锚杆锚索支护工培训教材

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锚杆锚索支护培训教材二〇一八年十一月

第一章锚杆、锚索支护基础知识

一、锚杆支护基础知识

1、锚杆支护理论

锚杆就是加固围岩、锚固煤岩体的一种杆体。

锚杆支护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驰，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（带），和围岩共同作用，达到维护巷道的目的。属于积极主动加固巷道围岩的支护形式。

1）、锚杆支护作用机理

锚杆支护的作用机理有加固拱作用，悬吊作用、组合梁作用、围岩补强、减小巷道跨度作用等。

（1）加固拱作用

对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩，及时用锚杆加固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度，在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定，而且能防止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道围岩的稳定。如图所示。

加固拱锚杆悬吊作用

（2）悬吊作用

悬吊作用是锚杆把将要冒落的软弱岩层或危岩悬吊在上部坚固稳定的岩体上，由锚杆来承担危岩或软弱岩层的重量，如图所示。

（3）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，将锚杆锚固长度以内的薄层岩石组成岩石纵横梁，从而提高其承载能力。可以把平顶巷道的层状岩石顶板看作是以巷道两帮为支点的叠合梁。在载荷作用下，各层岩石（板）都有各自的单独弯矩，每层岩石（板）的上下缘分别处于受压和受拉状态。用锚杆将各层岩石锚固在一起之后，在载荷作用下，各层岩石之间基本不会发生离层、错动，就如同一块板的弯曲一样，大大提高了组合梁的抗弯强度和承载能力。如图所示

组合梁作用

锚杆预拉力（或称初撑力）的大小对巷道顶板稳定性具有决定性的作用。当预拉力大到一定程度时，锚杆长度范围内和锚杆长度以上的顶板离层得以消除，使巷道顶板形成“刚性”顶板，“刚性”顶板本身提供了一个压力自撑结构。

2、锚杆种类

用作支护的锚杆，可根据其锚固的长度划分为集中锚固类锚杆和全长锚固类锚杆。集中锚固类锚杆指的是锚杆装置和杆体只有一部分和锚杆孔壁接触的锚杆，包括端头锚固、点锚固、局部药卷锚固的锚杆。全长锚固类锚杆指的是锚固装置或锚杆杆体在全长范围内全部和锚杆孔壁接触的锚杆，包括各种摩擦式锚杆、全长砂浆、树脂、水泥锚杆等。

锚杆锚固方式可分为机械锚固型和粘结锚固型。锚固装置或锚杆杆体和锚杆孔壁接触，靠摩擦阻力起锚固作用的锚杆，属于机械锚固型锚杆。锚杆杆体部分或锚杆杆体全长利用树脂、砂浆、水泥等胶结材料，将锚杆杆体和锚杆孔壁粘结、紧贴在一起，靠粘结力起锚固作用的锚杆，属于粘结锚固型锚杆。

锚杆的材质不同，又可分为钢丝绳、钢筋、螺纹钢、玻璃钢、木、竹锚杆等。

锚杆分类可归纳如下：

常用锚杆种类：

（1）树脂锚杆

树脂锚杆由树脂药包和锚杆杆体两部分组成。树脂锚杆杆体一般制作为麻花形状或螺纹状，以增加粘结力。其锚固力在60kN以上。

树脂药包有塑料袋包装和球璃管包装两种产品。树脂锚固剂根据其凝固固化时间，有超快的cK型．有快速的K型．有中速的z型和慢速的M型，其技术参数见表，对于不同金属杆体与基材的锚固力见表。

树脂锚杆的锚固力总是大于杆体强度极限度．设计不同的锚固长度均能达到可靠的锚固效果，大量锚固力实则结果，都是杆体延伸或螺纹拉断，锚头不动或有很少位移．实践证明锚固可靠性百分之百。

树脂锚杆适用范围比较广泛，既适应于硬岩、中硬岩，也适用于软岩、煤层巷道；既适用于木锚杆，也适用于金属锚杆；既适用于集中锚固类锚杆，也适用于全长锚固类锚杆，而且使用安全可靠，操作简便快速，质量有保证。

树脂锚固剂

（a）、（c）用塑料袋包装（b）用玻璃管包装1-固化剂；2-玻璃管； 3-树脂； 4-堵头；5-聚乙烯外袋； 7-硬塑料盖

树脂锚固剂产品型号和技术参数

型号特性凝胶时间

（min）固化时间

（min）

备注

CK超快~1≤5在20±5度环境

测定

K快速~2≤7

Z中速3~4≤12

M慢速15~20≤40

树脂锚固剂系列

径级

mm

长度mm

Φ2330040050060080090010001200Φ2835045050060080090010001200Φ35350400450500

注：树脂锚固剂需要表中以外的规格时，大直径以50mm、小直径以100mm级差增加长度规格。

目前，常用树脂锚杆杆体材质为钢杆体、螺纹钢杆体、玻璃钢杆体。

树脂锚杆杆体

（a）钢杆体（麻花）（b）螺纹钢杆体（玻璃钢杆体）

1-杆体；2-挡圈；3-锚头；4-丝扣；5-托板；6-螺母；

锚杆长度和直径参数见下表：

径级 mm长度 mm

Φ161600 18002000

Φ1816001800200022002400

Φ201800200022002400260028003000Φ22200022002400260028003000注：使用表中系列以外的规格时，锚杆长度按200mm级差增加长度规格。

锚杆托板系列见下表：

二、锚索支护理论

一）、锚索支护理论

预应力锚索是对锚杆支护技术的发展，与普通锚杆相比其特点：一是长度大，可根据实际情况来确定，能够锚固到深部稳定岩层中去；二是承载能力大，可以施加较大的预紧力，是一种有效的主动支护方式。锚索支护理论基本上与锚杆支护理论相同。根据实际应用情况，锚索主要作用机理是悬吊。锚索支护技术是通过预应力锚索加固岩体，其实质就是通过锚索对被加固的岩体施加预应力，限制岩体有害变形的发展，可以明显改善围岩的应力状态，提高围岩的自承能力，从而保持围岩的稳定。

锚索支护技术主要用于对常规支护的补强和围岩极为破碎的巷道支护，目前是大跨度巷道、围岩破碎、矿压显现严重等巷道的最有效的支护方式。可以用于井下任何巷道和峒室。目前主要用在锚杆支护的薄及中厚煤层的瓦斯尾巷、锚杆网W钢带支护的综放工作面