采場與支護設計思考題

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

2、本目的是保證采場與巷道有安全穩(wěn)定的工作空間。合理的支護除了要與采場和巷道工序要求匹配，應滿足高產高效和煤巷掘進的基本要求，合理的支護成本外，在圍巖控制方面尚有其特殊的要求。最大限度的預防頂板事故的發(fā)生。足量的工作空間保證，支護工作期間圍巖移近量可控維護良好的工作環(huán)境，保證對水、瓦斯的有效控制，有良好的通風條件等。3長壁采煤工作面支護形式？ （1）單體支柱（架）支護（2）簡易支架支護（3）自移液壓支架支護4. 巷道支護的主要形式？ （1）被動支護形式。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）普通錨桿支護形式（主動支護）。 （3）高強預應力錨桿和注

3、漿加固為主積極主動加固形式。錨注支護。5. 采場與巷道支護設計的意義？ 略第二章 單體支架工作面支護1單體支架工作面支護設計的主要內容；1） 頂板處理方法的選擇2） 合理支護方式的選擇3） 采場控頂距的選擇4） 支柱實際支撐能力評價5） 合理支護密度的計算6） 頂板事故的預測與防治2徐州礦務局張集礦第7501工作面單體支架工作支護設計？ 略第三章 液壓支架工作面支護設計1. 簡述掩護式（二柱）液壓支架的優(yōu)點？護能力強，頂梁相對較短，支護面積小，在相同工作阻力的條件下支護強度高。采用整體頂梁，結構簡單可靠，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，避免了支撐掩護式支架前后排立柱受力不均衡現(xiàn)象的產生。操作單排立柱，移架速度快。平衡千斤頂具有調節(jié)支架頂梁合力作用點的功能，對頂板的適應性強。支架的穩(wěn)定性優(yōu)于支撐掩護式支架支架的重量相對較輕。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，提高支架支護能力和切頂能力，能適應堅硬頂板采用提底座裝置，克服支架易扎底問題，實現(xiàn)順利移架 如果采用電液控制，則對平衡千斤頂?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、帶機械加長桿立柱雙伸縮雙作用立柱3. 畫出四柱支撐掩護式低位放頂煤液壓支架結構圖，并說明支架主要的結構名稱 四柱支撐掩護式低位放頂煤液壓支架結構圖主要結構包括：頂梁、掩護梁、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際工作阻力的定義？ 額定工作阻力支架設計時，由立柱缸徑和安全閥開啟壓力以及立柱數(shù)量決定的支架對頂板的最大支撐能力，即各個立柱的支撐能力之和。 實際工作阻力支架在采煤工作面實際使用過程中對頂板的支撐能力。同樣，它是立柱實際工作阻力之和。5.綜采工作面支護設計的主要內容？ 主要包括工作面內支護、工作面超前支護。第四章 錨桿支護設計理論和煤巷錨桿支護參數(shù)1、錨桿支護的定

6、義？錨桿支護是以錨桿為基本支護形式的支護方式。2.最大水平應力理論指出巷道頂?shù)装宓姆€(wěn)定性與水平應力方向的關系？巷道頂?shù)装宓姆€(wěn)定性主要受水平應力的影響，且有三個特點：(1)與最大水平應力平行的巷道受水平應力影響最小，頂?shù)装宸€(wěn)定性最好；(2)與最大水平應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.巷道錨桿支護圍巖強度強化理論要點？錨桿的作用原理和加固圍巖實質的要點理論是： (1)巷道錨桿支護的實質是錨桿和錨固區(qū)域的巖體相互作用而組成錨固體，形成統(tǒng)一的承載結構； (2)巷道錨桿支護可以提高錨固體的力學參數(shù)，包括錨固體破壞前

7、和破壞后的力學參數(shù)(E、C、)，改善被錨固巖體的力學性能；(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)域內巖體的峰值強度或峰后強度、殘余強度均能得到強化； (4)巷道錨桿支護可改變圍巖的應力狀態(tài)、增加圍壓，從而提高圍巖的承載能力、改善巷道的支護狀況； (5)巷道圍巖錨固體強度提高以后，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.錨桿支護設計工程類比法的定義？工程類比法是建立在已有工程設計和大量工程實踐成功經驗的基礎上，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)類似條件的已有經驗，進行待建工程錨桿支護類

8、型和參數(shù)設計。 這種設計方法不是簡單照搬，而是首先應搞清楚待建巷道的地質條件與圍巖物理力學參數(shù)，科學地進行圍巖分類的情況下，然后再針對不同的圍巖類別，根據(jù)巷道生產地質條件確定錨桿支護參數(shù)。工程類比法是一種實用方法，在我國煤礦錨桿支護設計中占有主導地位。5. 寫出按懸吊理論設計錨桿支護參數(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，對于端錨錨桿，L1=墊板厚度+螺母厚度+（0.030.05m），對于全長錨固錨桿，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L3=0.30.4m，由拉拔試驗確定，當圍巖松軟時，L3還應加大。通常按下述方法確定L2：（1）當直接頂需要懸吊而它們的范圍易于劃定時，L2應大于或等于它們的厚度。（2）當巷道圍巖存在松動破碎帶時，L2應大于巷道圍巖松動破碎區(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，由拉拔試驗確定，kN； t桿體材料抗拉強度，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.寫出巷道錨桿支護系統(tǒng)設計法的主要步驟和內容？系統(tǒng)設計法包括6個基本部分，也就是6個步驟：1） 地質力學評估 （1）地應力狀況 現(xiàn)場測試原巖應力大小和方向。確定3個主應力的大小和方向。2） 巷道近況調查及巷道圍巖力學參數(shù)測定 (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)場測取或由表4.6查得；(4)巖層的彈性模量、泊松比、單向

11、抗壓和抗垃強度、粘聚力以及內摩擦角均在實驗室利用巖樣測定；( 5)煤層厚度、傾角，可在井下直接量?。?6)煤層的單向抗壓強度；(7)巷道埋深；(8)地質構造情況描述；(9)水文情況描述；(10)煤住寬度、巷道幾何形狀及尺寸。3）錨桿支護初始設計 應用有限差分數(shù)值模擬分析輔以工程類比和理論計算而成的。 4）現(xiàn)場施工實踐5）現(xiàn)場監(jiān)測 按初始設計方案施工后，立即進行監(jiān)測，監(jiān)測內容包括：(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?。?5)錨桿鉗固區(qū)內、外的離層值。6）信息反蝕與修改、完善設計及處理 根據(jù)現(xiàn)場施工監(jiān)測結果及時對初始設計進行分析

12、，如果錨桿的加固效果良好，則按初始設計方案繼續(xù)施工，如果加固效果達不到預期標準，就應對初始設計進行修改，然后根據(jù)修改后的設計進行施工。在施工小繼續(xù)進行現(xiàn)場監(jiān)測，根據(jù)信息反饋再確定是否需要修改設計，如此，方案在動態(tài)中進行調整，直到滿意為止。7.煤巷錨桿支護規(guī)范中的術語： （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，拉拔試驗時，錨桿破斷或失效時的極限拉力。（3）錨桿錨固力：錨桿的錨固部分或桿體在拉拔試驗時，所能承受的極限載荷。（4）預緊力矩：擰緊螺母使錨桿達到設計預緊力時，施加到螺母上的力矩。（5）錨桿快速安裝： 使用錨桿鉆機連續(xù)完成攪拌樹脂錨固劑、擰緊螺母

13、的全過程。（6）錨桿支護初始設計：根據(jù)已有資料提出的巷道支護形式與參數(shù)。（7）錨桿支護正式設計： 根據(jù)監(jiān)測信息，對初始設計進行驗證或修改，在技術性、經濟性以及安全性等方面均能滿足生產要求的支護設計。8.錨桿支護初始設計包括哪些主要內容？（8條）研究內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、錨固強度、錨桿長度、錨桿間距與排距、錨固劑型號、托盤、鋼梁和護網(wǎng)等9.錨桿支護設計需要確定的主要內容？ 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)格和力學性能；c) 錨桿幾何參數(shù)（直徑和長度等）；d) 錨桿力學

14、參數(shù)（屈服載荷、破斷載荷和延伸率等）；e) 錨桿預緊力；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) 錨桿設計錨固力；i）錨固劑的型號、數(shù)量等；j) 組合構件（鋼筋托梁、鋼帶、鋼梁等）形式、規(guī)格和力學性能；k) 護網(wǎng)形式、規(guī)格和力學性能； l) 錨索形式和材質（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)格和力學性能；n) 錨索幾何參數(shù)（直徑和長度等）；o) 錨索力學參數(shù)（屈服載荷、破斷載荷和延伸率等）；p) 錨索預緊力；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、桿支護布置圖；t) 組合構件加工示意圖；u) 支護材料消耗清單。10.錨桿支護基本參數(shù)主要內容？ 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.煤巷錨桿支護監(jiān)測類型及內容？煤巷錨桿支護監(jiān)測分為綜合監(jiān)測和日常監(jiān)測兩種。綜合監(jiān)測的目的是驗證或修正錨桿支護初始設計，評價和調整支護設計；日常監(jiān)測的目的是及時發(fā)現(xiàn)異常情況，采取必要措施，保證巷道安全。監(jiān)測內容綜合監(jiān)測的主要內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)測主要內容為頂板離層觀測。12.煤巷錨桿支護工程質量檢測內容？ 錨桿支護施工質量檢測的內容包括錨桿（索）錨固力檢測、錨桿（索）安裝幾何參數(shù)檢測

16、、錨桿（索）預緊力矩或預緊力檢測、錨桿（索）托板安裝質量檢測、組合構件和網(wǎng)安裝質量檢測、噴射混凝土的強度和噴層厚度檢測。第五章 煤巷錨桿支護設計案例1.形成掘進工作面割煤、裝煤、破煤、運煤、支護等工序全部機械化作業(yè)的52302運輸順槽快速掘進配套設備施工的主要裝備？選用一臺MB670型掘錨機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、錨索鉆機完成巷道頂幫錨桿、錨索支護工作；由破碎機和皮帶轉載機完成煤的破碎、轉載工作；轉載后的煤經過膠帶輸送機運出；從而形成掘進工作面割煤、裝煤、破煤、運煤、支護等工序全部機械化作業(yè)的施工方法。2.52302運輸順槽掘進工作面最小空頂距、最大空頂距？由于

17、采用掘錨機掘進錨桿鉆車進行支護的作業(yè)方式，工作面最小空頂距為20m。根據(jù)52煤現(xiàn)場條件確定：正常條件時，最大空頂距不得超過30m，即掘錨機前端至錨桿鉆車前排鉆臂的距離不超過30m；頂幫破碎、離層、片幫等遇構造時，采用掘錨機支護，掘1米支1米，最大空頂距不超過3米。3. 52302運輸順槽頂板錨桿支護方式和參數(shù)？頂板采用錨桿+金屬網(wǎng)+錨索支護支護方式。 參數(shù)：1）錨桿的長度計算 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，一般可按經驗取為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普氏巖石堅固性系數(shù)，查巖石堅固性分 級表取f4。HB/2f6/（2×4）0.75mLKH+L1+L22×0.750.40.051.95m2）錨桿的間、排距計算 a（Q/KH）1/2式中 a-錨桿的間、排距，m； Q-錨桿的設計錨固力,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運輸順槽兩幫錨桿支護方式和參數(shù)？巷道正幫采用玻璃鋼錨桿+塑料網(wǎng)支護方式。錨桿間排距為1.0×1.2m，每排支護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，樹脂型號為CK23×500mm；塑料網(wǎng)規(guī)格為2.5×20m。巷道負幫采用錨桿+金屬網(wǎng)支護方式，錨桿間排距為1.0×1.2m，每排支護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運輸順槽掘進期間頂板事故應急措施？（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