锚杆支护

从技术经济上对比，锚杆支护可以节约大量钢材，减少 材料运输工作量，减轻工人的劳动强度和改善作业环境；
保持采煤工作面上下两道和开切眼的畅通，为回采工作 面快速推进和高产高效低成本生产创造有利条件； 锚杆支护巷道施工简单，机械化程度高，可大幅度降低 巷道支护成本，提高掘进速度和生产效率
锚杆支护效果
锚杆支护与架棚支护相比，其优越性表现在： ⑴属于主动支护
五
其它
端头锚固：锚固的长度是锚杆全长的1/3。
全长锚固：锚固的长度超过锚杆全长的90%。 加长锚固：锚固的长度鉴于锚杆全长的1/390%之间。
端头锚固和加长锚固区别： ⑴加长锚固锚杆能提供更高的锚固力：锚固长 度越大，锚固力越高。 ⑵加长锚固时锚杆的受力状态更好：端头锚固 锚固力集中，全长锚固作用相对分散。 ⑶加长锚固时锚杆使岩石的受力更合理：端头 锚固应力集中，岩石受力集中，极易失效。 ⑷加长锚固锚杆能提供更高的抗剪能力和抗剪 刚度。 ⑸加长锚固有较高的可靠性。 ⑹加长锚固能起到“防微杜渐”的作用。
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⑵组合梁理论
机理：通过锚杆将几层薄岩 层锁紧成一个较厚的岩层 （组合梁）。增加岩层间的 摩擦力，防止岩石沿层面滑 动，提高自撑能力。
缺点：将锚杆作用与围岩的 自稳作用分开；在顶板较破 碎、连续性受到破坏时，难 以形成组合梁。
适用条件：
•层状地层 •顶板在相当距离内不存在 稳定岩层，悬吊作用处于次 要地位。
监测内容
序号 1 2 3 4 监测内容 锚杆锚固力 锚杆扭距力 顶板离层状况 锚索拉拔力 监测仪器 矿用锚杆拉拔计 扭力扳手 顶板离层指示仪 矿用锚索张拉机具
锚杆拉拔力试验记录表
施工单位 施工地点 工程检测部 位 试验日期 检测单位 检测人 抽取3组锚杆进行拉拔力试验记录结果 抽取序号 顶部 左邦 右帮 顶部 左邦 右帮 顶部 左邦 设计 拉拔 测试前锚杆外露 测试后锚杆外露 值 是否 力 长度 长度 （KN 合格 (KN) (mm) （mm） ） 备注 拉拔力 不小于 设计值 的90% 。设计 值：顶 部90KN 、帮部 70KN。 试验结果 分析
缺点：一般不能作为准确的定量
设计。
适用条件：
顶板无稳定岩层
拱形巷道
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⑷ 最大水平应力理论
机理：矿井岩层的水平应力
通常大于垂直应力，水平应 力具有明显的方向性。在最 大水平应力作用下，顶底板 岩层易于发生剪切破坏，出 现错动与松动而膨胀造成围 岩变形，锚杆的作用即是约 束其沿轴向岩层膨胀和垂直 于轴向的岩层剪切错动。
三 华烨煤业锚杆使用类型
⒈锚杆使用类型 ⑴顶锚杆：Ф20㎜×2000㎜阻尼式螺帽型单向左旋式 螺纹钢锚杆 规格：直径Ф20㎜，锚杆长度为2000㎜
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顶部采用φ6mm冷拔钢筋焊织的经纬网，规格为2600㎜ ×1100㎜，网目60mm×60mm
托盘：顶部锚杆采用φ12mm×φ20mm×130mm球型托盘； 帮部锚杆采用φ12mm×φ18mm×130mm球型托盘
CK2340(红色)和CK2360(红色)
⑶网及钢带


网：采用冷拔钢筋焊织的经纬网、冷拔铁丝编制的菱形网、塑钢网 编制的方格网。严禁将最前排锚杆螺帽松开或等待后压网。 钢带：钢筋梯子梁、W型钢带等。要求钢筋梯子梁采用高强度焊条 焊接，防止开焊。钢带的厚度或钢筋直径根据矿压确定。 名称 钢带 钢带 钢带 钢带 钢带 钢带 钢带 钢带 钢带 W钢带 型号 1.3米 1.9米 2.3米 2.5米 2.8米 3.4米 3.8米 4.1米 4.6米 4.1米 单位 根 根 根 根 根 根 根 根 根 片
5.锚杆拉拔测试要求 煤巷每300根锚杆或掘进100米巷道，抽试三组锚杆，其中每组顶锚杆1 根，帮锚杆2根。并相应做锚索预紧力试验一组，试验两根锚索。 试验要求： （1）检测部位顶部锚杆：φ18mm阻尼式螺帽型单向左旋式螺纹钢 锚杆，拉拔力大于90kN。 （2）检测部位帮部锚杆：φ16mm阻尼式螺帽型单向左旋式鱼尾纹 锚杆，拉拔力大于70kN。Φ18mm全螺纹玻璃锚杆，拉拔力大于70kN。 6. 注意事项 6.1 锚杆拉拔计在试验过程中应固定牢靠。 6.2 锚杆拉拔时应缓慢地逐级均匀加载，直到锚杆滑动或杆体破坏为 止，并作详细记录。 6.3 拉拔锚杆时，拉拔装置下方和两侧不得站人。 6.4 拉拔时专人监视顶板，以保证操作人员安全。 6.5 测试锚杆按规定比例测试，选择好测试点，不能做破坏性试验。 6.6 拉拔力合格的锚杆要挂好合格标签，如发现不合格的锚杆要按规 定补打，在进行测试。 6.7 拉拔时严禁有人通过，两边放好警戒，以防止工具落伤人。 6.8 测试后要将锚杆螺母拧紧，保管好设备。
缺点：直观性较差。
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（4）最大水平应力理论
（5）锚杆支护强度强化理论
随支护强度增加， 围岩的极限强度和残余 强度提高， 围岩残余强度提高到一 定程度就能保持巷道稳 定。
围岩与支护强度的关系
（5）锚杆支护强度强化理论
锚杆与围岩相互作用，形成锚杆—围岩的共同承载结构， 改善锚固体力学性能，提高锚固体峰值强度和残余强度， 特别是残余强度的提高，有效提高围岩的自承能力，控制 围岩塑性区、破碎区发展，促使巷道围岩由不稳定状态向 稳定状态转变。
顶板：煤矿用气动动锚杆钻机 四 锚杆、锚索拉拔力试验
1. 试验目的 锚杆拉拔力试验的目的是判定巷道围岩的可锚性，评价锚杆、树脂、 围岩锚固系统的性能和锚杆的锚固力。试验必须在现场进行，使用的 材料和设备与巷道正常支护相同。 2. 试验工具和设备 试验的工具与设备主要有： a）锚杆拉力计（量程＞180kN,分辨率≤1.0kN） b）钻孔机具。 3. 准备工作 3.1.地点的选择 试验地点应尽量靠近掘进工作面，围岩较平整，未发生脱落、片帮 等现象。试验锚杆应避开钢带（钢筋梯）安装，距邻近锚杆不小于 300mm。 3.2. 锚杆、锚固剂 试验用锚杆的表面无锈、油、漆或其他污染物。树脂锚固剂按设计选 用。
⑵帮部锚杆 ①采用Ф16mm×1800mm阻尼式螺帽型单向左旋式 鱼尾纹钢锚杆 (运输顺槽左侧与回风顺槽右侧) 规格：直径Ф16㎜，锚杆长度为1800㎜
采用12#冷拔铁丝编制的菱形网，规格为宽1300 ㎜×长10000㎜，网目50mm×50mm
②采用Ф18㎜×1800mm全螺纹玻璃锚杆(开口30米后 运输顺槽与回风顺槽靠工作面侧帮部支护) 规格：直径Ф18㎜，锚杆长度为1800㎜
锚杆支护 锚杆支护
郭裕辉
郭裕辉
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一、引言 目 录
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锚杆支护技术的发展过程 锚杆支护的作用原理
华烨煤业锚杆使用类型
锚杆、锚索拉拔力试验 其它
一
锚杆支护发展
2个阶段：以1995年引进澳大利亚锚杆支护技术为分 界点。 锚杆支护理论、锚杆支护设计方法、施工机具、小孔径 预应力锚索加强支护、锚杆孔径、锚固剂及锚固方式、监 测技术等均发生了变化。 美国、澳大利亚接近100%，英国80%，美国锚杆支 护为巷道顶板的唯一支护方式。 我国1995年时约15.15%，目前约70%。
二 锚杆支护的作用原理
〃 ⑸ 锚杆支护强度强化理论
⑴悬吊理论
机理：将巷道顶板较软 弱岩层悬吊在上部稳定 岩层上，以避免较软弱 岩层的破坏、失稳和塌 落，锚杆所受的拉力来 自被悬吊的岩层重量。 缺点：没有考虑围岩的 自承能力，而且将被锚 固体与原岩体分开。
适用条件： 锚杆可以锚固到顶板坚硬 稳定岩层
采用塑钢网编制的方格网，规格为宽1200×长 10000mm,网目30mm×30mm。
⑵锚固剂

锚固剂：树脂药卷，一般采用凝结速度为超快与中速的树脂药 卷配合。 药卷长度一般是CK2340(红色)和CK2360(红色)、Z2360(蓝色)。
煤体 螺母
锚杆
中速树脂药卷
快速树脂药卷
Z2360(蓝ຫໍສະໝຸດ Baidu)
1
2
3
右帮
100（N〃M） 120（N〃M）
华烨煤业锚杆扭距力检查记录
工程名称： 检测单位： 序号 1 部位 m 施工单位：
顶：120（N〃M）
设计扭矩力： 帮：100（N〃M） 检测结果（ 是否合格 N〃M） 检测日期
2
m
3
m
顶 左 右 顶 左 右 顶 左 右
安装顶板锚索
1、顶板良好时，迎头锚索及时跟紧。 2、安装顶板锚索 打设顶板眼：采用Ф28 ㎜合金钢钻头，施工锚索眼深 度为6750㎜-6850mm。锚索直径为15.24㎜，打眼后先用锚 索插入孔内试探孔深是否符合要求，孔深不够时，须加深 至设计要求为止。 送树脂药卷：向孔内先后装入2支CK2360和2支Z2340树 脂药卷，用钢绞线慢慢将树脂药卷推入孔底。 搅拌树脂：用搅拌接头将锚杆钻机与锚索连接起来，然 后升起钻机推进钢绞线，边搅拌边推进。 直至将锚索推入孔底，停止升钻机，搅拌20〜30s后停 机，并等待2min回落钻机，卸下搅拌连接器，完成锚索的 内锚固。安装完毕，进入下一个循环。
我国煤巷锚杆支护技术的发展过程
（1）起步阶段（80年代中后期）
（2）攻关阶段（1991—1995年）
（3）引进和消化阶段（1996—1997年）
（4）推广和提高阶段（1998年至今）
锚杆支护
从支护机理上看，锚杆支护属于“主动”支护，可以充 分利用围岩的自承能力，提高巷道围岩的稳定性，将载 荷体变为承载体。在相同生产地质条件下，锚杆支护的 巷道围岩变形量比棚式支护减少一半以上。
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⑶组合拱理论
机理：在破裂区中安装预应力锚
杆时，在杆体两端将形成圆锥形分 布的压应力，如果沿巷道周边布置 锚杆群，只要铺杆间距足够小，各 个错杆形成的压应力圆锥体将相互 交错，就能在岩体中形成一个均匀 的压缩带，即承压拱，这个承压拱 可以承受其上部破碎岩石施加的径 向荷载。在承压拱内的岩石径向及 切向均受压，处于三向应力状态， 其围岩强度得到提高，支撑能力也 相应加大。
⑵将巷道围岩变成承载体
⑶对巷道不规则断面适应性强 ⑷巷道围岩变形量显著减小，安全生产得到保证，大幅
度减少了冒顶、瓦斯、火灾事故
⑸简化巷道布置，减少岩石工程 ⑹实现沿空掘巷，提高煤炭资源采出率，延长矿井寿命 锚杆支护具有巨大的技术经济效益和社会效益，是我 国煤炭行业继综合机械化之后的第二次支护技术革命。
3.3 钻孔 用锚杆钻机在选择的地点钻孔。试验前测量钻孔直径、锚杆直径、 树脂直径。 3.4锚杆安装 （1）将树脂锚固剂放入孔中，用锚杆将其慢慢推倒孔底。 （2）用锚杆钻机将锚杆旋转边推进到孔底，然后再旋转5s～10s 停止。 （3）等待30s后，退下锚杆钻机； （4）做好标记，以备试验。 4.拉拔力试验 拉拔试验在锚杆安装后0.5 h～4.0 h进行。时间过短影响锚固剂 固化后的强度，时间过长则因巷道围岩发生变形影响测量结果。 按图(33页)所示安设仪器，确保锚杆拉力计油缸的中心线与锚杆 轴线重合。试验前，检查手动泵的油量和各连接部位是否牢固，确认 无误后再进行试验。试验由两人完成，一人加载，一人记录（见表）。 试验时应缓慢均匀地操作手动泵压杆。当锚杆出现明显位移时，停止 加压，记录锚杆拉力计此时的读数，即为拉拔试验值。
⑷施工机具
顶板：煤矿用气动动锚杆钻机
帮部：气动手持式钻机
⑸锚杆支护工艺
一、安装顶板锚杆 1、先进行临时支护，同时铺设金属网、安装梯子梁。 2、施工顶板锚杆孔：采用1台风动锚杆钻机，直径为Ф28㎜的合金钢钻 头。按钢带孔位(钢带要按巷道中线及锚杆设计孔找准后用前探梁固定 好)由巷道两帮向中间施工锚杆眼。巷道顶板锚杆杆体长2000㎜，孔深 1960㎜-1990㎜。 3、送树脂药卷：穿过钢带孔眼向锚杆孔先后装入CK2360和Z2360树脂药 卷，用装好的锚杆慢慢将树脂药卷推入孔底。 4、搅拌树脂：用带有专用套筒的风动锚杆搅拌器卡住锚杆及螺母，然 后边搅拌边升钻机推进锚杆至孔底，搅拌15s〜20s后停机等待1min。 5、紧固锚杆：60s后再用钻机通过锚杆安装器点动紧固，使托盘快速压 紧钢带及顶板岩面，使锚杆具有较大的预拉力，钻机输出扭矩大于或等 于80N〃m，最后在掘进迎头采用人工加扭的方式将扭矩增加至100N〃m 以上。 二、安装帮锚杆 1、按设计部位施工巷道帮锚杆孔：采用风动帮锚钻机，Ф28㎜钻头打 眼，金属锚杆杆体长1800㎜，深孔1760㎜～1790mm。 2、两帮连接金属网、铺设钢筋梯子梁、钢带。