護住頂板。圍巖變形破壞嚴重，支護產品受力大，破斷嚴重。需要補打大量錨圍巖變形破壞嚴重，支護產品受力大，破斷嚴重。需要補打大量錨桿進行巷道維修。桿進行巷道維修。錨索大量破斷導致圍巖破壞嚴重，變形量大，甚至冒頂。錨索大量破斷導致圍巖破壞嚴重，變形量大，甚至

4、冒頂。沖擊破壞：在有沖擊地壓的礦井，瞬時沖擊導致支護系統破壞造成沖擊破壞：在有沖擊地壓的礦井，瞬時沖擊導致支護系統破壞造成圍巖處于無支護狀態，圍巖發生整體位移甚至冒頂。圍巖處于無支護狀態，圍巖發生整體位移甚至冒頂。支護現狀支護現狀v支護理念支護理念二次支護：二次支護：提高支護強度提高支護強度v錨桿的直徑：錨桿的直徑：20mm-25mm,v鋼材：鋼材：235Mpa-600Mpa。v單根錨桿的承載能力：單根錨桿的承載能力：40噸。噸。v錨索的直徑：錨索的直徑：15mm-25mm. v錨索承載能力：錨索承載能力：27噸噸-60噸。噸。v每米巷道的支護強度：超過每米巷道的支護強度：超過500噸噸. 整

5、體耦合讓均壓支護理念整體耦合讓均壓支護理念深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念v耦合讓壓概念耦合讓壓概念v整體耦合讓均壓設計理念整體耦合讓均壓設計理念v整體耦合讓均壓參數和確定方整體耦合讓均壓參數和確定方法法深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念v耦合讓壓概念耦合讓壓概念定義：定義：在保證圍巖穩定的前提下，采用高安裝應力控制圍巖早期變形在保證圍巖穩定的前提下，采用高安裝應力控制圍巖早期變形的離層。高位控制讓壓允許圍巖有一定變形達到支護體和圍巖的離層。高位控制讓壓允許圍巖有一定變形達到支護體和圍巖間應力耦合，變形耦合。從而實現用較小的支護強度取得較好間應力耦合，變形

6、耦合。從而實現用較小的支護強度取得較好的支護效果。的支護效果。耦合讓壓基本點：耦合讓壓基本點：v安裝載荷安裝載荷 v圍巖應力圍巖應力-支護體載荷耦合支護體載荷耦合v圍巖變形圍巖變形-支護體變形能力耦合支護體變形能力耦合v圍巖表面位移滿足圍巖穩定性要求圍巖表面位移滿足圍巖穩定性要求深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念v整體耦合讓均壓設計理念整體耦合讓均壓設計理念整體耦合讓均壓定義：整體耦合讓均壓定義：個體支護體和圍巖間的耦合（讓個體支護體和圍巖間的耦合（讓壓），支護體和支護體之間的耦合（均壓）壓），支護體和支護體之間的耦合（均壓） 整體耦合讓均壓內容整體耦合讓均壓內容v錨桿系統和

7、圍巖耦合錨桿系統和圍巖耦合v錨索系統和圍巖耦合錨索系統和圍巖耦合v錨桿間的耦合均壓錨桿間的耦合均壓v錨桿和錨索的耦合均壓分配錨桿和錨索的耦合均壓分配延伸率：錨桿的延伸率遠大于錨索的延伸率延伸率：錨桿的延伸率遠大于錨索的延伸率承載能力：錨桿的承載能力遠小于錨索的承載能力承載能力：錨桿的承載能力遠小于錨索的承載能力支護范圍：錨索長度一般來說大于錨桿長度。支護范圍：錨索長度一般來說大于錨桿長度。深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念v整體耦合讓均壓參數和確定方法整體耦合讓均壓參數和確定方法安裝載荷安裝載荷v作用作用壓實浮巖，浮煤，金屬網，鋼帶壓實浮巖，浮煤，金屬網，鋼帶防止頂板離層防止

8、頂板離層減少消除拉應力區減少消除拉應力區加固梁（拱）效應加固梁（拱）效應v大小和范圍大小和范圍巖石巷道巖石巷道4噸噸全煤巷道全煤巷道4-8噸噸深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念v整體耦合讓均壓參數和確定方法整體耦合讓均壓參數和確定方法最小支護強度（應力載荷耦合）和最小延伸最小支護強度（應力載荷耦合）和最小延伸長度（變形耦合）長度（變形耦合）v耦合工況點耦合工況點支護體和圍巖間的耦合支護體和圍巖間的耦合v目前錨桿的工作狀態和存在的問題目前錨桿的工作狀態和存在的問題v耦合讓均壓錨桿耦合讓均壓錨桿0501001502002503003504004505000501001502002

9、50300頂板位移(mm)支護強度(t/m)圍巖應力和變形特性曲線錨桿支護系統的特性曲線ABC深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念050100150200250300350400450500050100150200250300頂板位移(mm)支護強度(t/m)圍巖應力和變形特性曲線ABC普通高強高強讓壓均壓工況點深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念v整體耦合讓均壓參數和確定方法整體耦合讓均壓參數和確定方法最小支護強度（應力載荷耦合）和最小延伸最小支護強度（應力載荷耦合）和最小延伸長度（變形耦合）長度（變形耦合）

10、v耦合工況點耦合工況點支護體和圍巖間的耦合支護體和圍巖間的耦合v目前錨桿的工作狀態和存在的問題目前錨桿的工作狀態和存在的問題v耦合讓均壓錨桿耦合讓均壓錨桿耦合讓壓元件的參數和確定耦合讓壓元件的參數和確定v耦合讓均壓點耦合讓均壓點v最大耦合讓均壓讓壓距離最大耦合讓均壓讓壓距離v耦合讓均壓穩定性耦合讓均壓穩定性深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念050100150200250300350400450500050100150200250300頂板位移(mm)支護強度(t/m)圍巖應力和變形特性曲線ABC普通高強高強讓壓均壓工況點深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念05

11、0100150200250300350400450500050100150200250300頂板位移(mm)支護強度(t/m)圍巖應力和變形特性曲線ABC普通高強高強讓壓均壓工況點深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念v整體耦合讓均壓參數和確定方法整體耦合讓均壓參數和確定方法最小支護強度（應力載荷耦合）和最小延伸最小支護強度（應力載荷耦合）和最小延伸長度（變形耦合）長度（變形耦合）v耦合工況點耦合工況點支護體和圍巖間的耦合支護體和圍巖間的耦合v目前錨桿的工作狀態和存在的問題目前錨桿的工作狀態和存在的問題v耦合讓均壓錨桿耦合讓均壓錨桿耦合讓壓元件的參數和確定耦合讓壓元件的參數和確定

12、v耦合讓均壓點耦合讓均壓點v最大耦合讓均壓讓壓距離最大耦合讓均壓讓壓距離v耦合讓均壓穩定性耦合讓均壓穩定性支護體間的耦合支護體間的耦合深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念v整體耦合讓均壓參數和確定方法整體耦合讓均壓參數和確定方法支護體間的耦合支護體間的耦合v錨桿間耦合均壓錨桿間耦合均壓v錨桿錨桿-錨索間耦合均壓錨索間耦合均壓深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念v整體耦合讓均壓參數和確定方法整體耦合讓均壓參數和確定方法支護體間的耦合支護體間的耦合v錨桿間耦合均壓錨桿間耦合均壓v錨桿錨桿-錨索間耦合均壓錨索間耦合均壓實驗室拉拔實驗室拉拔現場實際應用出現的情況現場實際

13、應用出現的情況深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念v整體耦合讓均壓參數和確定方法整體耦合讓均壓參數和確定方法深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念v整體耦合讓均壓參數和確定方法整體耦合讓均壓參數和確定方法深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念v整體耦合讓均壓參數和確定方法整體耦合讓均壓參數和確定方法深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念v整體耦合讓均壓參數和確定方法整體耦合讓均壓參數和確定方法支護體間的耦合支護體間的耦合v錨桿間耦合均壓錨桿間耦合均壓v錨桿錨桿-錨索間耦合均壓錨索間耦合均壓實驗室拉拔實驗室拉拔現場實際應用出現的情況現場實

14、際應用出現的情況耦合讓均壓錨索耦合讓均壓錨索-錨桿錨索耦合錨桿錨索耦合深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念v整體耦合讓均壓參數和確定方法整體耦合讓均壓參數和確定方法深井巷道整體耦合讓均壓理念深井巷道整體耦合讓均壓理念v整體耦合讓均壓參數和確定方法整體耦合讓均壓參數和確定方法綜合耦合讓均壓支護技術的實踐綜合耦合讓均壓支護技術的實踐v安裝載荷安裝載荷v作用作用壓實浮巖，浮煤，金屬網，鋼帶壓實浮巖，浮煤，金屬網，鋼帶防止頂板離層防止頂板離層減少消除拉應力區減少消除拉應力區加固梁（拱）效應加固梁（拱）效應v大小和范圍大小和范圍巖石巷道巖石巷道4噸噸全煤巷道全煤巷道4-8噸噸v實現實現v

15、檢測檢測綜合耦合讓均壓支護技術的實踐綜合耦合讓均壓支護技術的實踐v安裝載荷安裝載荷v作用作用壓實浮巖，浮煤，金屬網，鋼帶壓實浮巖，浮煤，金屬網，鋼帶防止頂板離層防止頂板離層減少消除拉應力區減少消除拉應力區加固梁（拱）效應加固梁（拱）效應v大小和范圍大小和范圍巖石巷道巖石巷道4噸噸全煤巷道全煤巷道4-8噸噸v實現實現v檢測檢測綜合耦合讓均壓支護技術的實踐綜合耦合讓均壓支護技術的實踐v表面支護表面支護 綜合耦合讓均壓支護技術的實踐綜合耦合讓均壓支護技術的實踐v產品配套和質量產品配套和質量 綜合耦合讓均壓支護技術的實踐綜合耦合讓均壓支護技術的實踐v讓均壓耦合裝置和參數讓均壓耦合裝置和參數設計質量穩定

16、性 支護系統耦合讓均壓工況點的設計支護系統耦合讓均壓工況點的設計v耦合高位讓均壓工況點的概念耦合高位讓均壓工況點的概念v耦合高位讓均壓工況點耦合高位讓均壓工況點v錨桿（索）的安裝載荷，支護系統的支護錨桿（索）的安裝載荷，支護系統的支護強度，圍巖表面變形大小（支護系統協調強度，圍巖表面變形大小（支護系統協調變形量），錨桿（索）的長度是相互關聯變形量），錨桿（索）的長度是相互關聯的參數。任何一個參數的變化都會引起其的參數。任何一個參數的變化都會引起其他參數的變化。巷道支護的效果是這四個他參數的變化。巷道支護的效果是這四個參數的函數。這四個支護參數的統稱定義參數的函數。這四個支護參數的統稱定義為耦合

17、高位讓均壓工況點。為耦合高位讓均壓工況點。v動態耦合高位讓均壓工況點動態耦合高位讓均壓工況點v極限耦合高位讓均壓工況點極限耦合高位讓均壓工況點支護系統耦合讓均壓工況點的設計支護系統耦合讓均壓工況點的設計v圍巖破壞變形和應力圍巖破壞變形和應力v彈性變形和彈性支護彈性變形和彈性支護v彈塑性變形和彈塑性支護彈塑性變形和彈塑性支護支護系統耦合讓均壓工況點的設計支護系統耦合讓均壓工況點的設計v彈性變形和彈性支護彈性變形和彈性支護v計算埋藏深度在400v計算埋藏深度達到600米v計算埋藏深度達到800米v計算埋藏深度達到1000米 cos )sin1 (cpza支護系統耦合讓均壓工況點的設計支護系統耦合讓

18、均壓工況點的設計v彈塑性支護設計準則和彈塑性設計彈塑性支護設計準則和彈塑性設計v圍巖松散區和塑性區圍巖松散區和塑性區v無支護圍巖塑性區和松散區的確定無支護圍巖塑性區和松散區的確定sin2sin100cotcot)sin1 (ccrRzsin2sin10sin11 RR支護系統耦合讓均壓工況點的設計支護系統耦合讓均壓工況點的設計v有支護圍巖塑性區和松散區的確定有支護圍巖塑性區和松散區的確定sin1sin200a cot cos )sin1 ( cot Rrcccpzsin2sin10sin11 RR支護系統耦合讓均壓工況點的設計支護系統耦合讓均壓工況點的設計v有支護圍巖塑性區有支護圍巖塑性區支護系統耦合讓均壓