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宁夏回族自治区煤炭学会学术论文集:绿色矿山智慧矿山研究

时间:2023-10-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:图13 整体耦合让均压支护断面图2.3.3 整体耦合让均压支护现场应用情况根据现场施工情况观测,巷道内还没有出现断锚杆、锚索现象,现场施工比较方便,巷道成型好,顶板下沉、两帮收敛在可控范围内。

宁夏回族自治区煤炭学会学术论文集:绿色矿山智慧矿山研究

2.3.1 整体耦合让均压支护理论

整体耦合让均压支护是指在保证围岩掘进初期稳定的前提下,采用高安装应力控制围岩早期变形和离层。高位控制让压允许围岩有一定变形达到支护体和围岩间应力耦合,变形耦合,从而实现用较小的支护强度取得较好的支护效果。

2.3.2 整体耦合让均压支护设计

(1)耦合让均压锚杆结构如图11所示:其由阻尼让均压螺母,防阻垫圈及杆体组成。其中阻尼螺母是防冲让均压锚杆的重要组成部分之一。阻尼螺母的作用有:

图11 耦合让均压锚杆结构图

①锚杆安装时保证树脂搅拌均匀,在搅拌树脂时,阻尼足够大而不打开。

②搅拌树脂完毕后,树脂初凝,上紧螺母时,利用锚杆机的输出扭矩,阻尼必须很容易的打开。

③保证锚杆安装后,在给定的锚杆机输出扭矩的条件下,锚杆能获得最大的安装应力(预应力)。

(2)耦合让均压鸟窝锚索结构如图12所示。其主要由下列部件组成:钢绞线,锁具,耦合让均压装置,球垫圈,加强管,鸟窝,锁头保护套。

图12 耦合让均压鸟窝锚索结构图

(3)整体耦合支护参数及施工要求:

顶板锚杆:Φ22mm×2500mm,Q500矿用高强螺纹钢,耦合让均压应力显示螺母,150mm×150mm×10mm高强弧形托盘。

顶板短锚索:Φ17.8mm×4300mm;耦合让均压装置,鸟窝,200mm×200mm×10mm高强弧形托盘。

两帮锚杆:Φ20mm×2000mm。Q500矿用高强螺纹钢,应力显示螺母,150mm×150mm×10mm高强弧形托盘+300mm×300mm×4mm护帮托盘。

锚杆安装应力:顶板:4~6t;两帮:4t。

让压装置,顶板锚杆:最大让压距离30mm,让压点:15~17t。

顶板锚索:最大让压距离50mm,让压点:17~20t。

护表措施,顶板:钢筋网+W钢带。(www.xing528.com)

两帮:金属网+W钢带托盘。

顶板采用W钢带,顶板W钢带尺寸为4600mm×275mm×4mm。

锚索类型:整体耦合让均压鸟窝锚索。

锚索直径:21.80mm。

让压装置:最大让压距离35mm,让压点37~45t。

锚索长度:8300mm。

锚索托梁:2500mm,11#矿用工字钢加工制作(支护形式见图13)。

图13 整体耦合让均压支护断面图

2.3.3 整体耦合让均压支护现场应用情况

根据现场施工情况观测,巷道内还没有出现断锚杆、锚索现象,现场施工比较方便,巷道成型好,顶板下沉、两帮收敛在可控范围内。

2.3.4 整体耦合让均压支护技术要点

整体耦合让均压支护技术要点为锚杆系统和围岩耦合,锚索系统和围岩耦合,锚杆间的耦合均压,锚杆和锚索的耦合均压分配。

(1)锚杆系统和围岩耦合:锚杆支护系统的支护强度和变形性能必须与围岩耦合,以达到围岩的稳定平衡。

(2)锚索系统和围岩耦合:同样,锚索系统作为支护的一部分,其变形性能必须与围岩耦合,以达到围岩的稳定平衡。

(3)锚杆间的耦合:由于不同位置的锚杆所经受的位移和应力过程不同,其受力差别很大,这有可能引起受力大的锚杆首先破断,进而把其承载的力传替到邻近的锚杆造成锚杆顺序依次破断。

(4)锚杆和锚索的耦合:锚杆和锚索间的变形耦合也非常重要。从支护体本身来讲,锚杆和锚索存在着物理力学性质和几何尺寸的差别,这种差别如果在设计和使用过程中应用不当,会引起锚杆或锚索由于变形协调不好造成受力不均甚至破断。

2.3.5 改进支护参数后的支护效果

使用了高强支护参数后,巷道成型明显改观,巷道没有发生过片帮、冒顶事故。巷道顶板下沉,两帮收敛都在可控范围内。但在使用过程中发现300mm×300mm×16mm高强锰钢锚索托板对巷道顶帮控制效果不佳,易出现锚索之间掉包现象,单点锚索对巷道顶板整体控制效果差。为此,将单点锚索变更为锚索绗架,绗架梁采用11#矿用工字钢加工。单点锚索变更为锚索绗架后,巷道支护质量明显提高。

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