锚杆支护技术及理论应用
煤矿掘进巷道锚杆支护技术
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煤矿掘进巷道锚杆支护技术摘要:煤矿掘进巷道内部条件复杂,施工面强度大、危险度高,需要加强防护工作。
为防止掘进安全事故的出现,需要采取有效的超前支护措施,保障人员安全的同时,提高煤矿掘进效率。
锚杆支护是使用高强度的锚索对开采的围岩区域进行注浆加固,控制开采区域的形变量,降低岩体破碎和脱落风险。
锚杆支护能形成一个防护支架,保障机械设备和施工人员的安全,促进煤矿掘进有序地进行。
关键词:煤矿掘进巷道;锚杆支护;技术1煤矿掘进巷道锚杆支护技术概述在实施该技术的过程中,可以以螺丝钢铁为主要材质,保证支撑力。
在开展技术施工前,施工人员应根据地下环境的具体情况,选择不同类型的锚棒。
如果周围岩石稳定,可以选择直径较小的锚带。
如果周围岩石不稳定,可以选择直径较大的锚棒。
如果施工区域内的煤矿比较柔软,则选择较长的锚带施工。
但是,该技术后期的维护保修和检修工作比较麻烦,在具体应用过程中,事故无法预断,地形条件非常复杂的坑道存在较多的安全风险。
另外,在实施这项技术时,对设计人员和施工人员的技能水平要求很高,只有结合工程的实际需要,设计出合理的施工设计图,才能保证施工人员的顺利施工,充分发挥锚带的支撑作用。
传统煤矿开采时,施工人员使用不同类型的金属支架支撑坑道,但这种形式由于参与人员过多,工程人力成本上升,工程整体经济效益下降。
同时,该支承方式的安全性得不到良好的保障,不符合现代煤矿生产环境的需要。
通过锚支承技术的应用,可以有效地提高坑道的安全可靠性,减少工程费用,提高工程效率。
应用这一技术时,施工人员会根据坑道的天花板合理排列锚带的距离。
在固定力的影响下,每个主播周围都会形成压缩区,施工人员将这一区域连接起来形成压缩区,防止周围岩石松动或脱落。
该技术可以促进螺栓的顶棚力发挥合成洑的作用,提高坑道的支撑力,还可以有效避免坑道屋顶的岩石崩塌,增强生产安全性。
2具体应用措施2.1综合机械化掘进技术应用综合机械化掘进技术是现阶段被广泛应用于煤矿巷道开展掘进作业的高效化技术措施。
传统锚杆支护理论
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传统锚杆支护理论传统的锚杆支护理论有悬吊理论、组合梁理论、组合拱(压缩拱)理论,近期又发展了最大水平应力理论等。
1、悬吊理论悬吊理论认为:锚杆支护的作用就是将巷道顶板较软弱岩层吊在上部稳定岩层上,以增强较软弱岩层的稳定性。
对于回采巷道经常遇到的层状岩体,当巷道开挖后,直接顶因弯曲、变形与老顶分离,如果锚杆及时将直接顶挤压并悬吊在老顶上,就能减小和限制直接顶的下沉和离层,以达到支护的目的。
巷道浅部围岩松软破碎,或者开掘巷道后应力重新分布,顶板出现松动破裂区,这时锚杆的悬吊作用就是将这部分易落岩体悬吊在深部未松动岩层上。
这是悬吊理论的进一步发展。
根据悬吊岩层的质量就可以进行锚杆支护设计。
悬吊理论直观地揭示了锚杆的悬吊作用,在分析过程中不考虑围岩的自承能力,而且将被锚固体与原岩体分开,与实际情况有一定差距,计算数据存在误差。
悬吊理论只适用于巷道顶板,不适用于巷道帮、底。
如果顶板中没有坚硬稳定岩层或顶板较软弱岩层较厚,围岩破碎区范围较大,无法将锚杆锚固到上面坚硬岩层或者未松动岩层上,悬吊理论就不适用。
2、组合梁理论组合梁理论认为:在层状岩体中开挖巷道,当顶板在一定范围内不存在坚硬稳定岩层时,锚杆的悬吊作用居次要地位。
如果顶板岩层中存在若干分层,顶板锚杆的作用,一方面是依靠锚杆的锚固力增加各岩层间的摩擦力,防止岩石沿层面滑动,避免各岩层出现离层现象;另一方面,锚杆杆体可增加岩层间的抗剪刚度,阻止岩层间的水平错动,从而将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁紧成一个较厚的岩层(组合梁)。
这种组合厚岩层在上覆岩层荷载的作用下,其最大弯曲应变和应力都将大大减小,组合梁的挠度也减小,而且组合梁越厚,梁内的最大应力、应变和梁的挠度也就减小。
根据组合梁的强度大小,可以确定锚杆支护参数。
组合梁理论,是对锚杆将顶板岩层锁紧成较厚岩层的解释。
在分析中,将锚杆作用与围岩的自稳作用分开,与实际情况有一定的差距,并且随着围岩条件的变化,在顶板较破碎、连续性受到破坏时,组合梁也就不存在了。
《锚杆支护技术》课件
![《锚杆支护技术》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/6d15ea0db207e87101f69e3143323968011cf42d.png)
输标02入题
加强锚杆支护技术的实验研究,通过模拟实际工程条 件下的锚杆受力状态和岩土变形情况,揭示锚杆与岩 土体之间的相互作用机制。
01
03
结合现代信息技术和数值计算方法,开发智能化的监 测系统和数值模拟软件,实现锚杆支护技术的信息化
和智能化。
04
探索新型的锚杆材料和加工工艺,提高锚杆的承载能 力和耐久性,以满足更高要求的岩土加固工程需求。
施工简便
锚杆支护施工工艺相对简单, 不需要大型机械设备,可以大
幅缩短工期。
锚杆支护技术的局限性
地质条件限制
锚杆支护的效果受地质条件影响较大 ,对于复杂的地质结构,可能需要更 精确的设计和施工方法。
材料要求高
锚杆支护对材料的要求较高,需要高 质量的钢材和特殊的锚固剂,增加了 材料成本。
施工质量影响大
锚杆的工作原理主要基于摩擦力和粘结力。通过锚杆与岩土体之间的摩擦力和粘 结力,将岩土体紧密地连接在一起,形成一个整体,提高岩土体的承载能力和稳 定性。
锚杆的受力分析
锚杆的受力分析主要包括拉拔力和剪切力两个方面。拉拔力 是指锚杆受到的垂直于杆轴向的力,剪切力是指锚杆受到的 沿着杆轴向的力。
在锚杆支护技术中,需要根据岩土体的性质和工程要求,对 锚杆的受力进行详细的分析和计算,以确保锚杆能够满足工 程需求,并保证工程的安全性和稳定性。
锚杆支护技术具有施工简便、快速、安全可靠 等优点,适用于各种复杂地形和地质条件的岩 土加固工程。
锚杆支护技术在实际应用中需根据工程地质条 件、环境因素和工程要求进行合理的设计和施 工,以达到最佳的加固效果。
对未来研究的建议与展望
进一步研究锚杆支护技术的理论体系,完善锚杆设计 计算方法和施工工艺,提高锚杆支护技术的可靠性和
煤巷高强预应力锚杆支护技术与应用
![煤巷高强预应力锚杆支护技术与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/6f5540d15ff7ba0d4a7302768e9951e79a896955.png)
煤巷高强预应力锚杆支护技术与应用在煤矿开采过程中,巷道支护是保障矿井安全的重要措施之一。
其中,煤巷高强预应力锚杆支护技术因其具有的高强度、高刚度和高稳定性而得到了广泛的应用。
本文将围绕煤巷高强预应力锚杆支护技术的原理、特点、应用及探讨等方面进行阐述。
煤巷高强预应力锚杆支护技术是一种以锚杆为主体,通过施加预应力,将锚杆与巷道围岩牢固地连接在一起,以提高巷道围岩的稳定性和完整性的一种支护方法。
该技术具有以下特点:高强度:通过采用高强度材料和先进的加工工艺,确保锚杆具有较高的抗拉强度和延伸率,能够承受较大的围岩压力。
高刚度:高强预应力锚杆支护技术通过施加较大的预应力,使锚杆与围岩紧密接触,形成整体受力结构,提高了巷道的整体刚度。
高稳定性:由于高强预应力锚杆支护技术的自锁性能较好,能够有效避免围岩的变形和破坏,保证了巷道的稳定性。
煤巷高强预应力锚杆支护技术的应用主要涉及以下几个方面:施工工艺:在煤巷施工前,需要根据地质条件和工程要求制定详细的施工方案。
在施工过程中,需要严格控制锚杆的加工、安装和张拉等环节,确保锚杆的质量和安装效果。
监测与维护:在煤巷高强预应力锚杆支护技术的应用过程中,需要对巷道进行实时监测,及时掌握巷道的变形和受力情况。
针对出现的问题,采取相应的维护措施,确保巷道的安全稳定。
煤巷高强预应力锚杆支护技术的研究和应用对于提高矿井的安全性具有重要意义。
在实际应用中,需要结合工程实际,从施工工艺、监测和维护等方面入手,不断优化技术方案,提高支护效果。
需要新技术的应用和发展,积极引进和创新先进的支护技术,以适应不断变化的矿山环境。
煤巷高强预应力锚杆支护技术以其高强度、高刚度和高稳定性的特点,在煤矿开采中得到了广泛应用。
为了保证矿井的安全和稳定,我们需要不断加强对该技术的研究和应用,以期为煤矿的安全生产提供更加有力的保障。
随着矿井开采深度的增加,采煤工作面回采巷道处于高应力软岩环境中,巷道围岩稳定性控制成为煤矿生产中面临的重要问题。
我国煤矿锚杆支护应用前景及发展技术途径
![我国煤矿锚杆支护应用前景及发展技术途径](https://img.taocdn.com/s3/m/6c0f568d2dc58bd63186bceb19e8b8f67c1ceffe.png)
我国煤矿锚杆支护应用前景及发展技术途径煤矿锚杆支护是地下煤矿开采中重要的支护工艺之一,用于加固煤矿巷道和开采空间,保护矿工安全。
随着煤矿安全和生产效率的要求日益提高,煤矿锚杆支护的应用前景广阔,同时也对其发展技术提出了更高的要求。
本文将就我国煤矿锚杆支护的应用前景和发展技术途径展开讨论,并提出一些建议。
首先,煤矿锚杆支护的应用前景广阔。
随着煤炭资源的逐渐枯竭,煤炭开采逐渐向深部、斜层和复杂地质条件发展。
这些条件给煤矿锚杆支护提出了更高的要求,需要研发和应用更先进的技术。
同时,我国煤矿事故频发,尤其是顶板事故和煤与瓦斯突出事故,煤矿锚杆支护可以提高巷道和开采空间的稳定性,从而减少事故发生的可能性。
另外,随着煤矿开采规模的不断扩大和效益的提高,煤矿锚杆支护的应用也将更加广泛。
其次,煤矿锚杆支护的发展技术途径。
当前,国内外在煤矿锚杆支护方面的研究取得了一些成果,例如高强度锚杆的开发和应用、新型锚杆材料的研究、支护结构的优化设计等。
然而,煤矿锚杆支护仍然存在着一些问题,如锚杆粘结强度低、支护结构不够稳定等。
因此,需要进一步加大煤矿锚杆支护技术的研发力度,提高锚杆的强度和稳定性,同时开发新型的支护结构和材料,提高锚杆的粘结强度。
此外,还可以通过加强煤矿锚杆支护技术的推广应用来促进其发展。
当前,虽然我国的煤矿锚杆支护技术已经取得了一些成果,但在实际应用中,仍然存在着一定的局限性。
一方面,部分煤矿企业在选用锚杆支护技术时存在误区,未能充分考虑矿井特点和工程条件,导致支护效果不佳。
另一方面,一些中小型煤矿由于人力和资金的限制,无法引进先进的锚杆支护设备和技术,直接影响到矿工的安全和生产效率。
因此,需要加强对煤矿锚杆支护技术的推广,提供技术支持和培训,促使矿山企业更好地应用锚杆支护技术。
综上所述,我国煤矿锚杆支护应用前景广阔,但也面临一些技术挑战。
因此,需要加大煤矿锚杆支护技术的研发力度,提高锚杆的强度和稳定性,同时开发新型的支护结构和材料。
煤矿井下锚杆支护知识、原理和锚杆(索)计算及支护设计公式
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锚杆支护一、锚杆支护的原理锚杆支护就是以维护和利用围岩的自承能力为基点,及时地进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分。
通过锚入围岩内部的杆体,改变巷道围岩的本身的力学状态,在巷道周围形成一个整体而又稳定的承载环,和围岩共同作用,达到维护巷道的目的。
这一支护形式与传统的棚式支护相比属于主动积极加固巷道围岩的支护形式。
二、锚杆在支护中的作用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、锚杆的组合梁理论在层状岩层的巷道顶板中,通过锚入一系列的锚杆,将锚杆长度以内的薄层岩石锚成岩石组合梁,从而提高其承载力。
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、锚杆锲固作用锚杆的悬吊作用锚杆的组合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。
44、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。
如将锚杆沿拱形锚杆的楔固作用p бb p 锚杆的楔固作用-б p (бbp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。
锚杆支护理论
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二、国内锚杆支护理论近十年来,国内许多学者在公认的三大传统的锚杆支护理论基础上,对锚杆作用机理做了大量的深入研究与探讨,进一步揭示了锚杆支护的实质,促进了锚杆支护理论的发展,扩大了锚杆支护技术的应用范围,主要观点如下。
1.全长锚固中性点理论全长锚固中性点理论由东北大学王明恕教授等提出。
该理论认为在靠近岩石壁面部分(锚杆尾部),锚杆阻止围岩向壁面变形,剪力指向壁面。
在围岩深处(锚杆头部),围岩阻止锚杆向壁面方向移动。
锚杆上的剪力指向相背的分界点,称为分界点,该点处剪应力为零,轴向拉应力最大。
由中性点向锚杆两端剪应力逐渐增大,轴向拉应力逐渐减小(图1-)。
今年来在国内理论分析中该理论的“中性点”观点被普遍接受,但该理论形式还存在着一定的争议,因为它难以解释锚杆尾部的断裂机理,有人认为是该理论假设未设托盘之故。
2.松动圈理论围岩松动圈巷道支护理论由中国矿业大学董学庭教授等提出,该理论是在对巷道围岩状态进行深入研究后提出的。
该理论认为,巷道开挖以后巷道围岩应力将发生显著变化,巷道周边径向应力为0,围岩强度明显下降;围岩中出现应力集中现象。
如果集中应力小于岩体强度,围岩将处于塑性状态。
当围岩应力超过围岩强度之后,巷道周边将首先破坏,并逐渐向深部扩展,直至在一定深度取得三向应力平衡为止。
此时,围岩以过渡到破碎状态,围岩中产生的这种松弛破碎带被定义为围岩松动圈。
研究发现围岩松动圈的存在时巷道固有的特性,它的范围大小(厚度值L)目前可以用声波仪或者多点位移计等仪器进行测定。
巷道支护的主要对象是围岩松动圈产生、发展过程中产生的碎胀变形力,锚杆承受的拉力来源于松动圈的产生、发展,并根据围岩松动圈的厚度值得大小,将其分为小、中、大3类。
松动圈的类别不同,则锚杆支护机理不同,Ⅰ类围岩L=0—400mm,围岩的碎胀变形量很小,此类围岩巷道支护一般无需锚杆,可以裸露围岩或者喷射混凝土单独支护;Ⅱ、Ⅲ类围岩L=400—1500mm,用悬吊理论设计锚喷支护参数;Ⅳ、Ⅴ类围岩L=1.5—2.0m,L=2.0—3.0m,采用组合拱理论确定锚喷支护的参数;Ⅵ类围岩L>3.0m,在没有进一步研究资料之前,应采用以锚喷网为基础的复合支护。
《锚杆支护技术》课件
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总结
锚杆支护技术在工程中扮演着重要的角色,能够提高结构的稳定性和安全性。 未来,锚杆支护技术将继续发展,并在更多领域得到应用。
《锚杆支护技术》PPT课 件
# 锚杆支护技术
什么是锚杆支护技术?
锚杆支护技术是一种用于加固和支持结构的工程技术,通过将锚杆固定在岩体或土体中来增强结构的稳定性和 承载能力。 锚杆支护技术具有灵活性和可调性,适用于各种地质条件和工程需求。
锚杆支护的分类
按杆型分类: 1. 爆破锚杆:通过爆破方法将锚杆安装在岩体中。 2. 视轨锚杆:利用视轨和滑块将锚杆与岩体或土体连接。 3. 螺杆锚杆:通过旋转螺杆将锚杆与岩体紧密结合。
按锚杆材料分类: 1. 钢筋锚杆:由高强度的钢筋组成。 2. 计划锚杆:由预应力钢绞线组成。 3. 组合锚杆:由不同材料组合而成。
按锚杆作用方式分类: 1. 弯曲锚杆:用于抵抗岩体的弯曲破坏。 2. 拉伸锚杆:用于抵抗岩体的拉伸破坏。 3. 剪切锚杆:用于抵抗岩体的剪切破坏。
锚杆支护的施工步骤
施工步骤: 1. 锚杆前处理:清理锚杆安装区域并检查地质条件。 2. 锚杆钻孔:使用钻机在岩体或土体中钻孔以安装锚杆。 3. 锚杆注浆:通过注浆作用将锚杆与岩体或土体结合。 4. 锚杆加勾:根据设计要求将锚杆进行加勾,增加连接性和支撑能力。
锚杆支护的质量控制
锚杆的质量标准需满足相应规范和设计要求,并通过质量检测机构进行评估。 质量控制方法包括:杆身质量检测、注浆质量检测、加勾质量检测等。
锚杆支护技术在工程中的应用
锚杆支护技术在各种工程中广泛应用: 1. 地下洞室工程:用于加固洞室的岩体,增强结构的稳定性和安全性。 2. 公路隧道工程:用于增加隧道的支撑能力,防止岩体垮塌和滑坡。 3. 水电工程:用于加固水电站的堤坝和开挖面,提高结构的: 1. 提高结构的稳定性和承载能力。 2. 适用于各种不同地质条件和工程需求。 3. 施工速度快,成本相对较低。
锚杆支护技术
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锚杆支护技术一、概述锚杆支护技术是一种常用的地下工程支护方式,它通过在围岩中钻孔并注浆固化,然后将锚杆牢固地固定在注浆体内,以达到加强和稳定地下工程的目的。
该技术具有施工方便、支护效果好、适用范围广等优点,在城市建设、矿山开采、隧道建设等领域得到了广泛应用。
二、锚杆支护的分类1.按照材料分:钢筋锚杆、预应力锚杆、玻璃钢锚杆等。
2.按照结构形式分:单股锚杆、双股锚杆、多股锚杆等。
3.按照施工方式分:预制式锚杆和现场制作式锚杆。
三、设计原则1.根据不同的地质条件和施工要求,选择合适的锚杆类型和规格。
2.根据需要确定合理的间距和排列方式。
3.考虑到荷载特性和变形特性,合理设置预应力值或者张拉力大小,并严格控制张拉过程中的变形量。
4.对于需要进行锚杆加固的区域,需要进行详细的勘探和分析,确定锚杆的数量和位置。
5.在施工过程中,需要严格按照设计要求进行施工,并对施工质量进行严格把关。
四、施工流程1.勘探与设计:根据现场情况进行勘探,并根据勘探结果进行设计。
2.孔钻:在围岩中钻孔并清理孔口。
3.注浆:将注浆泥浆充分搅拌后通过管道注入孔内,使其充满整个孔洞并与围岩形成牢固的结合体。
4.安装锚杆:在注浆体凝固后,将锚杆插入孔内并张拉或预应力。
5.加固处理:根据需要,在锚杆周边进行补强处理。
五、质量控制1.孔钻质量:确保钻孔直径、深度和位置符合设计要求,并清理好孔口。
2.注浆质量:确保注浆泥浆配比合理、搅拌均匀,并充分填满整个孔洞并与围岩形成牢固的结合体。
3.锚杆质量:确保锚杆质量符合设计要求,并严格控制张拉或预应力过程中的变形量。
4.加固处理质量:根据需要进行加固处理,并确保加固材料的质量符合要求。
六、应用案例1.北京地铁10号线:该线路采用了双股锚杆支护技术,在施工过程中取得了良好的效果。
2.山东矿井:在矿井开采过程中,采用了预应力锚杆支护技术,成功地解决了地压等问题。
3.长江隧道:在长江隧道施工过程中,采用了玻璃钢锚杆支护技术,有效地保证了隧道的安全和稳定。
(完整word版)锚杆支护理论
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(4)新奥法。20世纪60年代,奥地利工程师L.V.Rabcewicz在总结前人经验基础上,提出了新奥法(NATM),目前新奥法已成为地下工程的主要设计施工方法之一。1978年,米勒(L.Miiller)教授比较全面地阐述了新奥法的基本指导思想和主要原则,并将其概括为22条。1980年,奥地利土木工程学会地下空间利用分会把新奥法定义为:“在岩质为砂质介质中开挖隧道,以使围岩形成一个中空筒状支承环结构为目的的隧道设计施工方法”。施工时遵循下列原则:①应当考虑岩体的力学特性;②应当在适宜时机构筑支护结构,避免围岩中出现不利的应力应变状态;③为使围岩形成力学上十分稳定的中空筒状支承环结构,必须构筑一个闭合的支护结构;④现场量测监控围岩动态,根据允许变形量求得最适宜的支护结构。新奥法的上述定义简明扼要地揭示了新奥法核心问题-充分利用围岩自承能力,使围岩本身形成支承环。
(a)平行(b)斜交(c)垂直
图7-32巷道走向与最大水平应力不同夹角下巷道破坏
图7-30锚杆的组合梁作用
(3)组合拱理论。兰氏(T•A•Lang)和彭德(Pende)通过光弹试验提出组合拱理论。组合拱理论认为,在拱形巷道围岩中安装预应力锚杆时,在锚固区内将形成以杆体两端为端点的圆锥形分布的压应力,只要沿巷道周边安装的锚杆间距足够小,相邻锚杆的压应力椎体将相互交错,在巷道周围锚固区中部形成一个连续的压缩带(拱)。承压拱内岩石处于径向、切向均受压的三向应力状态,使得岩体强度大大提高,支撑能力相应增加。该理论充分考虑了锚杆支护的整体作用,在软岩巷道中应用广泛。
锚杆支护理论
(1)悬吊理论。1952年路易斯•阿•帕内科(Louis.A.Panek)等提出了第一个锚杆支护理论—悬吊理论,该理论认为锚杆支护的作用就是将巷道顶板浅部较软弱破裂岩层悬吊在深部稳固的岩层上,增强浅部较软弱岩层的稳定性。
锚杆锚索支护的相关知识
![锚杆锚索支护的相关知识](https://img.taocdn.com/s3/m/e5fb3d3731b765ce0408143c.png)
锚杆锚索支护的相关知识锚杆锚索支护的相关知识第一节锚杆支护技术一、锚杆支护的原理锚杆支护就是以维护和利用围岩的自承能力为基点,及时地进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分。
通过锚入围岩内部的杆体,改变巷道围岩的本身的力学状态,在巷道周围形成一个整体而又稳定的承载环,和围岩共同作用,达到维护巷道的目的。
这一支护形式与传统的棚式支护相比属于主动积极加固巷道围岩的支护形式。
二、锚杆在支护中的作用1、悬吊作用锚杆将软弱岩层挂在上面坚固稳定的岩层上。
2、组合梁作用在层状岩层的巷道顶板中,通过锚入一系列的锚杆,将锚杆长度以内的薄层岩石锚成岩石组合梁,从而提高其承载力。
3、围岩补强作用巷道深部围岩中岩石处于三轴受压状态,而靠近巷道周边的岩石则处于二轴受力状态,后者的强度大大小于前者,故易于破坏而丧失稳定性。
巷道周围打锚杆后,有些岩石又部分恢复了三轴受力状态增大了它本身的强度;另外锚杆还可以增加岩层弱面的剪断阻力,使巷道周边围岩不易破坏和失稳,这就叫作围岩补强作用。
4、挤压连接作用锚杆将巷道锚栓挤紧,对岩石施加预应力,以平衡岩石内所产生的张拉力,阻止裂隙的继续扩大,而且对于松散岩石也能起到挤压连接作用。
5、挤压加固拱作用松散岩石在预应力作用下围绕每根锚杆的周围会形成一个两头带圆锥的筒形挤压区或压缩应力区,在系统排列的锚杆群中,这些挤压区或压缩应力区便组成了一个具有相当宽厚的均匀压缩加固带,它相当于一种承载结构而支承相当大的载荷。
三、锚杆支护巷道有关规定:1、锚杆支护优先选用树脂锚杆,锚杆的长度应根据巷道的类别、围岩情况、矿压情况和断面情况等确定,并不得小于1600mm。
2、非金属锚杆必须符合防静电、阻燃的要求,并取得煤安标志。
3、开拓大巷、采区准备巷锚杆直径不小于18mm,长度不小于1800mm。
4、15#煤非采空区巷道顶锚杆直径不小于20mm,长度不小于2200mm,帮锚杆直径不小于18mm,长度不小于2000mm,15#煤层采空区巷道帮锚杆直径不小于20mm,长度不小于2400mm,15#煤松散煤层巷道和切巷帮锚杆直径不小于20mm,长度不小于2400mm,单一煤层巷道顶锚杆直径不小于18mm,长度不小于1800mm,二次动压巷道帮锚杆长度不小于2400mm。
锚杆锚索支护的相关知识
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锚杆锚索支护的相关知识文稿归稿存档编号:[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-锚杆锚索支护的相关知识第一节锚杆支护技术一、锚杆支护的原理锚杆支护就是以维护和利用围岩的自承能力为基点,及时地进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分。
通过锚入围岩内部的杆体,改变巷道围岩的本身的力学状态,在巷道周围形成一个整体而又稳定的承载环,和围岩共同作用,达到维护巷道的目的。
这一支护形式与传统的棚式支护相比属于主动积极加固巷道围岩的支护形式。
二、锚杆在支护中的作用1、悬吊作用锚杆将软弱岩层挂在上面坚固稳定的岩层上。
2、组合梁作用在层状岩层的巷道顶板中,通过锚入一系列的锚杆,将锚杆长度以内的薄层岩石锚成岩石组合梁,从而提高其承载力。
3、围岩补强作用巷道深部围岩中岩石处于三轴受压状态,而靠近巷道周边的岩石则处于二轴受力状态,后者的强度大大小于前者,故易于破坏而丧失稳定性。
巷道周围打锚杆后,有些岩石又部分恢复了三轴受力状态增大了它本身的强度;另外锚杆还可以增加岩层弱面的剪断阻力,使巷道周边围岩不易破坏和失稳,这就叫作围岩补强作用。
4、挤压连接作用锚杆将巷道锚栓挤紧,对岩石施加预应力,以平衡岩石内所产生的张拉力,阻止裂隙的继续扩大,而且对于松散岩石也能起到挤压连接作用。
5、挤压加固拱作用松散岩石在预应力作用下围绕每根锚杆的周围会形成一个两头带圆锥的筒形挤压区或压缩应力区,在系统排列的锚杆群中,这些挤压区或压缩应力区便组成了一个具有相当宽厚的均匀压缩加固带,它相当于一种承载结构而支承相当大的载荷。
三、锚杆支护巷道有关规定:1、锚杆支护优先选用树脂锚杆,锚杆的长度应根据巷道的类别、围岩情况、矿压情况和断面情况等确定,并不得小于1600mm。
2、非金属锚杆必须符合防静电、阻燃的要求,并取得煤安标志。
3、开拓大巷、采区准备巷锚杆直径不小于18mm,长度不小于1800mm。
煤矿锚杆支护理论
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煤矿锚杆支护理论煤矿锚杆支护是一种常见的地下工程支护方法,它通过将锚杆嵌入岩体中,利用锚杆的固结力和摩擦力来增强岩体的稳定性,以防止岩体的破坏和滑动。
锚杆支护具有结构简单、施工方便、经济实用等优点,在煤矿工程中得到了广泛应用。
锚杆支护的关键是锚杆的固结力。
锚杆经过锚固体和锚固浆料的锚固作用,使锚杆与岩体之间形成紧密的连接,并通过摩擦力来将锚杆与岩体相互拉紧。
锚杆支护的固结力主要由两部分组成:摩擦力和粘结力。
摩擦力是指锚杆与岩体之间的摩擦作用力,在锚杆支护中起到了主要的支撑作用。
粘结力是指锚固浆料的粘结效应,它通过填充岩体的裂缝和孔隙,增加了锚杆支护的固结度。
锚杆支护的力学模型可以简单地描述为一根弹簧,锚杆就像是一根拉伸的弹簧,可以承受岩体的应力,阻止岩体的破坏和变形。
在锚杆支护中,岩体的应力主要通过锚杆传递到岩体中,从而分散岩体的应力集中,并提高岩体的整体稳定性。
锚杆支护理论的核心是合理确定锚杆的布设参数。
布设参数的选择应根据具体的工程条件来确定,主要包括锚杆的类型和规格、锚杆的埋设深度、锚杆的间距和锚固浆料的使用量等。
一般来说,锚杆的埋设深度应超过岩石的不稳定带,以保证锚杆可以承受岩体的应力。
锚杆的间距应根据岩体的强度和稳定性来确定,一般情况下,岩体的强度越高,锚杆的间距可以适当增大。
锚杆支护的施工过程包括预埋、注浆和张拉三个环节。
首先,要提前设置好锚杆的预埋点,通常采用钻孔和锚固体来完成。
然后,将锚固浆料注入锚杆孔中,填充岩体的裂缝和孔隙,形成粘结力。
最后,通过张拉锚杆来增加锚杆与岩体之间的摩擦力,提高支护的稳定性。
在实际工程中,锚杆支护的设计和施工应根据不同的地质和工程条件进行综合考虑,并结合监测和检测数据进行调整和优化。
同时,要加强对锚杆支护工程的质量控制,保证锚杆的质量和使用效果。
总之,煤矿锚杆支护理论是一门综合性的学科,它涉及到地质、力学、材料和工程等多个领域。
通过研究和应用锚杆支护理论,可以提高地下工程的稳定性和安全性,为煤矿锚杆支护工程的设计和施工提供科学的依据。
锚杆支护机理及其工程应用
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锚杆支护机理及其工程应用锚杆支护是岩土工程领域中常用的一种地质灾害治理和工程稳定措施,它在矿山、隧道、地铁、水利等领域得到广泛应用。
锚杆支护的成功与否主要取决于其机理和设计的合理性,因此,深入了解锚杆支护机理及其工程应用,对于高质量、高效率的岩土工程建设至关重要。
锚杆支护的机理锚杆支护是一种结构加固措施,其主要包括锚具和锚杆两部分。
锚具是用于固定锚杆和被加固的结构体之间的连接部件。
锚杆本身则是由钢筋和轴套构成,钢筋的长度可根据实际需要而定。
锚杆支护降低了被加固结构物的变形,从而起到增强其稳定性的作用。
锚杆支护的关键在于锚杆的受力。
锚杆连接了结构体和岩体,在发生下沉、滑动或变形等情况时,锚杆起到了固定作用。
锚杆支护的原理是利用它所受到的张力,将岩体的承载能力转移到稳定的深处,从而提高结构体的稳定性。
此时,岩体的承载能力就由锚杆来承担。
锚杆支护的工程应用锚杆支护在岩土工程中有着广泛的应用,主要应用于以下几个领域:1. 矿山工程:在矿山建设中,为了确保安全和稳定性,常常需要采用锚杆支护技术,例如在采矿时,对岩体进行强制加固,以保证安全稳定;2. 隧道工程:在隧道开挖过程中,常常遇到地质灾害,比如岩石塌方、岩爆等,需要采取锚杆支护措施,增加岩体的承载能力和稳定性;3. 基础工程:在建筑基础工程中,锚杆支护可以用于加固基础土层,增强其承载能力,以及防止基础沉降和变形;4. 地铁工程:在地铁建设中,锚杆支护可以用于加固地铁隧道壁面,以及加强地铁车站和通道等建筑物的稳定性。
总之,锚杆支护技术在岩土工程中是十分重要的。
对于不同领域的岩土工程而言,锚杆支护的机理和应用也存在一定的差异,需要根据具体情况进行合理设计,并在工程实施过程中加强监测和维护,以保证工程的高质量和高效率。
锚杆支护技术在煤矿巷道中的应用
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浅谈锚杆支护技术在煤矿巷道中的应用摘要:随着经济的不断发展,煤矿的开采技术不断更新,对煤矿的开采量不断增加,矿内的开采深度也在不断的增加,这一现象使得煤矿巷道中的压力越来越大,危险性越来越高,面对这样一种状况,对于巷道进行支护工作尤为重要,巷道的支护工作被更多煤矿企业所重视,在我国煤矿巷道内通常使用锚杆进行支护,本文将对锚杆支护技术在煤矿巷道中的应用进行探讨。
关键词:锚杆;支护技术;煤矿;巷道中图分类号:td353煤矿中应用锚杆进行巷道支护工作在我国已经有六十多年的历史了,锚杆支护对于巷道的安全以及采煤工作的正常进行都起着非常关键的作用,煤矿巷道内进行有效的支护是采煤工作进行的基础。
锚杆支护技术在煤矿巷道支护中,成本是最低的,且支护的效果相对来说也比较好,但是我国目前的锚杆支护技术进行巷道支护仍然存在着一些问题,本文将对巷道的支护方式,锚杆的支护原理以及支护的缺陷进行分析,并提出相应的管理措施。
一、巷道支护历史对煤矿进行巷道支护是为了使巷道内的岩石壁以及岩石顶进行稳定的一种措施,用支护的方式来防止岩石顶或者岩石壁发生坍塌以及其它运动,提高岩石壁自身的支持能力,从而来维护正常的采煤工作。
在对巷道进行支护时,选择的材料支护方式很多,有金属支架、木质支架、混凝土支架以及锚杆支护等。
最初是使用木质的支架进行巷道支护的,但是由于巷道内比较潮湿,木质的支架容易发生腐烂,并且易燃烧,所以逐渐的被其它方式所代替,对于其它的支护方式,有的成本高,有的不利于运输,有的施工起来困难大,只有在一些特殊情况下才会使用,比如矿压比较大的巷道内使用混凝土支护方式,由于锚杆支护方式工艺简单,支护的效果好,并且成本比较低,所以成了现在煤矿巷道中的主要支护方式。
二、锚杆支护技术1、锚杆支护理论在对煤矿使用锚杆支护技术进行巷道支护时,要知道锚杆支护的理论,锚杆支护是以三种理论为基础的,分别是悬吊理论、挤压加固理论和组合梁理论。
在对煤矿巷道进行锚杆支护技术时,就是在这三个理论的基础上开展工作的。
锚杆支护理论
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锚杆支护理论锚杆支护理论研究的目的是弄清楚锚杆、锚索与围岩之间的相互作用关系,从而为锚杆支护设计提供理论基础。
第一节 锚杆支护构件的作用锚杆支护由锚杆杆体、托板和螺母、锚固剂、钢带及金属网等构件组成,锚杆支护的作用是由这些构件共同完成的。
一、锚杆杆体的作用对于锚杆杆体本身来说,由于杆体长度方向的尺寸远大于其他两个方向的尺寸,所以力学上属于杆体。
这种构件主要可以提供两方面的作用,一是抗拉,二是抗剪。
至于杆体的抗弯能力和抗压能力是非常小,可忽略不计。
1、锚杆的抗拉作用 锚杆杆体所能承受的拉断载荷计算: 24b d P πσ=式中P —锚杆拉断载荷,N;d —锚杆直径,mm ;b σ-锚杆钢材抗拉强度.2、锚杆的抗剪作用 锚杆杆体所能承受的剪切载荷计算: 24b d Q πτ=式中Q —锚杆剪切载荷,N ;d —锚杆直径,mm ;b τ—锚杆钢材剪切强度。
二、锚杆托板的作用一是通过给螺母施加一定的扭矩使托板压紧巷道表面,给锚杆提供预紧力,并使预紧力扩散到锚杆周围的煤岩体中,从而改善围岩应力状态,抑制围岩离层、结构面滑动和节理裂隙的张开,实现锚杆的主动、及时支护作用;二是围岩变形使载荷作用于托板上,通过托板将载荷传递到锚杆杆体,增大锚杆的工作阻力,充分发挥锚杆控制围岩变形的作用。
托板力学性能应与锚杆杆体的性能匹配,才能充分发挥锚杆的支护作用。
托板强度不足、安装质量差、受较大偏载都会显著降低锚杆的作用.对于端部锚固锚杆,托板是锚杆尾部接触围岩的构件,通过托板给锚杆施加预紧力,传递围岩载荷至锚杆杆体,托板本身失效,以及托板下方的围岩松散脱落,导致托板与表面不紧贴,都会使锚杆失去支护作用。
托板对全长锚固锚杆的受力分布有明显的影响。
无托板时锚杆轴力在巷道表面处为零,在一定深度达到最大值,剪力在轴力最大处为零;有托板时,由于锚杆施加的预紧力和围岩通过托板作用在锚杆杆体上的力,使得锚杆轴力在巷道表面处达到一定值,而且使锚杆轴力最大的位置向孔口移动,更接近巷道表面.三、锚固剂的作用锚固剂的作用是将钻孔孔壁岩石与杆体粘结在一起,使锚杆发挥支护作用。
煤矿锚杆支护技术应用及实践
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高 强度 螺纹钢 锚杆 杆体 ,配合 不 同凝
胶 时 间的系 列化树 脂 锚 固剂 ,可 以实现锚 杆杆 体 的全 长锚 固或 加强 锚 固 ,使锚 杆 的锚 固强度 达 到
或超过 锚杆 杆体 的极 限强 度 ,提高 对巷 道 围岩 的加
固效 果 。
动 ,消除 了棚 式支 护所 带来 的操作 不 安全 隐患 ,改
小 、要 轻 ,在 安装 的过程 中使材 料 的运输 成本 大大
没 有 发生项 板 下沉 、断裂 和底 鼓现 象 。
与 原 来 的 料 石 砌 碹 对 比 ,硐 室 宽 度 少 掘 进
降低 ,既减 轻 了安装 人 员 的工作 量 ,又使 得锚 杆支 护 的安 装效 率 大大提 高 ;煤矿 巷 道锚 杆支 护 因为不
圃
2 . 煤矿 巷道锚 杆支 护 的优势 煤 矿巷 道锚 杆支护 与棚 式支 护 比较起 来具 备 明
显 的技 术优 势 :锚杆支 护技 术含 量 高和经 济 实用 ;
锚 杆支 护属 于 “ 主动 ”支 护方式 ,能够依 照 围岩 的
形 状 进行 相应 调整 ,主 动 地保持 围岩 的完整 性 、稳 定 性 ,控制 围岩变 形 、位移 及裂 隙发展 ,充 分发 挥 围岩 自身 的 支 承 作 用 ,有 利 于加 固 和 提 高 围岩 强
善 了操作 人 员的劳 动环 境 ,杜绝 了超 时劳 动和 超体
力劳 动 的现象 。 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
圈
煤矿锚杆支护技术应用及实践
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锚杆支护技术及理论应用摘要: 本文对锚杆的类型、发展作了简单的介绍,并对国内外锚杆支护技术理论,锚杆支护作用机理进行了分析,在此基础上提出了锚杆支护研究中存在的不足及以后研究的方向。
关键词: 锚固设计理论;锚杆abstract: accroding to home and abroad bolting theory ,and basing on mechanism ofblotingsome problems about the research of bolting technology is advanced in order to improvethe application of the existing bolting theory technology.key words:bolting in theory;anchor0 引言锚杆支护技术始于国外,是维护围岩稳定的支护技术[1]。
1872年英国北威尔士露天页岩矿首次应用锚杆加固边坡。
19世纪初期美国首先将锚杆支护用于矿山建设。
1934 年阿尔及利亚的cheurfas 大坝的加高工程首次采用10 000 kn 级预应力锚杆作为抗倾覆锚固,这是世界上第一例采用预应力锚杆加固坝体,并获得成功。
50年代初,瑞典生产出高效的喷浆机,随着速凝剂的出现锚喷支护在全世界迅速推广。
1锚杆支护的发展当前锚杆锚固技术以其技术先进、经济合理、质量可靠等优点正在隧道岩体支护中广泛应用并且发展迅速。
美国、澳大利亚的矿井巷道支护中, 锚杆支护占90 %以上。
锚杆锚固技术合理地调动岩体的自身强度和自承载能力改善岩体的应力状态。
1.1锚杆支护锚杆支护通常与刚带、网、混凝土等共同作用对岩体进行加固。
我国煤矿1955年开始试用锚杆。
当时的锚杆只起悬吊作用, 被动承载而不与围岩共同作用,效果不理想。
借鉴国外技术经验,加上我国技术人员科技研究,锚带网和锚梁网等支护方法在现场得到了大量的应用,支护效果显著增强。
这时锚杆不仅起到悬吊作用, 更重要的是起到组合拱或组合梁作用。
目前有各种各样的锚杆支护系统,例如锚杆带网、锚杆带刚带、锚杆带梁、锚杆桁架及其多种组合广泛地用于各种工程中。
1.2锚杆的分类目前锚杆的种类很多,几十乃至上百种。
分类目前没有统一标准。
按照锚杆与岩体锚固方式可将其划分为机械式、粘结式、和摩擦式;按杆体材料又分为木锚杆、竹锚杆、金属锚杆、聚酯锚杆;按照锚固长度划分可分集中锚固类锚杆和全长锚固类锚杆;按锚固体传力方式分为压力型锚杆、拉力型锚杆和剪力型锚杆;按锚固体形态分为圆柱型锚杆、端部扩大型锚杆和连续球型锚杆等。
我国最早应用于矿山建设的是木锚杆和竹锚杆,其价格低廉取材广泛,但其锚固力较小,在工程中起到的作用不是很明显。
随着生产的发展,金属锚杆已逐渐将其取代。
在众多锚杆中预应力锚杆是应用较广泛的一种锚杆。
预应力锚杆是在安装锚杆时给锚杆施加相当量的预应力,这样的作用能有效地阻止围岩的开裂、滑移和弱化。
不仅消除了锚杆的初始滑移量,而且还能给围岩施加一定的预压应力,提高围岩抗剪切能力和抗拉能力。
随着技术的发展,新工艺的进步,现在的锚杆不但锚固力符合工程的需要,其设计逐渐更符合优化的要求,象德国的可伸长的让压性锚杆[2]、俄罗斯的杆体弯曲型可延伸锚杆,可回收锚杆及抗腐蚀性、重量轻、可切割的塑料锚杆[3]等等,它们广泛用于生产建设,在支护强化领域起到了举足轻重的作用。
2锚杆支护技术理论的发展锚杆和岩体之间的相互作用机理非常复杂,很难通过力学和数学模型进行准确模拟[4],,,国内外很多学者对锚杆作用机理做了大量的深入研究与探讨,揭示了锚杆支护的机理。
2.1国外的锚杆支护技术理论(1) 组合拱理论组合拱理论是兰氏( t·a·lang) 和彭德(pender)提出的。
在拱形巷道围岩的破裂区中安装预应力锚杆,在杆体两端将形成圆锥体形式分布的压应力。
如图1。
如果按照一定规律布置一系列锚杆,各个锚杆形成的压应力圆锥体将交错重叠,形成一个防止破裂区扩展的承压拱(组合拱),这个承压拱可承受其上部破碎岩石施加的径向荷载,能阻止不稳定岩石的滑移,促使岩石之间的间隙面压紧[5]。
承压拱厚度w可按(1)式近似计算,即w=l-s(1)式中:w—承压拱厚度;l—锚杆长度;s—锚杆间排距锚杆支护力最大值[1]可由下式确定:(2)如果考虑剪切滑移,锚杆提供最大支护力为:(3)式中:—破坏剪切角;—岩石滑移线最大倾角;—锚杆的锚固力;—锚杆排距;—锚杆间距;英国与澳大利亚等国家的锚杆支护设计倾向于此理论。
(2) 悬吊理论1952 年路易斯阿·帕内科(louis a·panek) 等发表了悬吊理论。
该理论认为把由于开挖、爆破等造成的松动岩块稳固(悬吊)在稳定岩层上,防止破碎岩块的冒落,在坚硬节理发育的岩块处,锚杆通常起这种作用。
锚杆长度可按下式确定,即l= l1+ l2+ l3 (4)式中: l1 :锚杆外露长度(一般取0.15m); l2 :锚杆有效长度;l3 :锚杆锚固长度 (一般取0.3~0.4m);锚杆有长度的确定: ①当直接顶需要悬吊而它们的范围易于划定时,应大于等于直接顶的厚度。
②当通过实测已确定围岩松动圈范围时,应大于等于松动圈(即破碎带或冒落带)的高度。
锚杆直径按杆体承载力与锚固力等强度原则确定,即(5)式中:—锚杆的锚固力(由拉拔试验确定);—锚杆杆体材料的抗拉强度;(3) 组合梁理论1952 年德国jacobio 等发表了组合梁作用理论, 其实质是通过锚杆的径向力作用将叠合梁的岩层挤紧,增大层间的摩擦力,同时锚杆的抗剪能力也阻止层间错动,从而将叠合梁转化为组合梁。
在美国,由于其巷道埋深较浅、岩层强度高且地应力比较低,此理论的应用较多。
(4) 加固补强该理论认为,对于节理密集破碎岩体或是较为软弱的土体,施加锚杆可使破碎岩体具有完整性,在软弱土体中增加筋骨,从而增强锚固区围岩土体的强度(如弹性模量e ,粘聚力c) 。
(5) 销钉理论销钉作用表现为两方面:①利用锚杆将不稳定块体钉到深部稳定的围岩上。
②软岩洞室围岩常发生压剪破坏,破坏了的岩体将沿最不利的滑移面滑动。
如沿洞室周边径向布置锚杆,由于锚杆与滑移面斜交,锚杆就会起到防剪抗滑作用。
2.2国内的锚杆支护技术理论(1) 全长锚固中性点理论全长锚固中性点理论由东北大学王明恕教授提出。
该理论认为在靠近岩石壁面部分(锚杆尾部) ,锚杆阻止围岩向壁面变形,剪力指向壁面。
在围岩深处(锚杆头部) ,围岩阻止锚杆向壁面方向移动。
锚杆上的剪力指向相背的分界点,称为中性点,该点处剪应力为零,轴向拉应力为最大。
由中性点向锚杆两端剪应力逐渐增大,轴向拉应力逐渐减少。
这个理论存在着一定的价值。
但是它难以解释锚杆尾部的断裂机理。
(2) 松动圈理论将围岩中产生的松弛破碎带定义为围岩松动圈。
围岩松动圈支护理论是由中国矿业大学董方庭教授在对围岩状态进行深入研究后提出的。
松动圈理论是现有支护条件下,试图采用支护手段阻止围岩的松动破动是不可能的。
松动圈越大,收敛变形越大,支护就愈困难。
因此松动圈理论认为,支护的作用是限制围岩松动圈形成过程中碎胀力所造成的有害变形。
该理论的优点是简单、直观,对中小松动圈有极重要价值,但对大松动圈尤其是高应力软岩以及采准巷道,实践表明,该理论有一定的局限性。
(3) 围岩强度强化理论其要点是:①锚杆加固围岩的实质是改变了巷道围岩的受力状况,增加了围压,从而提高了岩石的力学参数(δ、e、c、),改善被锚固岩体的力学性能;②巷道围岩存在着破碎区(松动区)、塑性区、弹性区,锚杆锚固区域内的岩体的峰值强度或峰后强度、残余强度都能得到强化;③能较好地控制围岩破碎区、塑性区的发展,从而更有利于保持巷道围岩的稳定。
(4) 锚固平衡拱理论该理论认为,锚杆加固对于提高围岩自身的最大承载能力没有明显的效果。
但在围岩产生塑性破坏后,对提高围岩的残余强度及承载能力有显著作用。
在洞室周围,锚杆与其锚固范围内的岩石构成一种锚固支护体。
当这个锚固体中的岩石在围岩集中应力作用下发生破坏时,其承载力降低并产生变形,同时围岩的集中应力向深部转移,使锚固体卸载。
在这个过程中,锚固体通过锚杆的约束作用和抗剪作用,使塑性破坏后易于松动的岩石构成具有一定承载力和适应自身变形卸载的锚固平衡拱。
这些理论在生产实践中起到了积极的作用,有效的指导了工程实践。
在这些理论中,其多数是以定性的方法进行分析,还不能满足工程建设与应用研究。
其对岩土锚杆的传力机制也只是定性描述,锚杆加固机理、锚杆的长期工作性能也没有统一的认识,另外在变化的荷载等条件下锚杆的性能还有待于研究。
3锚杆支护的设计在我国,锚杆支护设计及参数选主要依靠经验与实验的方法。
当地质条件简单、围岩稳定时, 直接采用工程类比法确定锚杆支护参数,再用悬吊理论、组合拱理论或松动圈理论加以校核即可。
当地质条件复杂时, 采用试验方法确定锚杆支护形式和支护参数, 一般先进行室内模拟实验, 再进行工业性试验锚杆。
目前, 支护设计方法有以下几种。
专家系统设计法它是工程类比法的发展,但由于是建立在众多专家知识和大量的经过实践检验行之有效的经验设计的基础上,因而支护设计的可靠性和合理性大为提高。
理论设计法是建立在锚杆支护力学分析与模拟计算的基础上,需要预先测试围岩力学参数, 并进行系统的锚杆支护作用机理和围岩变形机理研究,才能成为指导围岩控制实践的科学方法。
实测设计法又称现场监测法, 是由澳大利亚和英国先后发展起来的, 该设计法从地质评估开始, 先进行初始设计,然后通过对锚杆的现场特征、岩体特征及巷道在加固条件下特征的详细监测验证设计,最后确定锚杆加固系统, 并继续进行日常监测。
围岩松动圈设计法该方法含有专家系统设计法和现场实测设计法的内涵, 简单直观, 易为现场工程技术人员所接受, 且对岩巷有着良好的适应性,但对煤巷尤其是动压煤巷的适应性仍有待深入研究, 故围岩松动圈支护理论与设计方法也是今后发锚杆支护技术发展前景与制约因素展的重要方向。
在现有的地下工程支护加固设计中,由于诸多未知参数难以确定,且地质因素复杂,现在仍滞留在以锚杆为主体的研究水平上,没有到把锚固支护看作一个整体系统来作研究设计。
这事必造成一些不合理因素。
这种研究是今后的方向,应该说这是一套切实有效的方法。
它可以克服过去单一重视锚杆本身行为的弊端,从而可以充分发挥系统各要素的功能,以使系统达到最佳工作状态。
在欧美一些国外对这个已有所研究,并取得了一定的进展。
4结束语锚杆支护方法发展到现在已有一百多年的历史,其无论在工业民用建筑、隧道桥梁、矿山建设还是在高陡边坡、大型地下洞室、大型弧门闸墩、大坝及坝基各类建筑物的加固中都发挥着积极的作用。