采場(chǎng)與支護(hù)設(shè)計(jì)思考題

1、第一章 緒論1. 采場(chǎng)與巷道支護(hù)的必要性？采場(chǎng)支護(hù)的必要性：采場(chǎng)支護(hù)的基本目的是要保證采場(chǎng)有足夠的工作空間。支護(hù)應(yīng)由采場(chǎng)上覆巖層運(yùn)動(dòng)規(guī)律來確定。巷道支護(hù)的必要性：巷道開挖后圍巖應(yīng)力重新分布，引起圍巖持續(xù)變形，如不及時(shí)支護(hù)，圍巖將出現(xiàn)破碎、離層及至失穩(wěn)、塌垮。巷道支護(hù)的目的是為了保證圍巖的穩(wěn)定性，使巷道在服務(wù)期間能夠保持良好的工作環(huán)境。2. 采場(chǎng)與巷道支護(hù)要求和支護(hù)效果的評(píng)價(jià)？要求：適宜的剛度要求即能頂?shù)米?，又能讓的下。支架支護(hù)力大小要合適要能護(hù)得住頂板。防止直接頂和老頂動(dòng)層,及直接頂下沉面破碎;天然破碎的頂板,要有較好的防護(hù)措施,防止頂板和采空區(qū)冒落矸石沖入工作面。 評(píng)價(jià)： 采場(chǎng)與巷道支護(hù)的根

2、本目的是保證采場(chǎng)與巷道有安全穩(wěn)定的工作空間。合理的支護(hù)除了要與采場(chǎng)和巷道工序要求匹配，應(yīng)滿足高產(chǎn)高效和煤巷掘進(jìn)的基本要求，合理的支護(hù)成本外，在圍巖控制方面尚有其特殊的要求。最大限度的預(yù)防頂板事故的發(fā)生。足量的工作空間保證，支護(hù)工作期間圍巖移近量可控維護(hù)良好的工作環(huán)境，保證對(duì)水、瓦斯的有效控制，有良好的通風(fēng)條件等。3長壁采煤工作面支護(hù)形式？ （1）單體支柱（架）支護(hù)（2）簡易支架支護(hù)（3）自移液壓支架支護(hù)4. 巷道支護(hù)的主要形式？ （1）被動(dòng)支護(hù)形式。包括各類木棚支架、鋼筋混凝土支架、金屬型鋼筋支架，料石碹、混凝土及鋼筋混凝土碹等。 （2）普通錨桿支護(hù)形式（主動(dòng)支護(hù)）。 （3）高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿和注

3、漿加固為主積極主動(dòng)加固形式。錨注支護(hù)。5. 采場(chǎng)與巷道支護(hù)設(shè)計(jì)的意義？ 略第二章 單體支架工作面支護(hù)1單體支架工作面支護(hù)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容；1） 頂板處理方法的選擇2） 合理支護(hù)方式的選擇3） 采場(chǎng)控頂距的選擇4） 支柱實(shí)際支撐能力評(píng)價(jià)5） 合理支護(hù)密度的計(jì)算6） 頂板事故的預(yù)測(cè)與防治2徐州礦務(wù)局張集礦第7501工作面單體支架工作支護(hù)設(shè)計(jì)？ 略第三章 液壓支架工作面支護(hù)設(shè)計(jì)1. 簡述掩護(hù)式（二柱）液壓支架的優(yōu)點(diǎn)？護(hù)能力強(qiáng)，頂梁相對(duì)較短，支護(hù)面積小，在相同工作阻力的條件下支護(hù)強(qiáng)度高。采用整體頂梁，結(jié)構(gòu)簡單可靠，頂梁前端支撐力大，有利于保持梁端頂板的完整性，減少由于超前壓力作用造成的片幫和冒頂。 與圍

4、巖的相互作用關(guān)系合理。兩柱受力均衡，攴架的支撐能力能充分發(fā)揮，避免了支撐掩護(hù)式支架前后排立柱受力不均衡現(xiàn)象的產(chǎn)生。操作單排立柱，移架速度快。平衡千斤頂具有調(diào)節(jié)支架頂梁合力作用點(diǎn)的功能，對(duì)頂板的適應(yīng)性強(qiáng)。支架的穩(wěn)定性優(yōu)于支撐掩護(hù)式支架支架的重量相對(duì)較輕。通過參數(shù)優(yōu)化，克服了平衡千斤頂?shù)木窒扌?，避免支架出現(xiàn)“高射炮”現(xiàn)象。通過増大工作阻力，提高支架支護(hù)能力和切頂能力，能適應(yīng)堅(jiān)硬頂板采用提底座裝置，克服支架易扎底問題，實(shí)現(xiàn)順利移架 如果采用電液控制，則對(duì)平衡千斤頂?shù)目刂聘欣?#160;2. 簡述液壓支架立柱形式類別？ 目前，液壓支架立柱主要有以下幾種形式： 單伸縮雙作用立柱單伸縮雙作用

5、帶機(jī)械加長桿立柱雙伸縮雙作用立柱3. 畫出四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架結(jié)構(gòu)圖，并說明支架主要的結(jié)構(gòu)名稱 四柱支撐掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架結(jié)構(gòu)圖主要結(jié)構(gòu)包括：頂梁、掩護(hù)梁、放煤板、立柱、底座、推移千斤頂?shù)取?液壓支架額定工作阻力和實(shí)際工作阻力的定義？ 額定工作阻力支架設(shè)計(jì)時(shí)，由立柱缸徑和安全閥開啟壓力以及立柱數(shù)量決定的支架對(duì)頂板的最大支撐能力，即各個(gè)立柱的支撐能力之和。 實(shí)際工作阻力支架在采煤工作面實(shí)際使用過程中對(duì)頂板的支撐能力。同樣，它是立柱實(shí)際工作阻力之和。5.綜采工作面支護(hù)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容？ 主要包括工作面內(nèi)支護(hù)、工作面超前支護(hù)。第四章 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)理論和煤巷錨桿支護(hù)參數(shù)1、錨桿支護(hù)的定

6、義？錨桿支護(hù)是以錨桿為基本支護(hù)形式的支護(hù)方式。2.最大水平應(yīng)力理論指出巷道頂?shù)装宓姆€(wěn)定性與水平應(yīng)力方向的關(guān)系？巷道頂?shù)装宓姆€(wěn)定性主要受水平應(yīng)力的影響，且有三個(gè)特點(diǎn)：(1)與最大水平應(yīng)力平行的巷道受水平應(yīng)力影響最小，頂?shù)装宸€(wěn)定性最好；(2)與最大水平應(yīng)力呈銳角相交的巷道，其頂?shù)装遄冃纹茐钠蛳锏滥骋粠停?3)與最大水平應(yīng)力垂直的巷道，頂?shù)装宸€(wěn)定性最差，如圖4.5所示。3.巷道錨桿支護(hù)圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論要點(diǎn)？錨桿的作用原理和加固圍巖實(shí)質(zhì)的要點(diǎn)理論是： (1)巷道錨桿支護(hù)的實(shí)質(zhì)是錨桿和錨固區(qū)域的巖體相互作用而組成錨固體，形成統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)； (2)巷道錨桿支護(hù)可以提高錨固體的力學(xué)參數(shù)，包括錨固體破壞前

7、和破壞后的力學(xué)參數(shù)(E、C、)，改善被錨固巖體的力學(xué)性能；(3)巷道圍巖存在破碎區(qū)、塑性區(qū)、彈性區(qū)，錨桿錨固區(qū)域內(nèi)巖體的峰值強(qiáng)度或峰后強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度均能得到強(qiáng)化； (4)巷道錨桿支護(hù)可改變圍巖的應(yīng)力狀態(tài)、增加圍壓，從而提高圍巖的承載能力、改善巷道的支護(hù)狀況； (5)巷道圍巖錨固體強(qiáng)度提高以后，可減小巷道周圍破碎區(qū)、塑性區(qū)的范圍和巷道的表面位移，控制圍巖破碎區(qū)、塑性區(qū)的發(fā)展，從而有利于保持巷道圍巖的穩(wěn)定。4.錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)工程類比法的定義？工程類比法是建立在已有工程設(shè)計(jì)和大量工程實(shí)踐成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在圍巖條件、施工條件及各種影響因素基本一致的情況下，根據(jù)類似條件的已有經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行待建工程錨桿支護(hù)類

8、型和參數(shù)設(shè)計(jì)。 這種設(shè)計(jì)方法不是簡單照搬，而是首先應(yīng)搞清楚待建巷道的地質(zhì)條件與圍巖物理力學(xué)參數(shù)，科學(xué)地進(jìn)行圍巖分類的情況下，然后再針對(duì)不同的圍巖類別，根據(jù)巷道生產(chǎn)地質(zhì)條件確定錨桿支護(hù)參數(shù)。工程類比法是一種實(shí)用方法，在我國煤礦錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)中占有主導(dǎo)地位。5. 寫出按懸吊理論設(shè)計(jì)錨桿支護(hù)參數(shù)（桿體長度、直徑和間排距）的公式，并說明主要參數(shù)的含義？ 1）錨桿長度 錨桿長度(圖4.7)通常按下式計(jì)算： L=L1+L2+L3 （4.1）式中： L1錨桿外露長度，其值主要取決于錨桿類型及錨固方式，一般L1 =0.15m，對(duì)于端錨錨桿，L1=墊板厚度+螺母厚度+（0.030.05m），對(duì)于全長錨固錨桿，還要

9、加上穹形球體的厚度； L2錨桿有效長度； L3錨桿錨固段長度，一般端錨時(shí)L3=0.30.4m，由拉拔試驗(yàn)確定，當(dāng)圍巖松軟時(shí)，L3還應(yīng)加大。通常按下述方法確定L2：（1）當(dāng)直接頂需要懸吊而它們的范圍易于劃定時(shí)，L2應(yīng)大于或等于它們的厚度。（2）當(dāng)巷道圍巖存在松動(dòng)破碎帶時(shí)，L2應(yīng)大于巷道圍巖松動(dòng)破碎區(qū)高度hi。圖4.7 錨桿長度組成圖2）錨桿桿體直徑 根據(jù)桿體承載力與錨固力等強(qiáng)度原則確定，則 式中d錨桿桿體直徑，mm； Q錨固力，由拉拔試驗(yàn)確定，kN； t桿體材料抗拉強(qiáng)度，MPa。3）錨桿間、排距 根據(jù)每根錨桿懸吊的巖石重量確定，即錨桿懸吊的巖石重量等于錨桿的錨固力(圖5.2)。通常錨桿按等距排列

10、，即a=sc=s1。則有： 式中sc、s1錨桿間、排距； K錨桿安全系數(shù)，一般取K=1.52； 巖石體積力。 L2錨桿有效長度。6.寫出巷道錨桿支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)法的主要步驟和內(nèi)容？系統(tǒng)設(shè)計(jì)法包括6個(gè)基本部分，也就是6個(gè)步驟：1） 地質(zhì)力學(xué)評(píng)估 （1）地應(yīng)力狀況 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試原巖應(yīng)力大小和方向。確定3個(gè)主應(yīng)力的大小和方向。2） 巷道近況調(diào)查及巷道圍巖力學(xué)參數(shù)測(cè)定 (1)頂?shù)装鍘r層數(shù)目與厚度，一般頂板取15倍巷道寬度范圍，底板取1倍巷道寬度范圍，可由地質(zhì)柱狀固鉆孔資料確定； (2)巖層節(jié)理、裂隙間距， (3)各巖層的分層厚度，指分層厚度的平均值，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)取或由表4.6查得；(4)巖層的彈性模量、泊松比、單向

11、抗壓和抗垃強(qiáng)度、粘聚力以及內(nèi)摩擦角均在實(shí)驗(yàn)室利用巖樣測(cè)定；( 5)煤層厚度、傾角，可在井下直接量取；(6)煤層的單向抗壓強(qiáng)度；(7)巷道埋深；(8)地質(zhì)構(gòu)造情況描述；(9)水文情況描述；(10)煤住寬度、巷道幾何形狀及尺寸。3）錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì) 應(yīng)用有限差分?jǐn)?shù)值模擬分析輔以工程類比和理論計(jì)算而成的。 4）現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐5）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè) 按初始設(shè)計(jì)方案施工后，立即進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：(1)巷道圍巖表面位移；(2)巷道圍巖深部位移；(3)全長錨固錨桿的受力分布；(4)端部錨因鉗桿的載荷大小；(5)錨桿鉗固區(qū)內(nèi)、外的離層值。6）信息反蝕與修改、完善設(shè)計(jì)及處理 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)對(duì)初始設(shè)計(jì)進(jìn)行分析

12、，如果錨桿的加固效果良好，則按初始設(shè)計(jì)方案繼續(xù)施工，如果加固效果達(dá)不到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，就應(yīng)對(duì)初始設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，然后根據(jù)修改后的設(shè)計(jì)進(jìn)行施工。在施工小繼續(xù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，根據(jù)信息反饋再確定是否需要修改設(shè)計(jì)，如此，方案在動(dòng)態(tài)中進(jìn)行調(diào)整，直到滿意為止。7.煤巷錨桿支護(hù)規(guī)范中的術(shù)語： （1）錨桿桿體破斷力：錨桿桿體能承受的極限拉力。 （2）錨桿拉拔力 ： 錨桿錨固后，拉拔試驗(yàn)時(shí)，錨桿破斷或失效時(shí)的極限拉力。（3）錨桿錨固力：錨桿的錨固部分或桿體在拉拔試驗(yàn)時(shí)，所能承受的極限載荷。（4）預(yù)緊力矩：擰緊螺母使錨桿達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)緊力時(shí)，施加到螺母上的力矩。（5）錨桿快速安裝： 使用錨桿鉆機(jī)連續(xù)完成攪拌樹脂錨固劑、擰緊螺母

13、的全過程。（6）錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì)：根據(jù)已有資料提出的巷道支護(hù)形式與參數(shù)。（7）錨桿支護(hù)正式設(shè)計(jì)： 根據(jù)監(jiān)測(cè)信息，對(duì)初始設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證或修改，在技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性以及安全性等方面均能滿足生產(chǎn)要求的支護(hù)設(shè)計(jì)。8.錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì)包括哪些主要內(nèi)容？（8條）研究內(nèi)容包括包括巷道布置方向、煤柱尺寸、鉆孔直徑、鉗固形式、錨桿直徑、錨固強(qiáng)度、錨桿長度、錨桿間距與排距、錨固劑型號(hào)、托盤、鋼梁和護(hù)網(wǎng)等9.錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)需要確定的主要內(nèi)容？ a) 錨桿種類（螺紋鋼錨桿、圓鋼錨桿、玻璃鋼錨桿或其它錨桿等）；b) 錨桿附件（托板、球形墊圈、減摩墊圈和螺母等）的規(guī)格和力學(xué)性能；c) 錨桿幾何參數(shù)（直徑和長度等）；d) 錨桿力學(xué)

14、參數(shù)（屈服載荷、破斷載荷和延伸率等）；e) 錨桿預(yù)緊力；f) 錨桿布置（錨桿間距、排距、安裝角度等）；g) 鉆孔直徑、錨固方式和錨固長度； h) 錨桿設(shè)計(jì)錨固力；i）錨固劑的型號(hào)、數(shù)量等；j) 組合構(gòu)件（鋼筋托梁、鋼帶、鋼梁等）形式、規(guī)格和力學(xué)性能；k) 護(hù)網(wǎng)形式、規(guī)格和力學(xué)性能； l) 錨索形式和材質(zhì)（單根錨索或錨索束，鋼絲繩或鋼絞線等）；m) 錨索附件（錨索托板和錨具等）的規(guī)格和力學(xué)性能；n) 錨索幾何參數(shù)（直徑和長度等）；o) 錨索力學(xué)參數(shù)（屈服載荷、破斷載荷和延伸率等）；p) 錨索預(yù)緊力；q) 錨索布置（錨索間距、排距、安裝角度等）；r) 錨索鉆孔直徑、錨固方式和錨固長度；s) 煤巷錨

15、桿支護(hù)布置圖；t) 組合構(gòu)件加工示意圖；u) 支護(hù)材料消耗清單。10.錨桿支護(hù)基本參數(shù)主要內(nèi)容？ 錨桿長度、錨桿公稱直徑、錨桿排距、錨桿間距、錨索有效長度、錨索公稱直徑11.煤巷錨桿支護(hù)監(jiān)測(cè)類型及內(nèi)容？煤巷錨桿支護(hù)監(jiān)測(cè)分為綜合監(jiān)測(cè)和日常監(jiān)測(cè)兩種。綜合監(jiān)測(cè)的目的是驗(yàn)證或修正錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì)，評(píng)價(jià)和調(diào)整支護(hù)設(shè)計(jì)；日常監(jiān)測(cè)的目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，采取必要措施，保證巷道安全。監(jiān)測(cè)內(nèi)容綜合監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容為巷道表面和深部位移、頂板離層、錨桿（錨索）受力狀況；日常監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容為頂板離層觀測(cè)。12.煤巷錨桿支護(hù)工程質(zhì)量檢測(cè)內(nèi)容？ 錨桿支護(hù)施工質(zhì)量檢測(cè)的內(nèi)容包括錨桿（索）錨固力檢測(cè)、錨桿（索）安裝幾何參數(shù)檢測(cè)

16、、錨桿（索）預(yù)緊力矩或預(yù)緊力檢測(cè)、錨桿（索）托板安裝質(zhì)量檢測(cè)、組合構(gòu)件和網(wǎng)安裝質(zhì)量檢測(cè)、噴射混凝土的強(qiáng)度和噴層厚度檢測(cè)。第五章 煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)案例1.形成掘進(jìn)工作面割煤、裝煤、破煤、運(yùn)煤、支護(hù)等工序全部機(jī)械化作業(yè)的52302運(yùn)輸順槽快速掘進(jìn)配套設(shè)備施工的主要裝備？選用一臺(tái)MB670型掘錨機(jī)來完成割煤和裝煤工序；選用跨騎式錨桿鉆車、兩臂錨桿鉆車、錨索鉆機(jī)完成巷道頂幫錨桿、錨索支護(hù)工作；由破碎機(jī)和皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)完成煤的破碎、轉(zhuǎn)載工作；轉(zhuǎn)載后的煤經(jīng)過膠帶輸送機(jī)運(yùn)出；從而形成掘進(jìn)工作面割煤、裝煤、破煤、運(yùn)煤、支護(hù)等工序全部機(jī)械化作業(yè)的施工方法。2.52302運(yùn)輸順槽掘進(jìn)工作面最小空頂距、最大空頂距？由于

17、采用掘錨機(jī)掘進(jìn)錨桿鉆車進(jìn)行支護(hù)的作業(yè)方式，工作面最小空頂距為20m。根據(jù)52煤現(xiàn)場(chǎng)條件確定：正常條件時(shí)，最大空頂距不得超過30m，即掘錨機(jī)前端至錨桿鉆車前排鉆臂的距離不超過30m；頂幫破碎、離層、片幫等遇構(gòu)造時(shí)，采用掘錨機(jī)支護(hù)，掘1米支1米，最大空頂距不超過3米。3. 52302運(yùn)輸順槽頂板錨桿支護(hù)方式和參數(shù)？頂板采用錨桿+金屬網(wǎng)+錨索支護(hù)支護(hù)方式。 參數(shù)：1）錨桿的長度計(jì)算 LKH+L1+L2式中 L錨桿長度，m； H冒落拱高度，m； K安全系數(shù)，一般取K2； L1錨桿錨入穩(wěn)定巖層的深度，一般可按經(jīng)驗(yàn)取為0.4m； L2錨桿在巷道中的外露長度，L2取0.05m。冒落拱高度按下式估算，即 HB

18、/2f式中B巷道寬度，取6m；f普氏巖石堅(jiān)固性系數(shù)，查巖石堅(jiān)固性分 級(jí)表取f4。HB/2f6/（2×4）0.75mLKH+L1+L22×0.750.40.051.95m2）錨桿的間、排距計(jì)算 a（Q/KH）1/2式中 a-錨桿的間、排距，m； Q-錨桿的設(shè)計(jì)錨固力,49KN； K-安全系數(shù)，取2； H-冒落拱高度，H取0.75m； -被懸吊巖石的重力密度，取23kN/m3。 4. 52302運(yùn)輸順槽兩幫錨桿支護(hù)方式和參數(shù)？巷道正幫采用玻璃鋼錨桿+塑料網(wǎng)支護(hù)方式。錨桿間排距為1.0×1.2m，每排支護(hù)3根錨桿。錨桿規(guī)格為20×2000mm，錨桿托盤規(guī)格為120×8mm塑料托盤，樹脂型號(hào)為CK23×500mm；塑料網(wǎng)規(guī)格為2.5×20m。巷道負(fù)幫采用錨桿+金屬網(wǎng)支護(hù)方式，錨桿間排距為1.0×1.2m，每排支護(hù)3根錨桿。錨桿規(guī)格為18×2100mm圓鋼錨桿，錨桿托盤規(guī)格為120×120×8mm鋼托盤，樹脂型號(hào)為CK23×500mm；金屬網(wǎng)規(guī)格為 2.5×10m，10#鉛絲編織，網(wǎng)孔為80×80mm。5. 52302運(yùn)輸順槽掘進(jìn)期間頂板事故應(yīng)急措施？（1）探明冒頂區(qū)范圍和被埋、壓、堵截的人數(shù)及可能所在的位置，并分析搶救