煤矿巷道锚杆支护现状及存在的问题
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对围岩地质条件及变化认识不清； 支护设计不合理； 支护材料质量不合格；
施工质量不满足设计要求；
矿压监测不及时，不能及早发现问题。
二、锚杆支护存在的问题 3、锚杆支护构件 锚杆杆体
杆体破断。原材料力学性能不满足设计要求，屈服、拉 断强度低，冲击吸收功小，延伸率低。 杆尾螺纹破断。螺纹精度、强度、尺寸不满足要求，受
延伸率提高1倍
公称直径/mm 18 拉断载荷/kN 408 伸长率()/% 7
20
22 28.6 1×19结构锚索及断面
510
607 900
7
7 7
一、煤矿锚杆支护技术现状 应用情况
高强度锚杆支护技术得到推广应用，小孔径锚索支
护加固技术大面积应用；
一些矿区达到90%，很多矿区达到70%；
三、解决途径
改善锚杆杆体材质 锚杆断裂的重要原因是冲击韧性差。从炼钢开始重新研究 钢材配方与轧制工艺，显著提高钢材的冲击韧性。 煤炭科学研究总院与首钢联合开发出BHRB600钢材。保 持原来钢材力学指标的同时，冲击吸收功大幅提高。
试件编号 20-1 20-2 22-1 22-2 22-3 抗拉强度 /MPa 785 790 805 805 800 屈服强度 /MPa 625 635 650 650 645 断后延伸率 /% 23.5 25.5 22.0 22.0 21.0 冲击吸收功 /J 45.2 50.8 34.3 42.6 39.5
煤矿巷道锚杆支护现状及存在的问题
康红普
中国煤炭科工集团有限公司 煤炭科学研究总院开采分院 2013.11.21
提
纲
一、煤矿锚杆支护技术现状 二、锚杆支护存在的问题 三、解决途径
四、应用实例
五、展望
一、煤矿锚杆支护技术现状
低强度锚杆
早期适用于简 单条件(5%)
高强度锚杆
显著提高了锚
高预应力强力锚杆
α /° 5 160.9 214.5 10 109.9 146.6 15 82.9 110.5 20 65.9 87.9 25 54.1 72.1 30 45.3 60.4
x1 x2
Δx
Fs/kN
Fb/kN
若锚杆仅受拉伸，屈服与拉断载荷294.5 kN、392.7 kN
二、锚杆支护存在的问题
杆体受力状态分析–数值模拟
齿牙表面剥离
牙底裂纹与腐蚀
二、锚杆支护存在的问题
五、存在的问题
托板
托板破裂。原材料强度不够，托板 形状和几何尺寸不合理。 托板变形过大。托板承载力与锚杆 不匹配。托板材质和尺寸不合理。
托板和调心垫配合差，托板承受偏
载和集中载荷破坏，调心垫破裂。 托板破坏导致锚杆整体支护强度大 大降低甚至丧失。
解决复杂巷道支
护难题
杆支护效果
锚杆类型
低强度 高强度 高预应力 高强度
直径/mm 拉断载荷/kN
14-20 18-22 20-25 50-120 120-200 200-400
预应力 /kN
0-10 10-20 60-120
锚固方式
端部锚固 端锚、加长锚固 加长、全长预应力锚固
一、煤矿锚杆支护技术现状
锚具与托板压穿槽钢等构件。
索体强度不够，受锚具损伤。锚 具质量不合格，托板、槽钢材质 与参数不合理、不匹配； 锚索过长，预应力不匹配；
围岩离层后再打锚索。
三、解决途径
改善锚杆杆体材质，提高冲击韧性。
提高锚杆杆体螺纹的加工质量，减小加工损伤。 开发研制与锚杆螺纹强度、硬度相匹配的螺母，优化 螺母材质、形状与尺寸，保证螺母符合技术要求。 优化锚杆托板与球形垫圈尺寸并提高加工质量，改善 杆尾受力状态。 采用合理的锚固方式改善锚杆受力状况，充分发挥杆 体的延伸率。
所有制 乡镇煤矿 事故起数 死亡人数 259 313 比例/% 70.8/68.2
国有地方煤矿
国有重点煤矿
54
53
75
71
14.7/16.3
14.5/15.5
掘进工作面与巷道是顶板事故多发地点。
二、锚杆支护存在的问题
2、顶板冒落原因与分类
地质原因 煤岩体岩性 煤岩体结构 应力主导型 支护原因 支护设计不合理
过大网兜引起巷道变形量增
大；网撕破引起破碎围岩垮
落，导致锚杆失效。
二、锚杆支护存在的问题
金属网变形
钢筋网
菱形网 不同种类金属网的变形
经纬网
二、锚杆支护存在的问题
金属网变形
钢筋网破坏状况
金属网试验装置
菱形网破坏状况
二、锚杆支护存在的问题
锚索
索体拉断，部位中部、锚具接触
部分。 锚具滑动或脱落。
基于地质力学测试 百度文库动态信息设计法
2
巷道围岩地质力学 测试方法与仪器 1
高预力强力锚 杆支护系列材 料与构件
高预应力强力锚杆 支护系列材料与构件 高预应力施工
3
机具与工
巷道矿压与 安全监测仪器 6
5
4
破碎煤岩体 系列注浆材料
高预应力施工 机具与工艺
一、煤矿锚杆支护技术现状
高强度锚杆
高强度、高延伸率、高冲击韧性锚杆。
锚杆支护的本质作用与关键参数
围岩变形形式：不连续、
不协调变形；连续、整 体变形。锚杆主要对前 锚杆预应力及扩散起关键作用：
大幅提高预应力，并实现有效
扩散，可抑制围岩不连续、不 协调变形
者起作用
不连续、不协调变形
连续变形
一、煤矿锚杆支护技术现状
形成基于地质力学测试、以锚固与注浆加固为核心的煤 矿巷道支护成套技术。
二、锚杆支护存在的问题
螺纹受力–拉扭弯剪组合
同 向
异 向
二、锚杆支护存在的问题 锚杆杆体破断的原因
托板与调心球垫尺寸不合理、加 工粗糙、配合性差，球垫不起调 心作用。球垫卡住螺纹，施加很 大侧向力，引起螺纹受极大弯曲 应力是尾部断裂主要原因。 中部断裂主要出现在锚固分界面， 受力状态复杂，弯、剪应力大。
载荷/kN
ε 90° ε 45° ε 0°
托板拱部应变与载荷的关系
应变值/μ ε
5000 0 -5000 10 -10000 30 50 70 90 110 130 150 ε 90° ε 45° ε 0°
载荷/kN
测力托板
0 -1000 -2000 -3000 -4000 -5000
托板四角应变与载荷的关系
托板应力与载荷的关系
井下测力托板受力监测曲线
二、锚杆支护存在的问题
锚固剂
树脂胶泥
粘结力低，达不到设计要求； 其它力学指标(强度、弹模)达不 到要求； 三径不匹配。 期、失效；损坏的锚固剂。
固化剂
树脂锚固剂
原因：锚固剂原材料、配方存在问题；锚固剂已经过
表面上已安设锚杆，实际不起作用或起作用小，肉眼
二、锚杆支护存在的问题
托板受力
托板受力分布
100×100mm
150× 150mm
200× 200mm
不同尺寸托板扩散预应力效果
二、锚杆支护存在的问题
托板受力
应变值/μ ε
10 0 -1000 -2000 -3000 -4000 -5000
15000 10000
30
50
70
90
110 130 150
支护材料不合格
施工质量不合格
顶板垮落
二、锚杆支护存在的问题
巷道支护效果差会导致：
对于围岩 巷道变形大，断面不能 满足生产要求； 发生冒顶、片帮，出现 安全事故。 对于支护体 支护体受力很小，随围岩一起位移； 支护体破坏、失效。
巷道大变形
二、锚杆支护存在的问题
巷道支护效果差的原因
测点位置/mm 15 35 40 110 115 135
应变值/μ ε
三点支撑托板变形与破坏形态
10KN 130KN
50KN 140KN
100KN 150KN
托板剖面应变与载荷的关系
二、锚杆支护存在的问题
托板受力
400
主应力值/MPa
200 0 -200 -400 1# 7# 2# 8# 10 30 50 70 载荷/kN 3# 9# 4# 10# 5# 11# 6# 12# 90 110 130
受拉、弯、扭、剪切
4 P 32M Mt i t2 768 3 3 d d d
2 2
二、锚杆支护存在的问题
锚杆破断的受力原因––尾部受力复杂
y
tan
B
bW
yFKb
W S'y
o o o
1
α
x
2
锚杆尾部屈服与破断载荷
1#
Von Mises应力/MPa
2#
3#
4#
300 200 100 0 0 6 15 21 27.2 35.4 距迎头距离/m 42 48.6
1# 7#
2# 8#
3# 9#
4# 10#
5# 11#
6# 12#
最大剪应力/MPa
500 400 300 200 100 0 10 30 50 70 载荷/kN 90 110 130
杆体材料缺陷。中心偏析，降
低杆体塑性，滚制螺纹易产生
裂纹；非金属夹杂物多，尤其 硅酸盐含量高，晶粒也较大， 严重降低材料机械性能，特别 是冲击韧性；一些钢材强度和
延伸率满足要求，但冲击韧性
—冲击吸收功低，易脆断。
锚杆钢的金相照片
二、锚杆支护存在的问题
杆尾螺纹加工 粗糙、存在缺 陷，质量差
螺纹段外观
弯曲（简支）
弯曲（固支）
跨中（固支）
多跨
剪切
W钢带在不同受力状态下的应力分布
二、锚杆支护存在的问题
钢带受力
温度补偿片 应变片
应变片
测力钢带应变片分布
回风巷钢带受力监测曲线
运输巷钢带受力监测曲线
二、锚杆支护存在的问题
金属网
网兜过大； 网撕破，岩石冒落。 网强度和延伸率不合要求，
几何参数不合理。
最 大 主 应 力 最 小 主 应 力 最 大 剪 应 力
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
2 1
10
30
50
载荷/kN 70
90
110
130
主应力值/MPa
0 -200 -400 -600 -800 1# 7# 2# 8# 3# 9# 4# 10# 5# 11# 6# 12#
井下巷道锚杆测力托板布置图
很难看出，极易引起冒顶、片帮，出现伤亡事故。
二、锚杆支护存在的问题
钢带
钢带被撕裂。
锚杆和托板压穿钢带。 钢带扭曲。
原因：钢带材质几何尺寸和加工工艺不合理；钢带 受力状态差。 锚杆失去组合作用，整体支护能力降低，巷道变形 加大，甚至出现垮落。
二、锚杆支护存在的问题
钢带受力
拉伸
破碎煤岩体注浆加固；
实现高产高效必不可少的关键技术。
但是，随着开采深度增加，地质条件的复杂化，采
动影响加剧，锚杆支护出现了一些问题。
二、锚杆支护存在的问题 1、煤矿顶板事故
近几年来，顶板事故成为煤矿第一大事故；
2012年煤矿死亡事故起数779起，死亡人数1384人，顶板
事故起数366起，死亡人数459人，占47%、33.2%。
1
金属网 钢带
托板
减摩垫片
螺纹钢锚杆
扭矩螺母
锚杆支护构件
二、锚杆支护存在的问题
杆尾螺纹破断
大部分从球形垫圈与托 板之间弯曲破断。
二、锚杆支护存在的问题
杆体破断
大部分从锚固与未锚段的分界面破断
二、锚杆支护存在的问题 锚杆杆体破断的原因
井下锚杆与巷道表面不垂直， 不是理想拉伸。杆体受拉、弯 、剪与扭复合应力。杆体承受 过高弯矩及弯曲应力易破断。
力状况差。
螺纹、螺母拉脱。螺纹、螺母强度、尺寸不合要求。 杆体剪断。杆体抗剪能力不够。
二、锚杆支护存在的问题 锚杆杆体破断部位
有 4 个部位易破断： 2 个在锚 杆尾部；2个在中部。
2 4
树脂锚固剂
3
螺纹段与球垫接触部位。
杆尾与钻孔口接触部位。 锚固与非锚固的交界面。 杆体与结构面相交部位。
N1 f1 Ft
'
f1 f2 N2
θ
'
'
f2
'
N1 N 2
F
二、锚杆支护存在的问题
锚杆杆体破断的原因––应力腐蚀：潮湿空气中的 O 与煤中 的 S引起应力腐蚀，且应力腐蚀极易在裂纹表面产生。
尾部螺纹断口形态
尾部螺纹断口宏观形貌
尾部螺纹断口A区低倍放大形貌
二、锚杆支护存在的问题
杆体破断原因––材料与加工
杆体拉剪组合等效应力
杆体拉弯剪组合等效应力
二、锚杆支护存在的问题
杆体受力状态分析–数值模拟
杆体拉弯扭组合等效应力
杆体拉弯剪扭组合等效应力
二、锚杆支护存在的问题
螺纹受力–拉扭组合
F=80kN，T=160N.m
二、锚杆支护存在的问题
螺纹受力–拉扭弯组合
1°
5°
10°
拉力=80kN、扭矩=160N.m
直径 /mm 屈服强度 /MPa 500 600 700 抗拉强度 /MPa 670 780 850 伸长率 /% 冲击 吸收功/J
牌号
B500 B600 B700
18-25
18-25
60-160
强力锚杆杆体
一、煤矿锚杆支护技术现状
小孔径树脂锚固锚索
1×19结构，断面更加合理
拉断载荷显著提高，最大900kN
施工质量不满足设计要求；
矿压监测不及时，不能及早发现问题。
二、锚杆支护存在的问题 3、锚杆支护构件 锚杆杆体
杆体破断。原材料力学性能不满足设计要求，屈服、拉 断强度低，冲击吸收功小，延伸率低。 杆尾螺纹破断。螺纹精度、强度、尺寸不满足要求，受
延伸率提高1倍
公称直径/mm 18 拉断载荷/kN 408 伸长率()/% 7
20
22 28.6 1×19结构锚索及断面
510
607 900
7
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一、煤矿锚杆支护技术现状 应用情况
高强度锚杆支护技术得到推广应用，小孔径锚索支
护加固技术大面积应用；
一些矿区达到90%，很多矿区达到70%；
三、解决途径
改善锚杆杆体材质 锚杆断裂的重要原因是冲击韧性差。从炼钢开始重新研究 钢材配方与轧制工艺，显著提高钢材的冲击韧性。 煤炭科学研究总院与首钢联合开发出BHRB600钢材。保 持原来钢材力学指标的同时，冲击吸收功大幅提高。
试件编号 20-1 20-2 22-1 22-2 22-3 抗拉强度 /MPa 785 790 805 805 800 屈服强度 /MPa 625 635 650 650 645 断后延伸率 /% 23.5 25.5 22.0 22.0 21.0 冲击吸收功 /J 45.2 50.8 34.3 42.6 39.5
煤矿巷道锚杆支护现状及存在的问题
康红普
中国煤炭科工集团有限公司 煤炭科学研究总院开采分院 2013.11.21
提
纲
一、煤矿锚杆支护技术现状 二、锚杆支护存在的问题 三、解决途径
四、应用实例
五、展望
一、煤矿锚杆支护技术现状
低强度锚杆
早期适用于简 单条件(5%)
高强度锚杆
显著提高了锚
高预应力强力锚杆
α /° 5 160.9 214.5 10 109.9 146.6 15 82.9 110.5 20 65.9 87.9 25 54.1 72.1 30 45.3 60.4
x1 x2
Δx
Fs/kN
Fb/kN
若锚杆仅受拉伸，屈服与拉断载荷294.5 kN、392.7 kN
二、锚杆支护存在的问题
杆体受力状态分析–数值模拟
齿牙表面剥离
牙底裂纹与腐蚀
二、锚杆支护存在的问题
五、存在的问题
托板
托板破裂。原材料强度不够，托板 形状和几何尺寸不合理。 托板变形过大。托板承载力与锚杆 不匹配。托板材质和尺寸不合理。
托板和调心垫配合差，托板承受偏
载和集中载荷破坏，调心垫破裂。 托板破坏导致锚杆整体支护强度大 大降低甚至丧失。
解决复杂巷道支
护难题
杆支护效果
锚杆类型
低强度 高强度 高预应力 高强度
直径/mm 拉断载荷/kN
14-20 18-22 20-25 50-120 120-200 200-400
预应力 /kN
0-10 10-20 60-120
锚固方式
端部锚固 端锚、加长锚固 加长、全长预应力锚固
一、煤矿锚杆支护技术现状
锚具与托板压穿槽钢等构件。
索体强度不够，受锚具损伤。锚 具质量不合格，托板、槽钢材质 与参数不合理、不匹配； 锚索过长，预应力不匹配；
围岩离层后再打锚索。
三、解决途径
改善锚杆杆体材质，提高冲击韧性。
提高锚杆杆体螺纹的加工质量，减小加工损伤。 开发研制与锚杆螺纹强度、硬度相匹配的螺母，优化 螺母材质、形状与尺寸，保证螺母符合技术要求。 优化锚杆托板与球形垫圈尺寸并提高加工质量，改善 杆尾受力状态。 采用合理的锚固方式改善锚杆受力状况，充分发挥杆 体的延伸率。
所有制 乡镇煤矿 事故起数 死亡人数 259 313 比例/% 70.8/68.2
国有地方煤矿
国有重点煤矿
54
53
75
71
14.7/16.3
14.5/15.5
掘进工作面与巷道是顶板事故多发地点。
二、锚杆支护存在的问题
2、顶板冒落原因与分类
地质原因 煤岩体岩性 煤岩体结构 应力主导型 支护原因 支护设计不合理
过大网兜引起巷道变形量增
大；网撕破引起破碎围岩垮
落，导致锚杆失效。
二、锚杆支护存在的问题
金属网变形
钢筋网
菱形网 不同种类金属网的变形
经纬网
二、锚杆支护存在的问题
金属网变形
钢筋网破坏状况
金属网试验装置
菱形网破坏状况
二、锚杆支护存在的问题
锚索
索体拉断，部位中部、锚具接触
部分。 锚具滑动或脱落。
基于地质力学测试 百度文库动态信息设计法
2
巷道围岩地质力学 测试方法与仪器 1
高预力强力锚 杆支护系列材 料与构件
高预应力强力锚杆 支护系列材料与构件 高预应力施工
3
机具与工
巷道矿压与 安全监测仪器 6
5
4
破碎煤岩体 系列注浆材料
高预应力施工 机具与工艺
一、煤矿锚杆支护技术现状
高强度锚杆
高强度、高延伸率、高冲击韧性锚杆。
锚杆支护的本质作用与关键参数
围岩变形形式：不连续、
不协调变形；连续、整 体变形。锚杆主要对前 锚杆预应力及扩散起关键作用：
大幅提高预应力，并实现有效
扩散，可抑制围岩不连续、不 协调变形
者起作用
不连续、不协调变形
连续变形
一、煤矿锚杆支护技术现状
形成基于地质力学测试、以锚固与注浆加固为核心的煤 矿巷道支护成套技术。
二、锚杆支护存在的问题
螺纹受力–拉扭弯剪组合
同 向
异 向
二、锚杆支护存在的问题 锚杆杆体破断的原因
托板与调心球垫尺寸不合理、加 工粗糙、配合性差，球垫不起调 心作用。球垫卡住螺纹，施加很 大侧向力，引起螺纹受极大弯曲 应力是尾部断裂主要原因。 中部断裂主要出现在锚固分界面， 受力状态复杂，弯、剪应力大。
载荷/kN
ε 90° ε 45° ε 0°
托板拱部应变与载荷的关系
应变值/μ ε
5000 0 -5000 10 -10000 30 50 70 90 110 130 150 ε 90° ε 45° ε 0°
载荷/kN
测力托板
0 -1000 -2000 -3000 -4000 -5000
托板四角应变与载荷的关系
托板应力与载荷的关系
井下测力托板受力监测曲线
二、锚杆支护存在的问题
锚固剂
树脂胶泥
粘结力低，达不到设计要求； 其它力学指标(强度、弹模)达不 到要求； 三径不匹配。 期、失效；损坏的锚固剂。
固化剂
树脂锚固剂
原因：锚固剂原材料、配方存在问题；锚固剂已经过
表面上已安设锚杆，实际不起作用或起作用小，肉眼
二、锚杆支护存在的问题
托板受力
托板受力分布
100×100mm
150× 150mm
200× 200mm
不同尺寸托板扩散预应力效果
二、锚杆支护存在的问题
托板受力
应变值/μ ε
10 0 -1000 -2000 -3000 -4000 -5000
15000 10000
30
50
70
90
110 130 150
支护材料不合格
施工质量不合格
顶板垮落
二、锚杆支护存在的问题
巷道支护效果差会导致：
对于围岩 巷道变形大，断面不能 满足生产要求； 发生冒顶、片帮，出现 安全事故。 对于支护体 支护体受力很小，随围岩一起位移； 支护体破坏、失效。
巷道大变形
二、锚杆支护存在的问题
巷道支护效果差的原因
测点位置/mm 15 35 40 110 115 135
应变值/μ ε
三点支撑托板变形与破坏形态
10KN 130KN
50KN 140KN
100KN 150KN
托板剖面应变与载荷的关系
二、锚杆支护存在的问题
托板受力
400
主应力值/MPa
200 0 -200 -400 1# 7# 2# 8# 10 30 50 70 载荷/kN 3# 9# 4# 10# 5# 11# 6# 12# 90 110 130
受拉、弯、扭、剪切
4 P 32M Mt i t2 768 3 3 d d d
2 2
二、锚杆支护存在的问题
锚杆破断的受力原因––尾部受力复杂
y
tan
B
bW
yFKb
W S'y
o o o
1
α
x
2
锚杆尾部屈服与破断载荷
1#
Von Mises应力/MPa
2#
3#
4#
300 200 100 0 0 6 15 21 27.2 35.4 距迎头距离/m 42 48.6
1# 7#
2# 8#
3# 9#
4# 10#
5# 11#
6# 12#
最大剪应力/MPa
500 400 300 200 100 0 10 30 50 70 载荷/kN 90 110 130
杆体材料缺陷。中心偏析，降
低杆体塑性，滚制螺纹易产生
裂纹；非金属夹杂物多，尤其 硅酸盐含量高，晶粒也较大， 严重降低材料机械性能，特别 是冲击韧性；一些钢材强度和
延伸率满足要求，但冲击韧性
—冲击吸收功低，易脆断。
锚杆钢的金相照片
二、锚杆支护存在的问题
杆尾螺纹加工 粗糙、存在缺 陷，质量差
螺纹段外观
弯曲（简支）
弯曲（固支）
跨中（固支）
多跨
剪切
W钢带在不同受力状态下的应力分布
二、锚杆支护存在的问题
钢带受力
温度补偿片 应变片
应变片
测力钢带应变片分布
回风巷钢带受力监测曲线
运输巷钢带受力监测曲线
二、锚杆支护存在的问题
金属网
网兜过大； 网撕破，岩石冒落。 网强度和延伸率不合要求，
几何参数不合理。
最 大 主 应 力 最 小 主 应 力 最 大 剪 应 力
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
2 1
10
30
50
载荷/kN 70
90
110
130
主应力值/MPa
0 -200 -400 -600 -800 1# 7# 2# 8# 3# 9# 4# 10# 5# 11# 6# 12#
井下巷道锚杆测力托板布置图
很难看出，极易引起冒顶、片帮，出现伤亡事故。
二、锚杆支护存在的问题
钢带
钢带被撕裂。
锚杆和托板压穿钢带。 钢带扭曲。
原因：钢带材质几何尺寸和加工工艺不合理；钢带 受力状态差。 锚杆失去组合作用，整体支护能力降低，巷道变形 加大，甚至出现垮落。
二、锚杆支护存在的问题
钢带受力
拉伸
破碎煤岩体注浆加固；
实现高产高效必不可少的关键技术。
但是，随着开采深度增加，地质条件的复杂化，采
动影响加剧，锚杆支护出现了一些问题。
二、锚杆支护存在的问题 1、煤矿顶板事故
近几年来，顶板事故成为煤矿第一大事故；
2012年煤矿死亡事故起数779起，死亡人数1384人，顶板
事故起数366起，死亡人数459人，占47%、33.2%。
1
金属网 钢带
托板
减摩垫片
螺纹钢锚杆
扭矩螺母
锚杆支护构件
二、锚杆支护存在的问题
杆尾螺纹破断
大部分从球形垫圈与托 板之间弯曲破断。
二、锚杆支护存在的问题
杆体破断
大部分从锚固与未锚段的分界面破断
二、锚杆支护存在的问题 锚杆杆体破断的原因
井下锚杆与巷道表面不垂直， 不是理想拉伸。杆体受拉、弯 、剪与扭复合应力。杆体承受 过高弯矩及弯曲应力易破断。
力状况差。
螺纹、螺母拉脱。螺纹、螺母强度、尺寸不合要求。 杆体剪断。杆体抗剪能力不够。
二、锚杆支护存在的问题 锚杆杆体破断部位
有 4 个部位易破断： 2 个在锚 杆尾部；2个在中部。
2 4
树脂锚固剂
3
螺纹段与球垫接触部位。
杆尾与钻孔口接触部位。 锚固与非锚固的交界面。 杆体与结构面相交部位。
N1 f1 Ft
'
f1 f2 N2
θ
'
'
f2
'
N1 N 2
F
二、锚杆支护存在的问题
锚杆杆体破断的原因––应力腐蚀：潮湿空气中的 O 与煤中 的 S引起应力腐蚀，且应力腐蚀极易在裂纹表面产生。
尾部螺纹断口形态
尾部螺纹断口宏观形貌
尾部螺纹断口A区低倍放大形貌
二、锚杆支护存在的问题
杆体破断原因––材料与加工
杆体拉剪组合等效应力
杆体拉弯剪组合等效应力
二、锚杆支护存在的问题
杆体受力状态分析–数值模拟
杆体拉弯扭组合等效应力
杆体拉弯剪扭组合等效应力
二、锚杆支护存在的问题
螺纹受力–拉扭组合
F=80kN，T=160N.m
二、锚杆支护存在的问题
螺纹受力–拉扭弯组合
1°
5°
10°
拉力=80kN、扭矩=160N.m
直径 /mm 屈服强度 /MPa 500 600 700 抗拉强度 /MPa 670 780 850 伸长率 /% 冲击 吸收功/J
牌号
B500 B600 B700
18-25
18-25
60-160
强力锚杆杆体
一、煤矿锚杆支护技术现状
小孔径树脂锚固锚索
1×19结构，断面更加合理
拉断载荷显著提高，最大900kN