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我国煤巷锚杆支护技术主要成果总结

概括起来,我国煤巷锚杆支护技术取得以下主要成果:


(1) 深化了对锚杆支护作用机理的认识。认为锚杆对巷道围岩强度、围岩结构与围岩应力都有不同程度的改善:煤岩体锚固后可提高其强度、弹性模量、凝聚力和内摩擦角等力学参数;锚杆可提高不连续面的强度,阻止不连续面产生移动与滑动,提高节理煤岩体的整体强度和完整性;锚杆给围岩施加一定的作用力,改善围岩应力状态。锚杆的本质作用在于阻止围岩出现张开裂隙和裂纹、结构面出现离层与滑动,最大限度地保持围岩的完整性,避免有害变形出现。高强度、高刚度锚杆组合支护系统得到广泛认可,不仅重视锚杆的强度,而且强调支护系统的刚度和整体效果,特别是锚杆预紧力的决定性作用和组合构件的重要性,使锚杆支护真正实现了主动、及时支护。


(2) 开发出巷道围岩地质力学快速测试系统,包括地应力测量装置、巷道围岩强度原位测定装置以及钻孔窥视仪,实现了井下巷道围岩地质力学参数的快速、经济、大面积测量。结合实验室煤岩物理力学性质试验,能够为巷道布置与支护设计提供比较全面、可靠的基础参数。


(3) 动态性、系统性、信息性的锚杆支护设计法得到普遍认可与应用。认为锚杆支护设计不是一次完成的,而是一个动态的、系统的过程,设计应充分利用每个过程中提供的信息,实时进行信息收集、信息分析与信息反馈。有限差分(FLAC)、有限元(ANSYS、ADINA等)、离散元(UDEC)等数值计算软件已广泛应用于锚杆支护设计,提高了设计的科学性、合理性与可靠性。有些单位还开发出适用于工程技术人员使用的煤巷锚杆支护设计软件,不仅提高了设计的合理性与可靠性,而且大大减轻了工程技术人员的设计工作量,提高了设计速度和质量。


(4) 开发出高强度树脂锚固锚杆支护系统,实现了煤矿巷道支护材料的跨越式发展。


①研制出锚杆专用钢材-左旋无纵筋螺纹钢,达到高强度和超高强度级别,并形成系列,力学性能达到了国外同类产品的水平。


②开发出经济型树脂锚固剂成套生产设备,能够生产超快速、快速、中速、慢速及双速等不同类型、不同规格的树脂锚固剂,满足锚杆支护的不同要求。


③设计出W型、M型钢带等组合构件,制订了钢带产品系列与技术标准。研制出矿用钢带轧制设备与生产工艺,使钢带强度、刚度有明显提高,断面形状和尺寸进一步优化。


④研制出多种形式的玻璃钢锚杆,无论是玻璃钢锚杆杆体加工工艺和力学性能,还是锚杆尾部结构均有明显改进与提高,为煤帮提供了可切割的支护方式。


⑤开发出小孔径树脂锚固预应力锚索。采用树脂药卷锚固,单体锚杆钻机施工,安装工序简单,施工速度大幅度提高。同时,开发了不同直径的锚索索体系列,适用不同的巷道条件。小孔径树脂锚固锚索为复杂困难巷道提供了有效、快速的加固手段。


(5) 经过不断改进、完善和提高,单体风动和液压锚杆钻机、手持式锚杆钻机的性能指标达到了国外同类产品的水平,并形成系列产品,基本满足了锚杆支护的要求,结束了锚杆钻机主要靠进口的历史。


(6) 立足我国煤矿现有的掘进装备,形成了一套综掘机配单体锚杆钻机的煤巷快速施工工艺。以扭矩螺母为控制元件的树脂锚杆快速安装系统,实现了搅拌树脂药卷、上托板、紧固螺母一体化。快速施工工艺使煤巷锚杆支护单进水平有了较大提高。有些矿区还引进了国外先进的连续采煤机配锚杆台车的施工工艺与设备,掘锚联合机组,大幅度提高了煤巷掘进速度。


(7) 研制出锚杆支护施工质量检测与矿压监测成套仪器。顶板离层指示仪、测力锚杆、锚杆(索)测力计和多点位移计等监测仪器,及矿压在线监测系统在井下得到推广应用,在判断支护设计的合理性、围岩的稳定性与巷道的安全性方面起到重要作用。


(8) 将锚固与注浆加固技术有机结合在一起,开发出多种形式的注浆锚杆、注浆锚索及钻锚注一体化锚杆。它兼有锚固与注浆加固功能,为破碎煤岩体等复杂困难条件提供了有效的加固手段。


(9) 有些矿区针对具体条件,制订了本矿区的煤巷锚杆支护技术规范,促进了煤巷锚杆支护技术的健康发展。


(10) 煤巷锚杆支护技术已在我国煤矿得到大面积推广应用,解决了大量巷道支护加固难题,取得巨大的技术经济效益与社会效益。


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