支護課件(新材料)

支護新材料新工藝生產技術部

支護科：柳雅良支護新材料新工藝介紹集團公司近年來推廣使（試）用的新材料1、煤礦井下用鋼塑復合假頂網2、礦用球型錨具3、大直徑錨索及配套4、大直徑單體液壓支柱（懸浮式）5、內注式單體液壓支柱6、煤巖體加固材料7、其它支護材料（雙抗網、玻璃鋼錨桿）支護新材料新工藝介紹新工藝1、留小煤柱沿空掘巷錨桿支護技術2、大直徑預應力鋼絞線推廣應用3、桁架式錨索支護技術研究與應用4、煤巖體注漿加固技術研究與應用5、長壁工作面回撤時頂板控制用柔性樹脂纖維網片支護新材料1、煤礦井下用鋼塑復合假頂網

煤礦井下用鋼塑復合假頂網（以下簡稱鋼塑復合網）是指以鋼絲為增強材料，外包覆聚氯乙烯后，形成的一種上下交錯“#”字形網狀制品。特點：產品具有抗腐蝕、網帶延伸率小、重量輕、柔性好、價格相對較低等特點。標準型號規(guī)定如下：JDGS+PVC4000MS表示單體網帶拉斷力為4000N，阻燃抗靜電的煤礦的井下鋼絲增強聚氯乙烯復合假頂網。支護新材料技術要求：外觀：質地均勻，不得有開裂損傷、鋼絲外露及其它加工缺陷。規(guī)格尺寸：單根網帶寬度：（13±0.5）mm單根網帶厚度：（1.5±0.1）mm網孔邊長：50±2×50±2mm單根網帶拉斷力：不小于4000N上、下表面電阻算術平均值應于1.0×109Ω結點剝離力：不小于120N

支護新材料使用要求：

陽煤生[2009]473號文件：《關于掘進巷道防止雜散電流傳導的管理規(guī)定》所有鋪設軌道且采用“錨桿、錨索、金屬網”支護的采區(qū)巷道、工作面順槽巷道、系統(tǒng)巷等巷道在掘進過程中必須采用絕緣材料------鋼塑復合網替代金屬網對巷道中規(guī)定區(qū)段進行支護，形成一個隔斷區(qū)，起到阻止雜散電流傳導的作用。隔斷區(qū)設置要求：巷道開口往里20米處設置一個隔斷區(qū)，之后每100米設一個隔斷區(qū)，隔斷區(qū)的范圍不小于5米。支護新材料2、礦用球型錨具

河南宇建礦業(yè)技術有限公司研發(fā)的“礦用球型錨索錨具”于2009年9月9日通過了河南省科技廳所組織的專家鑒定，并被確定為河南省科學技術成果。該錨具針對目前煤礦井下錨索支護中普通的平面錨具所存在鋼絞線在托盤處受彎曲和剪切作用而導致過早失效的問題，研制開發(fā)了新型礦用球型錨索錨具。新型礦用球型錨索錨具采用凸面錨環(huán)與凹面底座相配合的結構，使錨具能夠隨著鋼絞線傾角的變化自動調節(jié)姿態(tài)，改善了錨索受力狀況，加工方便，使用效果好。

支護新材料支護效果：①在采用全錨索支護的巷道中，巷道內頂板兩端角錨索的錨具使用球型錨具后，避免了錨索在受力較大的情況下被剪切拉斷；而普通的平面錨索被剪切拉斷后，降低了巷道的支護強度，導致巷道頂板下沉等現(xiàn)象發(fā)生。②在“雙錨”巷道中，如出現(xiàn)因頂板不平整導致錨索鋼絞線與托板不垂直的情況時，錨索的錨具使用球型錨具后，鋼絞線的受力始終沿著其軸線方向，改善了鋼絞線的受力狀態(tài)，大大提高了錨索的支護性能。③巷道鎖口錨索、固定棚梁錨索等其它非正常掘進支護錨索，如存在錨索鋼絞線與托板不垂直的情況時使用球型錨具后，能夠保證錨具夾持力軸線始終與錨索軸線重合，避免了鋼絞線在錨具托板處發(fā)生彎曲和剪切現(xiàn)象，最大限度地發(fā)揮了錨索的支護能力，提高了煤礦井下巷道支護的安全性、可靠性和經濟性。支護新材料標準規(guī)定型號：KM18—1860(Q)錨固公稱直徑為17.80mm，抗拉強度不小于1860MPa的礦用錨索錨具。使用方法同普通錨具。使用反映：使用球型錨具后，打成什么角度的錨索，預緊后仍能保持該角度，不破壞鋼絞線，能夠使錨具和鋼絞線始終在軸線上保持一致，有效克服因施工和地質因素而造成錨具與鋼絞線的夾角超過3°后所造成鋼絞線受剪切破壞。支護新材料使用要求：陽煤生[2009]473號文件：推廣使用球型具的規(guī)定要求：①采用全錨索支護的巷道，巷道內頂板兩端角錨索的錨具要使用球型錨具，避免錨索在受力較大的情況下被剪切拉斷，從而降低巷道支護強度，導致巷道頂板下沉。②在“雙錨”巷道中，如出現(xiàn)頂板不平整導致錨索鋼絞線與托板不垂直的情況時，錨索的錨具要使用球型錨具。③巷道鎖口錨索、固定棚梁錨索等其它非正常掘進支護錨索，如存在錨索鋼絞線與托板不垂直的情況也要使用球型錨具。支護新材料3、大直徑錨索及配套2007年推廣使用Φ21.6mm-1770鋼絞線以來,用量逐年增加2010年全年使用量達到67.69萬米。2011年三月底集團公司召開會議準備在15#煤臨近采空側巷道的頂板支護中推廣使用1×19S—21.8—1860鋼絞線，1×19S—28.6—1670鋼絞線。支護新材料鋼絞線比較：圖11×7結構鋼絞線外形示意圖圖21×19S結構西魯式鋼絞線外形示意圖支護新材料其它形式：圖31×19結構點接觸鋼絞線外形示意圖圖41×19W結構瓦林吞式鋼絞線外形示意圖支護新材料技術參數(shù)對比：支護新材料標記示例：示例1：公稱直徑為21.80mm，強度級別為1860MPa，由十九根鋼絲捻制的西魯式鋼絞線其標記為：巷道支護用鋼絞線1×19S—21.8—1860示例2：由1根直徑為21.6mm，抗拉強度為1770MPa的鋼絞線和相應匹配的夾片式錨具及附件組成的籠形結構錨索。標記為：SK-1/1770支護新材料配套錨具的選擇：集團公司常用規(guī)格型號：KM15、KM18、KM22-1770、KM22-1860、KM29-1670MT/T942-2005行業(yè)標準中對錨索錨具的要求：礦用錨索錨具應與選用的鋼絞線的規(guī)格和強度相匹配。支護新材料配套托板（盤）的選擇：宜選用鋼制蝶形托板，規(guī)格尺寸不小于150mm×150mm（方形）或Ф150（圓形）；若選用平板托板，則厚度尺寸不小于15mm。托板中心孔徑比鋼絞線公稱直徑大2～4mm。托板承載力應不小于錨索設計承載力的1.5倍。支護新材料錨索常用參數(shù)：錨索最大力（破斷力）錨索設計承載力錨索預緊力支護新材料4、大直徑單體液壓支柱（懸浮式）礦用懸浮式單體支柱礦用懸浮單體液壓支柱是中國礦業(yè)大學礦山機械研究所經過10余年時間研究開發(fā)出的一種單體支護設備，是DZ型活塞式單體液壓支柱的更新?lián)Q代產品。礦用懸浮單體液壓支柱包括63、70、80、90、100、110及125缸徑系列，共100個規(guī)格，其適用于采高為0.42～4.5米的煤層。一般用于煤層傾斜角小于25o的傾斜回采工作面支護，也可用于端頭支護、超前支護和臨時支護。采取一定的安全措施，使用傾角范圍可擴大到25o～45o的回采工作面。支護新材料礦用懸浮式單體支柱DW型（懸浮式）液壓支柱克服了目前國內外使用的DZ型（活塞式）液壓支柱存在的焊縫斷裂和內泄露、操作不便等缺陷和問題，在技術原理、結構、性能、安全、環(huán)保等方面均進行了創(chuàng)造性的改進。具有工作行程大、使用范圍廣等特點，是理想的回采工作面和端頭支護設備。支護新材料適用范圍：DW型（懸浮式）液壓支柱是一種新型的外部供液的恒阻式單體液壓支柱，是高檔機械化普采工作面的配套設備，也是綜采工作面的端頭支護設備。其適用于煤礦回采工作面的頂板支護和端頭頂板支護、超前支護及臨時支護，由于其承載能力大、抗偏載能力強、穩(wěn)定性安全系數(shù)大、工作行程大、使用范圍廣，因而其可應用于薄煤層、中厚煤層及較厚煤層工作面。行程大、使用范圍廣，因而其可應用于薄煤層、中厚煤層及較厚煤層工作面。支護新材料技術特征DW型（懸浮式）液壓支柱是中國礦業(yè)大學礦山機械研究所向社會隆重推出的新一代單體支護設備，該系列產品執(zhí)行MT112.1-2006《礦用單體液壓支柱》國家行業(yè)標準。型號含意：例如：DW35—300/110X其中：D—單體液壓支柱；W—代表外注式35—支柱的最大高度,單位：dm；300—支柱的額定工作阻力,單位：KN；110—支柱的油缸直徑,單位：mm；X—柱塞懸浮式技術原理L—臨時支護支柱支護新材料結構組成：DW型（懸浮式）液壓支柱，由油缸、活柱、三用閥、手把閥體、復位彈簧、底座、鉸接頂蓋、密封蓋組件、導向環(huán)、彈性圓柱銷、回柱手把（適合用于DW25以上的支柱）、連接鋼絲及密封件等零部件組成1-鉸接頂蓋；2-密封蓋組件；3-活柱；4-手把閥體；5-油缸；6-復位彈簧；7-底座；8-三用閥；9-擋圈；10-O型密封圈；11-彈性圓柱銷；12-防塵圈；13-擋圈；14-Y形密封圈；15-O型密封圈；16-擋圈；17-連接鋼絲；18-導向環(huán)；19-限位鋼絲；20-導向環(huán)；21-O型密封圈；22-擋圈.支護新材料礦用懸浮單體液壓支柱結構圖支護新材料懸浮式單體支柱特點：1、柱塞懸浮式技術原理，活柱內的密封蓋承受工作阻力的五分之四,活柱受力僅為五分之一。大大提高了支柱的穩(wěn)定性、安全性、承載能和抗偏載能力。

2、在活柱上不再設有工藝難以保證的圓弧焊縫，也提高了立柱的強度和可靠性，避免了因焊縫斷裂而造成的冒頂?shù)仁鹿孰[患。3、根據(jù)支柱規(guī)格不同，整柱重量比現(xiàn)有支柱產品減輕了15—30%以上，支柱的最小高度大大縮短，搬動、運輸、使用均很方便。

支護新材料懸浮式單體支柱特點：

4、工作行程大，擴大了使用范圍。特別是頂板下沉較大的工作面，不僅回柱方便，也提高了支柱的回收率，減少了支柱消耗，降低了生產成本。

5、DWX型系列支柱為外泄漏，可用肉眼直觀檢查，支柱一旦泄露，可隨時注液或更換支柱，省去了繁鎖的檢測工作，工作人員也不用提心吊膽地工作。

6、DWX型支柱三用閥設于手把體上，注液時，三用閥不隨支柱的活柱升高而升高，操作方便，安全可靠。

支護新材料懸浮式單體支柱特點：

7、DWX型支柱的各密封點，均采用了密封補償和密封漲緊技術原理。在密封有磨損的情況下，可有效補償。減少了密封的更換率，降低了維修費用。

8、DWX型支柱采用特殊的氮化工藝表面處理工藝或采用鎳-磷-硼鍍層工藝處理，實現(xiàn)防腐、耐磨的性能。工作介質也可使用煤礦的井下中性水，是一種理想的環(huán)保型采煤工作面支護設備。

9、DWX型支柱工作行程大，使用范圍廣，每個規(guī)格可替代DZ型支柱系列的2—4個規(guī)格，減少了規(guī)格品種，給支柱管理帶來方便，也降低了支柱的設備成本和管理成本。支護新材料支護新材料5、內注式單體液壓支柱DN型系列內注式單體液壓支柱可單獨或與金屬鉸接頂梁配套使用。用于煤層傾角小于25度緩傾斜回采工作面支護頂板，采取措施也可用于傾角25~35度回采工作面的支護，還可用于綜合機械化采煤的端頭支護。支護新材料內注式單體液壓支柱特點：重量輕，承載能力大；升柱快，回柱便利；密封性能可靠；不需泵站和管路系統(tǒng)供液，降柱不排出液體，保持環(huán)境清潔；使用靈活，管理方便。支護新材料DN型內注式單體液壓支柱主要技術特征：支護新材料DN型內注式單體液壓支柱結構

DN型內注式單體液壓支柱主要由頂蓋、通氣閥、安全閥、卸載閥、活柱體、手把體、油缸體、活塞、手搖泵、卸載裝置、加長管等零部件組成。支護新材料

單體支柱性能對比支護新材料6、煤巖體加固材料煤巖體加固材料是由兩種組分組成的有機礦物質樹脂聚產品，主要成份：硅酸鹽和改性聚來胺膠脂。通過專用注漿泵和一支混合槍。兩種組分按照1：1的體積經混合后發(fā)生反應?；旌虾蠓磻a生的一種有彈性、不發(fā)泡、壓縮力大的塊狀聚合物。當混合物被注射到煤巖體后，會滲透到裂隙和孔隙中并發(fā)生固化，與煤巖體產生高度粘合，可承受地壓的長期作用。支護新材料適用范圍：采掘工作面加固；采掘工作面過斷層，破碎帶的超前加固；煤柱加固；產品特點：阻燃、抗靜電；不發(fā)泡、反應時間短；產品的反應不受水的影響；具有較強的滲透性支護新材料7、其它支護材料（雙抗網、玻璃鋼錨桿）雙抗網煤礦井下雙向拉伸塑料護幫網是一種“雙抗”網。該產品便于施工成本低，安全美觀。其主要特點為摩擦為易產生靜電、阻燃性能良好、防腐蝕能力強、便于施工和運輸、便于洗煤、縱橫向均有較強的承載能力等優(yōu)異特點。支護新材料規(guī)格型號示例：HBPP25-25MS表示每延米縱（橫）向拉伸力≥25KN，材質為聚丙烯，具有阻燃抗靜電性能的煤礦井下用雙向拉伸塑料護幫網。用途：主要用作煤礦井下開采時的護幫，也可作為錨桿巷道，支護巷道，錨噴巷道等多種巷道的支護材料。作于假頂時，務必雙層經上聯(lián)合使用。支護新材料玻璃鋼錨桿玻璃鋼錨桿全稱為樹脂錨桿玻璃纖維增強塑料桿體（全螺紋），是近年來發(fā)展起來的新一代錨桿，具有質輕高強，易切割不產生火花、免拆卸等特點，即保證煤礦生產安全以可提高煤炭開采效率，是一種理想的礦用支護材料。支護新材料產品特點：可與各種錨桿配件、錨固劑及錨桿安裝檢測機具配合使用；防腐蝕，易切割，阻燃，防靜電，施工操作簡單；重量輕，柔性好，施工運輸方便，其比重是傳統(tǒng)鋼錨桿1/4；支護新材料主要用途及適用范圍全螺紋式樹脂錨桿玻璃纖維增強塑料桿體可用于有防腐蝕要求的巖土錨固工程，以及有可切割性要求的煤礦回采的煤幫支護，適用范圍目前限于采巷道及切眼的煤壁支護。型號示例：MGSL20/18F表示直徑為20mm，長度為1800mm,尾部螺紋材料為非金屬材料的全螺紋式樹脂錨桿玻璃纖維增強塑料桿體。支護新材料桿體力學性能錨固力、螺紋承載力、托盤承載力支護新材料使用安裝注意事項：鉆桿直徑要與錨桿直徑相匹配，選用的桿體與鉆孔直徑相適應，孔洞清理干凈后放入錨固藥卷插入錨桿轉動攪拌；錨桿安裝時須選用凝膠時間不得低于20秒的樹脂錨固劑；混合攪拌錨固扭矩不宜超過40N·m，避免操作桿體。上螺母時，應保持巖面相對平整光滑，用扳手上緊可，不要超過允許值。支護新工藝1、煤巖體注漿加固技術研究與應用新型高分子材料錨注加固煤巖體技術是利用專門注漿設備通過注漿錨桿將新型高分子材料漿液有壓注入，使破碎煤巖體重新膠結，最終形成漿液與破碎圍巖膠結體，形成承載結構，充分發(fā)揮圍巖自穩(wěn)能力，并與巷道原有支體系共同作用，使錨桿、錨索與注漿的適用范圍得到擴展，提高支護效果，封堵、充填和固結圍巖（或煤層）的裂隙面，達到隔絕漏風及加固的目的。我國在90年代初期開始研究煤煤巖體有機高分子材料注漿加固與堵漏技術，并已取得較好的經濟效益和社會效益。支護新工藝2、桁架式錨索支護技術研究與應用桁架支護是根據(jù)巖體力學的基本原理，立足于發(fā)揮圍巖的自承力，改善圍巖與支架應力狀態(tài)的一種漲拉式支架結構。基本構成由兩根頂板錨索在靠近兩幫處傾斜安裝，下端通過聯(lián)接件施加一定預緊力，使兩根錨索形成一個支護整體。支護新工藝工作原理桁架支護屬于一種主動加固圍巖的支護方式，初使安裝后依靠聯(lián)接件施加的預緊力和錨索的緊固力，在頂板中形成擠壓加固層，增加頂板的抗彎能力，以提高頂板的穩(wěn)定性。隨著頂板的下沉，作用在聯(lián)接件上的工作阻力將持續(xù)增大，桁架錨索對圍巖的擠壓作用越來越大。桁架式錨索支護支護新工藝3、長壁工作面回撤時頂板控制用柔性樹脂纖維網片

隨著我國煤礦開采技術的高速發(fā)展和采掘機械化程度的迅速提高，一批新型的擁有百萬噸綜采工作面的現(xiàn)代化煤礦相繼出現(xiàn)，一些大型煤礦開始推出千萬噸綜采面，礦井總產和工作面單產都已接近或超過世界發(fā)達國家的先進水平。回采推進速度的提高，要求綜采工作面接續(xù)時間越來越短，由以前的大約一年左右搬家1次縮短到一年2次或3次以上，煤礦對搬家所耽誤的非出煤生產時間越來越關注。

支護新工藝

事實上，由于搬家時間過長給煤礦造成的非生產性損失也非常大。并且綜采工作面的撤除工作一直存在