锚杆支护原理

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1、锚杆支护一、锚杆支护原理1、锚杆的悬吊作用悬吊作用是指用锚杆将软弱的直接顶板吊挂在其上的坚固老顶之上。如图1所示，或者是用锚杆将因巷道开挖而引起松动的岩块连接在松动区外的完整坚固岩石上，使松动岩块不至冒落。2、锚杆的组合梁理论利用锚杆的拉力将层状岩层组合起来形成组合梁结构进行支护，这就是锚杆组合梁作用。组合梁作用的本质在于通过锚杆的预拉应力将原视为叠合梁的岩层挤紧，增大岩层间的摩擦力；同时，锚杆本身也提供一定的抗剪能力，阻止其层间错动。锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，这时被锚固的岩层便可看成组合梁，全部锚固层能保持同步变形，顶板岩层抗弯刚度得以大大提高。3、

2、锚杆锲固作用是指在围岩中存在一组或多组不同产状的不连续面的情况下，由于锚杆穿过这些不连续面，防止或减少了围岩沿不连续面的移动。如图3。4、挤压加固拱作用形成以锚杆头和紧固端为顶点的锥形体压缩区。如将锚杆沿拱形巷道周边按一定间距径向排列，在预应力作用下，每根锚杆周围形成的锥形体压缩区彼此重叠联结，在围岩中形成一连续压缩带。它不仅能保持自身的稳定，而且能承受地压，组织上部围岩的松动和变形。显然，对锚杆施加预紧力是形成加固拱的前提。5、锚杆的减跨作用如果把不稳定的顶板岩层看成是支撑在两帮的叠合梁，由于可视悬吊在老顶上的锚杆为支点，安设了锚杆就相当于在该处打了点柱增加了支点而减少

3、了顶板的跨度，从而降低了顶板岩层的弯曲应力和挠度，维持了顶板与岩石的稳定性，使岩石不易变形和破坏。这就是锚杆的“减跨”作用，它实际上来源于锚杆的悬吊作用。上述几种锚杆支护作用并非是孤立存在的，实际上是相互补充的综合作用，只不过在不同地质条件下，某种支护作用占的地位不同而已。二、锚杆支护作用机理分析巷道开掘以后，由于受掘进工作面迎头及两帮的支撑，顶板下沉和变形很小。此时安装锚杆，其主要作用是控制顶板浅部岩层的离层、滑动。锚杆安装越及时，预应力越大，则锚固范围内岩层的整体刚度越高，岩层处于压缩状态，岩层间不发生离层和弯曲变形等有害变形，岩层的完整性和整体强度得到保持。相反，如

4、果锚杆没有预应力，则只有当岩层产生一定变形时锚杆才有载荷，显然不能控制在这以前顶板岩层的离层和错动，导致顶板从浅部向深部逐渐离层、破坏，失去完整性与稳定性。预应力太小也不能起到有效约束顶板离层的作用。如果锚杆安装不及时，较大范围内的岩层已产生离层、滑动，岩层承载能力丧失很大，再打锚杆，支护效果效果会受到明显影响。综上所述，提出锚杆支护机理的要点为：(1)锚杆支护主要作用在于控制锚固区围岩的离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等扩容变形与破坏，尽量使围岩处于受压状态，抑制围岩弯曲变形、拉伸与剪切破坏的出现，最大限度地保持锚固区围岩的完整性，提高锚固区围岩的整体强度和稳定性。(2

5、)在锚固区内形成刚度较大的次生承载结构，阻止锚固区外岩层产生离层，同时改善围岩深部的应力分布状态。(3)为了实现上述支护效果，锚杆支护系统的刚度十分重要，特别是锚杆预应力起着决定性作用。根据巷道围岩条件确定合理的锚杆预应力是支护设计的关键。当然，较高的预应力要求锚杆具有较高的强度。(4)锚杆预应力的大小对支护效果非常重要，锚杆预应力的扩散同样重要。单根锚杆预应力的作用范围是很有限的，必须通过托板、钢带和金属网等构件将锚杆预应力扩散到离锚杆更远的围岩中。特别是对于巷道表面，即使施加很小的支护力，也会明显抑制围岩的变形与破坏，保持顶板的完整。因此，钢带、金属网等护表构件在预应

6、力支护系统中发挥重要的作用。(5)鉴于锚杆支护的上述作用，锚杆支护应尽量一次支护就能有效控制围岩变形与破坏，避免二次支护和巷道维修。三、锚索支护作用机理分析锚索作为锚杆的一种，从加固拱理论上讲，它能使更大直径的巷道围岩成为一个整体，使其具有更强的承载能力；从悬吊理论上讲，它更有把握围岩悬吊于稳定的老顶中，确保巷道支护的可靠性。锚索与锚杆相比，具有锚固深度大、可施加较大的预紧力等诸多优点，是困难巷道工程支护加固不可缺少的重要手段。锚索的作用主要有两方面：其一是将锚杆支护形成的次生承载结构与深部围岩相连，提高次生承载结构的稳定性，同时充分调动深部围岩的承载能力，使更大范围内的

7、岩体共同承载；其二是锚索施加较大的预紧力，可挤紧和压密岩层中的层理、节理裂隙等不连续面，增加不连续面之间的抗剪力，从而提高围岩的整体强度。Φ20mm的等强螺纹钢锚杆的锚固力130KN，抗拉载荷156KN；锚索Φ15.24mm的锚索锚固力不低于200KN，最低抗断载荷为260KN。所以，锚索无论从锚固力及材料的破断力上讲，都远远优于螺纹钢锚杆。四、锚杆支护技术管理规定第3条锚杆的锚固方式1、端锚：树脂锚固段长度≥350mm。2、加长锚：树脂锚固段长度≥700mm。3、全锚：树脂锚固段长度≥锚深的80%；水泥锚固段长度为锚深的10