论文部分内容阅读
由于采面的开采，在采后形成冒落区，采场上覆岩层载荷全部作用在工作面前方的煤壁和采后冒落的岩体上，这样在工作面前方就形成了超前压力区。为保护作业人员和设备的安全，防止采面上下巷顶板由于超前压力冒落，必须采取超前支护。现在煤矿中最长用的超前支护方式就是单体支柱配铰接顶梁，随着煤矿开采深度的增加，矿压随之增大、对采掘工艺和技术的要求也有所提高。
0.概况
东山矿161综采队现回采西采区7#层，采高4.3米，上下巷宽4.2米，高4米。本煤层开采初期，上下巷均采用传统的4米单体支柱配铰接顶梁，距工作面10米内打双排，20米内打单排的超前支护，但经常出现折柱、断柱现像，并且整个超前支护过程，都必须由人工进行操作。由于支柱较长，重量较大，操作比较难。折柱、断柱就需要重新补打，不但造成人力、物力浪费，同时也影响安全，甚至出现安全事故。 我矿根据7#层采高较大，上下巷较高的实际情矿，对超前支护进行了改进，变被动支护为主动支护。即在掘进阶段就对采场上下巷打锚索加强支护，间排距均为2米。
1.锚索支护原理
锚索是采用有一定弯曲柔性的钢绞线通过预先钻出的钻孔以一定的方式锚固在围岩深部，外露端由工作锚通过压紧托盘对围岩进行加固补强的一种手段。作为一种新型有效的加固形式，锚索在巷道支护中占有重要地位。其特点是锚固深度大、承载能力高，将下部不稳定岩层锚固在上部的稳定的岩层中，可靠性较大；可施加预应力，主动支护围岩，因而可获得可靠的比较理想的支护加固效果，其加固范围、支护强度、可靠性是普通锚杆支护所无法比拟的。
锚索除具有普通锚杆的悬吊作用、组合梁作用、组合拱作用、楔固作用外，与普通锚杆不同的是对顶板进行深部锚固而产生强力悬吊作用。并且沿巷道纵轴线形成连续支撑点，以大预紧力减缓顶板变形扩张。
在采掘现场，对于围岩松动圈大，巷道围岩节理发育、顶板破碎及伪顶较厚等复杂顶板条件下的巷道支护，通过锚杆对松动圈内的围岩进行组合梁加固和锚索的补强支护，将其锚固到顶板深部。由于锚索支护给顶板的高预紧力和它的高承载能力，使顶板由锚杆支护形成的组合梁得到进一步加强，并将其牢固的悬吊在上部直接顶与老顶内。同时，这种加强锚杆支护所形成的组合梁对上部直接顶或老顶也进行了保护，阻止了他的下沉移动和松动扩展。使相邻的锚杆、锚索的作用力相互叠加，形成一个新岩梁。这个岩梁的厚度、刚度、层间抗剪强度成倍增加，使顶板压力通过巷道煤帮向煤体深部转移。改善巷道受力条件，使顶板得到有效控制，片帮问题也得到较好的解。
2.压力计算
R0=1/2×（a2+H2）0.5
=0.5×（4.2×4.2+4×4）0.5
=2.89m
Rp=R0（γ顶Z/（γ顶ZsinΦ+CcosΦ）0.5
=2.89×[2500×480÷（2500×480×0.707+4×0.707）]0.5
=3.437
Q顶=γ顶（Rp-H/2）
=2.5×（3.437-4÷2）
=4.2175
上下巷超前段顶板载荷：（动压影响一般取静压时的2～4倍，这里取3）
Q上、Q下=3×Q顶
=3×4.2175
=12.6525 顶板总压力：
单位长度支护承载顶板压力：
F顶=a×Q（kN）
=4.2×12.6525
=53.1405 进风锚网支护：
Pt=F/S
=F锚/a（kN/m2）
=53.1405÷4.2
=12.6525
式中：
γ顶—顶板岩石平均容重，kg/m3；
η—补强锚索支护效率，%；
Rp—塑性区半径，m；
Q顶—静压情况下顶板载荷，kN/m2；
Z—巷道埋藏深度，m；
R0—矩形巷道外接圆半径，m；
Φ—摩擦角，取45°；
C—粘结系数，取4；
H—巷道高度，m；
a—巷道宽度，m；
L—超前维护距离，m；
Q上、Q下—上、下巷超前段顶板载荷，kN/m2；
n补—补强锚索数，根；
N破—补强锚索的破断力，kN；
F—上下巷支护单位长度承载的顶板压力，kN；
Pt—上、下巷顶板载荷，kN/m2；
锚索的最大支撑力为260KN
锚索的密度可以利用下式计算：
n=Pt/260
=7.145/260=0.02748
式中：
n—锚索密度，根/m2
Pt—上下巷顶板载荷，KN/m2
n实=1
式中：
n实—实际支护密度，根/m2
n实>n，所以超前支护符合要求。
0.概况
东山矿161综采队现回采西采区7#层，采高4.3米，上下巷宽4.2米，高4米。本煤层开采初期，上下巷均采用传统的4米单体支柱配铰接顶梁，距工作面10米内打双排，20米内打单排的超前支护，但经常出现折柱、断柱现像，并且整个超前支护过程，都必须由人工进行操作。由于支柱较长，重量较大，操作比较难。折柱、断柱就需要重新补打，不但造成人力、物力浪费，同时也影响安全，甚至出现安全事故。 我矿根据7#层采高较大，上下巷较高的实际情矿，对超前支护进行了改进，变被动支护为主动支护。即在掘进阶段就对采场上下巷打锚索加强支护，间排距均为2米。
1.锚索支护原理
锚索是采用有一定弯曲柔性的钢绞线通过预先钻出的钻孔以一定的方式锚固在围岩深部，外露端由工作锚通过压紧托盘对围岩进行加固补强的一种手段。作为一种新型有效的加固形式，锚索在巷道支护中占有重要地位。其特点是锚固深度大、承载能力高，将下部不稳定岩层锚固在上部的稳定的岩层中，可靠性较大；可施加预应力，主动支护围岩，因而可获得可靠的比较理想的支护加固效果，其加固范围、支护强度、可靠性是普通锚杆支护所无法比拟的。
锚索除具有普通锚杆的悬吊作用、组合梁作用、组合拱作用、楔固作用外，与普通锚杆不同的是对顶板进行深部锚固而产生强力悬吊作用。并且沿巷道纵轴线形成连续支撑点，以大预紧力减缓顶板变形扩张。
在采掘现场，对于围岩松动圈大，巷道围岩节理发育、顶板破碎及伪顶较厚等复杂顶板条件下的巷道支护，通过锚杆对松动圈内的围岩进行组合梁加固和锚索的补强支护，将其锚固到顶板深部。由于锚索支护给顶板的高预紧力和它的高承载能力，使顶板由锚杆支护形成的组合梁得到进一步加强，并将其牢固的悬吊在上部直接顶与老顶内。同时，这种加强锚杆支护所形成的组合梁对上部直接顶或老顶也进行了保护，阻止了他的下沉移动和松动扩展。使相邻的锚杆、锚索的作用力相互叠加，形成一个新岩梁。这个岩梁的厚度、刚度、层间抗剪强度成倍增加，使顶板压力通过巷道煤帮向煤体深部转移。改善巷道受力条件，使顶板得到有效控制，片帮问题也得到较好的解。
2.压力计算
R0=1/2×（a2+H2）0.5
=0.5×（4.2×4.2+4×4）0.5
=2.89m
Rp=R0（γ顶Z/（γ顶ZsinΦ+CcosΦ）0.5
=2.89×[2500×480÷（2500×480×0.707+4×0.707）]0.5
=3.437
Q顶=γ顶（Rp-H/2）
=2.5×（3.437-4÷2）
=4.2175
上下巷超前段顶板载荷：（动压影响一般取静压时的2～4倍，这里取3）
Q上、Q下=3×Q顶
=3×4.2175
=12.6525 顶板总压力：
单位长度支护承载顶板压力：
F顶=a×Q（kN）
=4.2×12.6525
=53.1405 进风锚网支护：
Pt=F/S
=F锚/a（kN/m2）
=53.1405÷4.2
=12.6525
式中：
γ顶—顶板岩石平均容重，kg/m3；
η—补强锚索支护效率，%；
Rp—塑性区半径，m；
Q顶—静压情况下顶板载荷，kN/m2；
Z—巷道埋藏深度，m；
R0—矩形巷道外接圆半径，m；
Φ—摩擦角，取45°；
C—粘结系数，取4；
H—巷道高度，m；
a—巷道宽度，m；
L—超前维护距离，m；
Q上、Q下—上、下巷超前段顶板载荷，kN/m2；
n补—补强锚索数，根；
N破—补强锚索的破断力，kN；
F—上下巷支护单位长度承载的顶板压力，kN；
Pt—上、下巷顶板载荷，kN/m2；
锚索的最大支撑力为260KN
锚索的密度可以利用下式计算：
n=Pt/260
=7.145/260=0.02748
式中：
n—锚索密度，根/m2
Pt—上下巷顶板载荷，KN/m2
n实=1
式中：
n实—实际支护密度，根/m2
n实>n，所以超前支护符合要求。