锚杆及锚杆支护概述

锚杆及锚杆支护概述 1.概念及用途

锚杆(bolt ；bolting （准确称谓）；anchor （早期称谓））是当代煤矿当中巷道

支护的最基本的组成部分，它将巷道的围岩加固在一起，起支护作用。它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中，是受拉构件；整根锚杆分为自由段和锚固段，由托盘，锚杆，螺母，垫圈构成。

锚杆不仅用于矿山，也用于国防、隧道及交通运输等多种坑道作业中，对边

坡，隧道，坝体进行主动加固。如我国的世纪工程—三峡工程，其大坝施工中使用了大量锚杆(索)维护开挖的边坡、岩壁。

但现今锚杆支护作用的理论研究落后于其工程应用，使得现在锚杆支护设计

中，还多采用技术要求低、成本低和管理容易的工程类比的经验方法。

2.锚杆分类

按材质可以分为：木锚杆，钢锚杆，玻璃钢锚杆等；

按材质强度分为：普通锚杆，s σ<340MPa ；高强(度)锚杆，s σ=340~600MPa ；

超高强(度)锚杆，s σ>600MPa ；国外以高强、超高强居多。

按锚固长度分为：端锚固，加长锚固和全长锚固；

按锚固方式分为：树脂锚杆，双快水泥锚杆，倒楔式金属锚杆；

按结构分为：实心锚杆，中空注浆锚杆；

3.锚杆材料要求

3.1一般要求

设计选用的煤巷锚杆支护材料应符合国家标准和相关行业标准，并具有产品

合格证。锚杆（锚索）杆体及其附件、其它组合构件等的力学性能应相互匹配。

3.2杆体、托板、螺母

金属杆体、托板、螺母应符合MT146.2－2002的规定。

杆体优先选用屈服强度大于335MPa 螺纹钢杆体，在满足锚杆支护需要时，

也可采用屈服强度大于235MPa 的普通热轧圆钢，杆体延伸率应不小于15%，直线度≤2mm/m 。尾部螺纹极限载荷不小于杆体屈服载荷。杆体规格符合表1规定：

螺母优选可快速安装工艺扭矩螺母，采用六角螺母时，技术条件须符合

GB/T6170的规定。

托盘优选碟形托盘，承载力不小于杆体屈服载荷，尺寸不小于100*100或

Φ100。选用脆性材料时，其极限载荷应为杆体载荷1.5倍以上。

3.3锚固剂

树脂锚固剂应符合MT146.1－2002的有关规定。

3.4锚索

锚索用钢绞线应符合GB/T 5224－2003的规定；应优先选用抗拉强度等级不低于1860MPa，延伸率不小于3.5%，直径不小于15.2mm的钢绞线。

与钢绞线配套的锚具应符合GB/T14370－2000的规定。

锚索托板的承载力应符合MT/T942－2005的要求。

4.失效形式

主要为锚杆断裂。

多为剪切断裂，主要是顶板离层，横向错动，施工时锚索孔与岩面不垂直，而张拉后从外露段来看表面是垂直的，但实际锚索的空间形态是个折线型的，多数情况下会沿托盘处断裂。

部分为纵向拉断，一般发生在易膨胀变形顶板，没有计算好工作面的压力和锚杆的承受力；断裂部位一般为外露的螺纹段，这是因为此段的强度最低，要么是未进行特殊处理，要么是锚杆直径选择不当。

防断裂措施：

①增加支护强度，采用高强度锚杆，或辅以U型钢（或工字钢）加强支护。

②巷道围岩注浆，扩大自承圈范围，起到稳固围岩，增强围岩自身承重能力。

③减少施工空顶距，及时打锚杆支护，减少顶板离层时间。

5.煤巷锚杆支护设计

澳大利亚是应用高强度锚杆支护较早、技术水平较高的国家。目前，锚杆支护是煤矿巷道的主要支护方式，若一个矿区煤层顶板不适合采用锚杆支护，则认为开采这样的煤层在经济上是不合理的。

我国的煤巷锚杆支护技术研究与应用主要经历了三个阶段1980～1990年为第一阶段，主要进行一些基础性的研究和试验，煤巷锚杆支护应用主要集中在少数几个矿区。1991～1995年为第二阶段，国家把煤巷锚杆支护技术作为“八五”期间重点项目进行攻关，无论是课题的数量、研究内容的深度和广度，还是现场试验推广的面积，都明显大于第一阶段。但是，人们真正认识和应用高强度锚杆还是在第三阶段(1996年至今)，在原煤炭部的组织下，我国引进了澳大利亚锚杆支护技术，在邢台矿务局进行了技术演示，显著推进了我国煤巷高强度锚杆支护技术的发展和提高。

5.1支护设计依据

地质力学评估是煤巷锚杆支护设计的主要依据，锚杆支护设计前应进行地质力学评估。

5.2支护初始设计

包括以下内容：

a）巷道地质与生产条件及地质力学评估结果；

b）煤巷断面设计；

c）锚杆支护形式设计；

d）锚杆支护参数设计；

e）锚杆支护材料选择和施工机具设备配套；

f）锚杆支护施工工艺、安全技术措施和施工质量指标；

g）锚杆支护矿压监测设计；

h）煤巷围岩复杂地段的支护方法和煤巷受到采动影响时的超前支护设计。

初始设计可采用方法：

a）工程类比法；b）理论计算法；c）数值模拟法

5.3支护设计

包括以下内容：

a）锚杆种类（螺纹钢锚杆、圆钢锚杆、玻璃钢锚杆或其它锚杆等）；

b）锚杆附件（托板、球形垫圈、减摩垫圈和螺母等）的规格和力学性能；

c）锚杆几何参数（直径和长度等）；

d）锚杆力学参数（屈服载荷、破断载荷和延伸率等）；

e）锚杆预紧力；

f）锚杆布置（锚杆间距、排距、安装角度等）；

g）钻孔直径、锚固方式和锚固长度；

h）锚杆设计锚固力；

i）锚固剂的型号、数量等；

j）组合构件（钢筋托梁、钢带、钢梁等）形式、规格和力学性能；

k）护网形式、规格和力学性能；

l）锚索形式和材质（单根锚索或锚索束，钢丝绳或钢绞线等）；

m）锚索附件（锚索托板和锚具等）的规格和力学性能；

n）锚索几何参数（直径和长度等）；

o）锚索力学参数（屈服载荷、破断载荷和延伸率等）；

p）锚索预紧力；

q）锚索布置（锚索间距、排距、安装角度等）；

r）锚索钻孔直径、锚固方式和锚固长度；

s）煤巷锚杆支护布置图；

t）组合构件加工示意图；

u）支护材料消耗清单。

5.4锚杆支护基本参数

序号参数名称单位参数值

1 锚杆长度m 1.6～3.0

2 锚杆公称直径mm 16.0～25.0

3 锚杆排距m 0.7～1.5

4 锚杆间距m 0.7～1.5

5 锚索有效长度m 4.0～10.0

6 锚索公称直径mm 15.2～22.0

正式设计实施过程中，应进行矿压监测。当地质条件发生显著变化时及时修正。6相关规定

MT146.1－2002树脂锚杆锚固剂

MT146.2－2002树脂锚杆金属杆体及其附件

GB/T6170-2000 1型六角螺母

GB/T5224－2003预应力混凝土用钢绞线

GB/T14370－2007 预应力筋用锚具、夹具和连接器

MT/T942－2005矿用锚索

MT/T1104-2009煤巷锚杆支护技术规范

GB1499.1-2008钢筋混凝土用钢热轧光圆钢筋

GB1499.2-2007钢筋混凝土用钢带肋钢筋