煤巷锚杆支护理念及常见的煤矿锚杆支护问题
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锚杆类支护替代工字钢、U型钢支护是目前技术阶 段的必然选择，是技术追求的方向。
锚杆的一端固定在稳定围岩里，另一端通过托盘、钢 带挤压不稳定围岩，使稳定和不稳定岩层形成统一的 支护体，减少了整个围岩的径向位移。
锚杆的一端固定在层状岩层中，另一端通过托盘、 钢带的挤压使锚固范围内的岩层形成统一的次生承 载层，限制上部围岩进一步扩容。
▪ 锚杆、 W钢带、金属网等形成统一的人工支 护体系，与巷道围岩形成统一的支护系统。 支护系统使锚固体成为一个整体。
▪ 早期，围岩完整时，金属网和W钢带可以起 到扩散应力的作用；后期，围岩破碎时，金 属网、W钢带对锚固体形成次生承载圈起关 键作用。
后期：锚杆也有加固作用
破碎体挤压加固试验图1
后期：锚杆也有加固作用
帮锚杆改善巷道稳定性的原理
由于有帮锚杆的有效锚固， 巷道围岩中最为不利的 极限自稳隐性拱消失
帮锚杆使极限自稳隐形拱缩小 unstable surroundings
理念五：利用肩角稳定区强化松软围岩的支护
为什么肩角是稳 定的？
以巷道肩角稳定区域岩石作为锚固区域，通过 斜锚索、顶锚索固定槽钢，建立 “锲形”的强化承
单个锚固体 对围岩的挤 压形成的压 缩块
锚杆群对围岩的挤压形成 的压缩带，压缩带形成后 生结构或次生结构
理念四：巷帮的支护是煤巷锚杆支护的关键 巷帮的破坏 趋势预测
侧帮破裂趋势线
巷道侧帮跨落角 sliding angle of a roadway side
煤巷巷道围岩稳定性分析：帮的稳定是关键
应该被“固压理论”所代替 ▪ 理念四： 巷帮的支护是煤巷锚杆支护的关键 ▪ 理念五： 利用肩角稳定区强化松软围岩的支护 ▪ 理念六： 支护系统理念 ▪ 理念七： 支护生命期理念 ▪ 理念八： 动态设计理念
理念1：围岩本身就是支护体
1、山洞：围岩是坚硬岩石 2、窑洞：围岩是黄土
条件：山洞和窑洞围岩所受 应力小于围岩的强度。 支护成本为零。
5mm”。现钻孔直径为32mm，建议改为28mm， 帮锚杆直径直径18mm改为20或22mm。三径不匹 配的直接后果是降低锚杆和锚索的锚固力。原因 是锚杆对锚固剂的搅拌不均匀，固化后的锚固剂 与眼孔的摩擦力小。
问题二：锚杆结构不合理
▪ 使用全螺纹锚杆，螺距大，摩擦力大，容易出现 退丝现象。 建议把锚杆螺纹螺距改为2.5mm国标 螺距，这样的螺纹自锁效果好，很少退丝。
固压理论的基本观点
•锚杆（或锚索）的部分杆体（或尾部端头）固定在围 岩中，锚头（包括螺母、托盘和托梁）压迫围岩岩面，
约束围岩外移（径向移动），锚头对围岩的压力同时 转化为锚杆受到的拉力，这种拉力也约束了（通过锚 固剂和锚杆杆体本身）围岩的切向移动。
•锚头对围岩岩面压力（或锚杆受到的拉力）的大小， 等于锚杆初始工作阻力（预应力）加锚固体的膨胀力 （或碎胀力，对顶板来说重量也起作用）。
是硬道理”； ▪ 煤矿安全管理有句话：“煤矿安全无论怎样强调
也不过分”， ▪ 套用煤矿安全管理的这句话：“及时支护和高预
应力无论怎样强调也不过分”。
怎样提高锚杆的预应力？
▪ 管理上 重视锚杆预应力的检查，建立锚杆编号制度。
▪ 安全措施上 规定第一次紧固的预拉力最小值和第二次紧 固的时间。
▪ 紧固手段上 采用锚杆钻机或其它专用锚杆安装机具，使 用大扭矩安装机具。
淮北矿区锚杆支护巷道典型冒顶示意图
不及时阻止有害变形， 造成大面积冒顶
怎样充分利用围岩 的支护能力？
只有在围岩产生有害变形前进 行主动支护，才能产生好的支 护效果、保证支护安全。
▪ 煤岩挖掘后，立即进行高强度的临时支护，阻止 打锚杆眼、安装锚杆期间围岩的有害变形。
▪ 实施锚杆的快速安装工艺。 ▪ 给锚杆施加较大的预应力，并通过托板、钢带等
怎样加大帮的锚固力？
锚杆的锚固力来源于锚固段与孔壁的摩擦力，合理 的三径配合、加大锚固段长度、强化锚杆系统强度、 钻孔的受压变形都会增加这种摩擦力。
为提高煤帮的锚固力，可以采取如下措施：
▪ 帮锚杆使用全长锚固或加长锚固； ▪ “三径匹配”
孔径28mm（或26mm），药卷23mm，锚杆直径 20mm。 ▪ 提高帮顶支护的整体性 使用钢丝网和W钢带护邦。 ▪ 或者采用锚注一体化的锚杆，滞后注浆，提高煤帮 的强度，同时起到封密采空区的作用。
顶板稳定机理--碹的启示 1
从碹的稳定看锚网和钢带的作用
顶板稳定机理--碹的启示 2
淮北袁庄煤矿大倾角复合顶板支护效果
谢桥煤矿12228区段煤巷支护效果
机巷
风巷（沿空）
理念八：巷道锚杆支护动态设计理念
▪ 煤巷锚杆支护设计应采用动态设计方法。 ▪ 设计应在地质力学评估的基础上按以下程序进行：初
高预应力锚杆）；
高预应力锚杆
高预应力锚杆
1 超高强锚杆杆体 2 螺母 3 预应力标示杆 4 应力松弛自补偿弹簧 5 弹簧护筒 6 减摩垫圈 5 7 应力扩散托盘 8 高强树脂锚固剂 9 围岩
理念三：锚杆支护的 “悬吊理论”很容易使人产生误
解，影响锚杆支护的推广。 为此我们提出了固压理论。 悬吊理论的局限性 （1）从理念上影响锚杆的推广，给人“没有坚硬岩层， 就不能使用锚杆支护的印象” ； （2）仅把不稳定岩层作为“被悬吊岩体”； （3）忽略锚杆初始工作阻力的作用； （4）用悬吊理论解释锚杆支护，锚杆还是被动支护； （5）只能解释顶板的锚固。
理念2：充分利用围岩本身强度是降低支护成本、 保证支护安全的必要条件
顶板断裂后 没有 （有害变形产 形成 生后），锚杆 厚层 （或其他支护 刚性 体）被动受力。梁
围岩和支护
体共同承担
围压
形成了厚 层刚性梁
无锚杆支护或有锚杆支护但没有预应力或很小时
顶板产生有害变形前， 顶板和锚杆共同起作用
有锚杆支护且预应力很大时
煤巷锚杆支护理念及常见的煤巷 锚杆支护问题
矿山压力研究技术团队
内容
一、煤巷支护理念 二、煤巷锚杆常见的问题 三、怎样提高锚杆支护的掘进速度
一、煤巷支护理念
煤矿工程技术和管理人员需要了解一些支护理念： ▪ 理念一：围岩本身就是支护体 ▪ 理念二：充分利用围岩本身强度是降低支护成本和
保证支护安全的必要条件 ▪ 理念三： 锚杆支护的 “悬吊理论”容易产生误导，
▪ 锚杆没有附件：锚杆仅有杆体、托盘和螺母，没 有球形垫圈和塑料垫圈。建议锚头加减阻附件， 从技术上提高预应力。
问题3：机具问题
▪ 锚杆钻机及配套施工机具品种单一、功率小、可靠性差。 ▪ 由于施工机具单一，大部分单位锚杆安装工艺依然是：搅
拌药卷、安装托盘分开进行，螺母基本靠人工扭紧，锚杆 预紧力低、初撑力小、安装速度慢。 ▪ 建议采用钻机快速安装锚杆，并用扭矩放大器风动扳手紧 固螺母，预紧扭矩达到350N.m以上，对围岩初撑力可达50 ～ 60kN，锚杆安装后即对围岩很大的支护阻力，将层里发 育的软弱岩层紧固在一起，阻止岩层间的水平滑动，提高 围岩抗压、抗剪强度，最大限度地减小巷道的收敛变形。
控信息采取不同的措施，确保煤矿安全。
煤巷支护生命期内巷道的维护问题
▪ 早期 掘进时强化煤巷顶帮的支护，提高锚杆预应力和 工作阻力，强化护帮、护顶（利用钢丝网和W钢 带等）。
▪ 中期 进行日常矿压监控，发现异常离层或松动圈异常 增大的，及时补打锚杆或架棚支护，确保巷道的 整体完好，不出现局部冒落。
▪ 后期 必要时，在回采过程中风巷超前支护。
▪ 选择的支护结构要适应围岩环境。 ▪ 支护结构的各组成部分强度要匹配。支护系统的破
坏总是先从某个薄弱环节开始。
理念七：支护生命期理念
▪ 支护生命期是指巷道从开挖和报废的全过程。 ▪ 在支护生命期内，围岩的松动圈从小到大 动态变化；
支护结构和围岩的相互作用关系也在变化。 ▪ 在煤巷锚杆支护的早期、中期和后期要根据矿压监
▪ “固”：锚杆固定在相对稳定的区域。如 原岩应力区、弹性区、塑形区（主要承重 区）、松动圈（能形成次生承载区，如压 缩拱等）。
▪ “压”：早期重视预应力的作用。没有锚 杆对破碎岩体的挤压，就无法形成次生承 载区，也不能提高锚固体的力学性能。
▪ 本理论的提出参考了下列理论：中矿侯朝 炯教授提出的锚固体围岩强度强化理论； 康红普博士（侯教授的学生）提出的“关 键承载圈”和“扩容-稳定”理论；中矿董 方庭教授提出的“围岩松动圈”理论。
早期：加强顶帮的支护
由于有帮锚杆的有效锚固， 巷道围岩中最为不利的 极限自稳隐性拱消失
帮锚杆使极限自稳隐形拱缩小 unstable surroundings
早期：加强顶帮的支护
没有形成 厚层刚性梁
无锚杆支护或有锚杆支护但没有预应力或很小时
形成了 厚层刚性梁
有锚杆支护且预应力很大时
早期：既要重视“支”也要重视“护”
始设计—井下监测—信息反馈—正式设计。 ▪ 当巷道围岩条件发生变化时，要及时改变巷道锚杆支
护设计，做到既不过度支护又能保证支护安全。 ▪ 要贯彻“动态设计”的思想，不能生搬硬套已有设计。
根据具体地质条件的不同，同一矿井、同一煤层、同 一巷道的不同区域、不同地段，可选择不同的支护形 式和参数。
二、常见的锚杆支护问题
碎石
破碎体挤压加固试验图2
后期：锚杆也有加固作用
破碎体挤压加固试验图2
后期：锚杆也有加固作用
破碎体挤压加固试验图2
后期：锚杆也有加固作用
条件是：利用钢带和钢丝网保证巷道的整体性，使围岩协 同变形，不出现局部冒落，在工作阻力（锚杆对围岩的压 力）达到某个数值，形成次要承载圈（扩容-稳定理论）
从碹的稳定看锚网和钢带的作用
载结构，控制顶板的离层、防止顶板加固区整体垮 冒。
肩角稳定区
肩角稳定区
理念六：支护系统理念
▪ 支护系统由围岩环境和支护结构组成。围岩环境包 括围岩顶、底和帮的岩体强度、以及围岩周围的垂 直应力和水平应力。支护结构是有“支”和“护” 两个方面组成的体系；“支”的方面包括锚杆和锚 索的规格和布置等；“护”的方面包括金属网、梯 子梁或W钢带、M钢带的规格和铺设等。
▪ 锚杆选择上 使用高预应力锚杆和能传递预应力的W钢带 或M钢带。
二次紧固的重要性
锚
托锚力曲线
杆
托
锚
力
0
时间
锚杆安装后随时间的变化，其托锚力的变化曲线
及时进行二次紧固，防治锚 杆松弛造成围岩的有害变形
高预应力与锚杆结构
预紧力与螺母安装扭矩之间的关系
F0=kM 预紧力与螺母安装扭矩成正比，同时取决于系数 k。 影响k值的关键因素： 螺母与螺纹段间摩擦系数，越大，k值越小； 螺母、垫圈端面间摩擦系数，越小，k值越大； 锚杆直径，锚杆越粗，k值越小。 考虑各种影响因素，加权平均后k值约为5.25（对
构件实现预应力扩散； ▪ 采用加长锚固或全长锚固，使杆体对围岩离层、
错动非常敏感，能及时抑制离层与错动的产生。 安装越及时，预应力越大，锚固范围内岩层整体
刚度越高。从而使岩层处于受压状态，不发生离 层和弯曲等有害变形，岩层的完整性和整体强度 得到了保持。
及时支护和高预应力的重要性
▪ 邓小平老人家说：“发展才是硬道理”， ▪ 套用邓小平的这句话：“及时支护和高预应力才
锚杆支护结构的固压作用使巷道围岩实现了 三个功能： （1）提高了围岩强度； （2）恢复了围岩的三向应力状态； （3）保证了围岩的完整性和协同变形。
பைடு நூலகம்
只有锚杆支护才能才能实现以下三种功能
三向应力状态
巷道开挖
二向应力状态
围岩 支护
提高 围岩强度
恢复 三向应力状态
改善 围岩完整性
稳定围岩
锚杆两端对围岩的挤压约束是 同时实现以上三种功能的必要条件
•锚杆对围岩的压力提高了锚固体的力学参数，包括锚 固体破坏前和破坏后的力学参数（E、C、φ等），改 善锚固体的力学性能。
锚杆所受的力F=F涨+F预，
F涨锚固体的膨胀力，F预是预拉力，应占锚杆受力的 50%及以上。前者是围岩变形力。
伸入不同区域的锚杆
▪ 这种理论既强调“固”，又重视“压”。 二者是矛盾的统一体，缺一不可。
煤矿锚杆支护常常存在如下问题：
▪ 问题一：“三径不匹配”问题； ▪ 问题二：锚杆结构问题； ▪ 问题三：机具问题 ▪ 问题四：锚杆支护监测缺失或不完善 ▪ 问题五：支护设计问题 ▪ 问题六：锚杆安装质量问题
问题一：三径不匹配
▪ 合理的三径是“钻孔直径与锚杆直径之差为4～ 10mm；钻孔直径与树脂锚固剂直径之差为3～
问题四：锚杆支护监测问题
▪ 巷道锚杆支护监测缺失和不到位。 ▪ 锚杆支护监测，不但要监测围岩表面收敛变形、锚
锚杆的一端固定在稳定围岩里，另一端通过托盘、钢 带挤压不稳定围岩，使稳定和不稳定岩层形成统一的 支护体，减少了整个围岩的径向位移。
锚杆的一端固定在层状岩层中，另一端通过托盘、 钢带的挤压使锚固范围内的岩层形成统一的次生承 载层，限制上部围岩进一步扩容。
▪ 锚杆、 W钢带、金属网等形成统一的人工支 护体系，与巷道围岩形成统一的支护系统。 支护系统使锚固体成为一个整体。
▪ 早期，围岩完整时，金属网和W钢带可以起 到扩散应力的作用；后期，围岩破碎时，金 属网、W钢带对锚固体形成次生承载圈起关 键作用。
后期：锚杆也有加固作用
破碎体挤压加固试验图1
后期：锚杆也有加固作用
帮锚杆改善巷道稳定性的原理
由于有帮锚杆的有效锚固， 巷道围岩中最为不利的 极限自稳隐性拱消失
帮锚杆使极限自稳隐形拱缩小 unstable surroundings
理念五：利用肩角稳定区强化松软围岩的支护
为什么肩角是稳 定的？
以巷道肩角稳定区域岩石作为锚固区域，通过 斜锚索、顶锚索固定槽钢，建立 “锲形”的强化承
单个锚固体 对围岩的挤 压形成的压 缩块
锚杆群对围岩的挤压形成 的压缩带，压缩带形成后 生结构或次生结构
理念四：巷帮的支护是煤巷锚杆支护的关键 巷帮的破坏 趋势预测
侧帮破裂趋势线
巷道侧帮跨落角 sliding angle of a roadway side
煤巷巷道围岩稳定性分析：帮的稳定是关键
应该被“固压理论”所代替 ▪ 理念四： 巷帮的支护是煤巷锚杆支护的关键 ▪ 理念五： 利用肩角稳定区强化松软围岩的支护 ▪ 理念六： 支护系统理念 ▪ 理念七： 支护生命期理念 ▪ 理念八： 动态设计理念
理念1：围岩本身就是支护体
1、山洞：围岩是坚硬岩石 2、窑洞：围岩是黄土
条件：山洞和窑洞围岩所受 应力小于围岩的强度。 支护成本为零。
5mm”。现钻孔直径为32mm，建议改为28mm， 帮锚杆直径直径18mm改为20或22mm。三径不匹 配的直接后果是降低锚杆和锚索的锚固力。原因 是锚杆对锚固剂的搅拌不均匀，固化后的锚固剂 与眼孔的摩擦力小。
问题二：锚杆结构不合理
▪ 使用全螺纹锚杆，螺距大，摩擦力大，容易出现 退丝现象。 建议把锚杆螺纹螺距改为2.5mm国标 螺距，这样的螺纹自锁效果好，很少退丝。
固压理论的基本观点
•锚杆（或锚索）的部分杆体（或尾部端头）固定在围 岩中，锚头（包括螺母、托盘和托梁）压迫围岩岩面，
约束围岩外移（径向移动），锚头对围岩的压力同时 转化为锚杆受到的拉力，这种拉力也约束了（通过锚 固剂和锚杆杆体本身）围岩的切向移动。
•锚头对围岩岩面压力（或锚杆受到的拉力）的大小， 等于锚杆初始工作阻力（预应力）加锚固体的膨胀力 （或碎胀力，对顶板来说重量也起作用）。
是硬道理”； ▪ 煤矿安全管理有句话：“煤矿安全无论怎样强调
也不过分”， ▪ 套用煤矿安全管理的这句话：“及时支护和高预
应力无论怎样强调也不过分”。
怎样提高锚杆的预应力？
▪ 管理上 重视锚杆预应力的检查，建立锚杆编号制度。
▪ 安全措施上 规定第一次紧固的预拉力最小值和第二次紧 固的时间。
▪ 紧固手段上 采用锚杆钻机或其它专用锚杆安装机具，使 用大扭矩安装机具。
淮北矿区锚杆支护巷道典型冒顶示意图
不及时阻止有害变形， 造成大面积冒顶
怎样充分利用围岩 的支护能力？
只有在围岩产生有害变形前进 行主动支护，才能产生好的支 护效果、保证支护安全。
▪ 煤岩挖掘后，立即进行高强度的临时支护，阻止 打锚杆眼、安装锚杆期间围岩的有害变形。
▪ 实施锚杆的快速安装工艺。 ▪ 给锚杆施加较大的预应力，并通过托板、钢带等
怎样加大帮的锚固力？
锚杆的锚固力来源于锚固段与孔壁的摩擦力，合理 的三径配合、加大锚固段长度、强化锚杆系统强度、 钻孔的受压变形都会增加这种摩擦力。
为提高煤帮的锚固力，可以采取如下措施：
▪ 帮锚杆使用全长锚固或加长锚固； ▪ “三径匹配”
孔径28mm（或26mm），药卷23mm，锚杆直径 20mm。 ▪ 提高帮顶支护的整体性 使用钢丝网和W钢带护邦。 ▪ 或者采用锚注一体化的锚杆，滞后注浆，提高煤帮 的强度，同时起到封密采空区的作用。
顶板稳定机理--碹的启示 1
从碹的稳定看锚网和钢带的作用
顶板稳定机理--碹的启示 2
淮北袁庄煤矿大倾角复合顶板支护效果
谢桥煤矿12228区段煤巷支护效果
机巷
风巷（沿空）
理念八：巷道锚杆支护动态设计理念
▪ 煤巷锚杆支护设计应采用动态设计方法。 ▪ 设计应在地质力学评估的基础上按以下程序进行：初
高预应力锚杆）；
高预应力锚杆
高预应力锚杆
1 超高强锚杆杆体 2 螺母 3 预应力标示杆 4 应力松弛自补偿弹簧 5 弹簧护筒 6 减摩垫圈 5 7 应力扩散托盘 8 高强树脂锚固剂 9 围岩
理念三：锚杆支护的 “悬吊理论”很容易使人产生误
解，影响锚杆支护的推广。 为此我们提出了固压理论。 悬吊理论的局限性 （1）从理念上影响锚杆的推广，给人“没有坚硬岩层， 就不能使用锚杆支护的印象” ； （2）仅把不稳定岩层作为“被悬吊岩体”； （3）忽略锚杆初始工作阻力的作用； （4）用悬吊理论解释锚杆支护，锚杆还是被动支护； （5）只能解释顶板的锚固。
理念2：充分利用围岩本身强度是降低支护成本、 保证支护安全的必要条件
顶板断裂后 没有 （有害变形产 形成 生后），锚杆 厚层 （或其他支护 刚性 体）被动受力。梁
围岩和支护
体共同承担
围压
形成了厚 层刚性梁
无锚杆支护或有锚杆支护但没有预应力或很小时
顶板产生有害变形前， 顶板和锚杆共同起作用
有锚杆支护且预应力很大时
煤巷锚杆支护理念及常见的煤巷 锚杆支护问题
矿山压力研究技术团队
内容
一、煤巷支护理念 二、煤巷锚杆常见的问题 三、怎样提高锚杆支护的掘进速度
一、煤巷支护理念
煤矿工程技术和管理人员需要了解一些支护理念： ▪ 理念一：围岩本身就是支护体 ▪ 理念二：充分利用围岩本身强度是降低支护成本和
保证支护安全的必要条件 ▪ 理念三： 锚杆支护的 “悬吊理论”容易产生误导，
▪ 锚杆没有附件：锚杆仅有杆体、托盘和螺母，没 有球形垫圈和塑料垫圈。建议锚头加减阻附件， 从技术上提高预应力。
问题3：机具问题
▪ 锚杆钻机及配套施工机具品种单一、功率小、可靠性差。 ▪ 由于施工机具单一，大部分单位锚杆安装工艺依然是：搅
拌药卷、安装托盘分开进行，螺母基本靠人工扭紧，锚杆 预紧力低、初撑力小、安装速度慢。 ▪ 建议采用钻机快速安装锚杆，并用扭矩放大器风动扳手紧 固螺母，预紧扭矩达到350N.m以上，对围岩初撑力可达50 ～ 60kN，锚杆安装后即对围岩很大的支护阻力，将层里发 育的软弱岩层紧固在一起，阻止岩层间的水平滑动，提高 围岩抗压、抗剪强度，最大限度地减小巷道的收敛变形。
控信息采取不同的措施，确保煤矿安全。
煤巷支护生命期内巷道的维护问题
▪ 早期 掘进时强化煤巷顶帮的支护，提高锚杆预应力和 工作阻力，强化护帮、护顶（利用钢丝网和W钢 带等）。
▪ 中期 进行日常矿压监控，发现异常离层或松动圈异常 增大的，及时补打锚杆或架棚支护，确保巷道的 整体完好，不出现局部冒落。
▪ 后期 必要时，在回采过程中风巷超前支护。
▪ 选择的支护结构要适应围岩环境。 ▪ 支护结构的各组成部分强度要匹配。支护系统的破
坏总是先从某个薄弱环节开始。
理念七：支护生命期理念
▪ 支护生命期是指巷道从开挖和报废的全过程。 ▪ 在支护生命期内，围岩的松动圈从小到大 动态变化；
支护结构和围岩的相互作用关系也在变化。 ▪ 在煤巷锚杆支护的早期、中期和后期要根据矿压监
▪ “固”：锚杆固定在相对稳定的区域。如 原岩应力区、弹性区、塑形区（主要承重 区）、松动圈（能形成次生承载区，如压 缩拱等）。
▪ “压”：早期重视预应力的作用。没有锚 杆对破碎岩体的挤压，就无法形成次生承 载区，也不能提高锚固体的力学性能。
▪ 本理论的提出参考了下列理论：中矿侯朝 炯教授提出的锚固体围岩强度强化理论； 康红普博士（侯教授的学生）提出的“关 键承载圈”和“扩容-稳定”理论；中矿董 方庭教授提出的“围岩松动圈”理论。
早期：加强顶帮的支护
由于有帮锚杆的有效锚固， 巷道围岩中最为不利的 极限自稳隐性拱消失
帮锚杆使极限自稳隐形拱缩小 unstable surroundings
早期：加强顶帮的支护
没有形成 厚层刚性梁
无锚杆支护或有锚杆支护但没有预应力或很小时
形成了 厚层刚性梁
有锚杆支护且预应力很大时
早期：既要重视“支”也要重视“护”
始设计—井下监测—信息反馈—正式设计。 ▪ 当巷道围岩条件发生变化时，要及时改变巷道锚杆支
护设计，做到既不过度支护又能保证支护安全。 ▪ 要贯彻“动态设计”的思想，不能生搬硬套已有设计。
根据具体地质条件的不同，同一矿井、同一煤层、同 一巷道的不同区域、不同地段，可选择不同的支护形 式和参数。
二、常见的锚杆支护问题
碎石
破碎体挤压加固试验图2
后期：锚杆也有加固作用
破碎体挤压加固试验图2
后期：锚杆也有加固作用
破碎体挤压加固试验图2
后期：锚杆也有加固作用
条件是：利用钢带和钢丝网保证巷道的整体性，使围岩协 同变形，不出现局部冒落，在工作阻力（锚杆对围岩的压 力）达到某个数值，形成次要承载圈（扩容-稳定理论）
从碹的稳定看锚网和钢带的作用
载结构，控制顶板的离层、防止顶板加固区整体垮 冒。
肩角稳定区
肩角稳定区
理念六：支护系统理念
▪ 支护系统由围岩环境和支护结构组成。围岩环境包 括围岩顶、底和帮的岩体强度、以及围岩周围的垂 直应力和水平应力。支护结构是有“支”和“护” 两个方面组成的体系；“支”的方面包括锚杆和锚 索的规格和布置等；“护”的方面包括金属网、梯 子梁或W钢带、M钢带的规格和铺设等。
▪ 锚杆选择上 使用高预应力锚杆和能传递预应力的W钢带 或M钢带。
二次紧固的重要性
锚
托锚力曲线
杆
托
锚
力
0
时间
锚杆安装后随时间的变化，其托锚力的变化曲线
及时进行二次紧固，防治锚 杆松弛造成围岩的有害变形
高预应力与锚杆结构
预紧力与螺母安装扭矩之间的关系
F0=kM 预紧力与螺母安装扭矩成正比，同时取决于系数 k。 影响k值的关键因素： 螺母与螺纹段间摩擦系数，越大，k值越小； 螺母、垫圈端面间摩擦系数，越小，k值越大； 锚杆直径，锚杆越粗，k值越小。 考虑各种影响因素，加权平均后k值约为5.25（对
构件实现预应力扩散； ▪ 采用加长锚固或全长锚固，使杆体对围岩离层、
错动非常敏感，能及时抑制离层与错动的产生。 安装越及时，预应力越大，锚固范围内岩层整体
刚度越高。从而使岩层处于受压状态，不发生离 层和弯曲等有害变形，岩层的完整性和整体强度 得到了保持。
及时支护和高预应力的重要性
▪ 邓小平老人家说：“发展才是硬道理”， ▪ 套用邓小平的这句话：“及时支护和高预应力才
锚杆支护结构的固压作用使巷道围岩实现了 三个功能： （1）提高了围岩强度； （2）恢复了围岩的三向应力状态； （3）保证了围岩的完整性和协同变形。
பைடு நூலகம்
只有锚杆支护才能才能实现以下三种功能
三向应力状态
巷道开挖
二向应力状态
围岩 支护
提高 围岩强度
恢复 三向应力状态
改善 围岩完整性
稳定围岩
锚杆两端对围岩的挤压约束是 同时实现以上三种功能的必要条件
•锚杆对围岩的压力提高了锚固体的力学参数，包括锚 固体破坏前和破坏后的力学参数（E、C、φ等），改 善锚固体的力学性能。
锚杆所受的力F=F涨+F预，
F涨锚固体的膨胀力，F预是预拉力，应占锚杆受力的 50%及以上。前者是围岩变形力。
伸入不同区域的锚杆
▪ 这种理论既强调“固”，又重视“压”。 二者是矛盾的统一体，缺一不可。
煤矿锚杆支护常常存在如下问题：
▪ 问题一：“三径不匹配”问题； ▪ 问题二：锚杆结构问题； ▪ 问题三：机具问题 ▪ 问题四：锚杆支护监测缺失或不完善 ▪ 问题五：支护设计问题 ▪ 问题六：锚杆安装质量问题
问题一：三径不匹配
▪ 合理的三径是“钻孔直径与锚杆直径之差为4～ 10mm；钻孔直径与树脂锚固剂直径之差为3～
问题四：锚杆支护监测问题
▪ 巷道锚杆支护监测缺失和不到位。 ▪ 锚杆支护监测，不但要监测围岩表面收敛变形、锚