锚杆支护新技术
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31
第四代：高性能预拉力锚杆在90年代末开始出现和应 用，并初步显示出巨大的生命力。将锚杆加工作为一 门技术，而非材料消耗、废品利用，形成了锚杆产品 的多样化、多系列，并实现了产业化，以适应各种不 同的条件；锚杆设计、制造、服务一体化；将高新技 术用于锚杆设计；强调锚杆的高强度、高预拉力，并 将锚杆的预拉力作为锚杆支护的主要参数进行设计。
23
（3）锚固体强度
锚固体应力应变曲线图（曲线 上数字为锚杆支护强度σt）
24
（4）锚固体的强度强化系数
K j 1 c
Kc
* 1
* c
锚杆支护
单向加压
强度 极限强度 残余强度 /MPa /MPa /MPa
Kj
0
1.238 0.06
1
0.06 1.275 0.065 1.03
0.08 1.35 0.068 1.09
快速、安全、高效和掘锚协调
6
锚杆支护的优越性
支护理论符合现代围岩控制原理 施工简单 成本相对较低 改善作业环境 保证矿井高产高效
7
存在的一些问题
设计思想偏于保守，设计方法落后 技术体系不配套 复杂条件支护效果不甚理想 忽视监测手段，恶性事故时有发生 技术经济效益不显著
59
围岩物理力学性质
岩石名称 参数
容重 / g/cm3 比重 / g/cm3 孔隙率 /％ 单轴抗压强度 /MPa 单轴抗拉强度 /MPa 内摩擦角 /° 凝聚力 /MPa 变形模量 /GPa
泊松比
铝质泥岩
2.6 2.7 3.81 30.5 0.98 32.3 7.84 8.53 0.358
粉砂岩
锚杆支护新技术
1
报告内容
第一部分：现状、问题及发展方向
第二部分：锚杆支护理论 第三部分：预应力锚杆支护体系 第四部分：支护设计与监测 第五部分：巷道围岩应力转移原理与技术 第六部分：工程应用
2
阶段一：1995年时国内外状况
1995的15%
3
阶段二：2001年时
① 锚杆支护比重约25% ② 巷道面貌根本改观 ③ 扩大使用范围：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类推广，Ⅳ、Ⅴ类试验成功 ④ 原因：理论、设计方法、工艺取得了突破
13
最大水平应力理论
巷道受地应力影响
经 典 理 论
14
巷道围岩与地应力状况
开
采
垂直应力
深
度
(Brown & Hoek, 1978)
15
水平应力
水平应力与垂直应力之比
开
埋深≤1000m，水平 采
应力与垂直应力的 深 比值大约为1.5-5.0 度
埋深≥1000m，水平
应力与垂直应力的 比值逐渐趋于集中， 约为0.5-2.0
40
配套的金属网、钢带及钢筋梯
防止巷道顶板的漏冒和两帮煤体的片帮 通过托板将其所承担的载荷有效地传递到锚杆上，
并能协调锚杆的受力，发挥锚杆的整体支护作用 有效的提高锚杆锚固范围内围岩的连续性，这对提
高锚杆支护体系的整体支护强度是十分有益的。
41
小孔径预应力短锚索
孔径：国外大（50-55mm），我们使用28mm 钻机：国外为锚索钻机 ，我们用锚杆钻机 锚固方式和承载时间：国外用水泥浆，24小时后承载。
8
锚杆支护的发展方向
加快巷道掘进速度 减少巷道支护成本 提高锚杆支护的可靠性
方向：基于预应力的锚杆技术
9
报告内容
第一部分：现状、问题及发展方向
第二部分：锚杆支护理论
第三部分：预应力锚杆支护体系 第四部分：支护设计与监测 第五部分：巷道围岩应力转移原理与技术 第六部分：工程应用
57
煤巷锚杆支护设计新方法
地应力测试
地质力学评估
计算机初始设计
现场施工及监测
根据反馈信息修改、完善设计
58
Ⅱ1回风下山 与其它巷道关 系示意图
中三轨道大巷 Ⅱ1运输下山 Ⅱ1轨道下山
7217采空区
-520运输大巷 Ⅱ1回风下山 7217面停采线
7219工作面
7219面停采线 -720运输大巷
10
悬吊理论
经 典 理 论 锚杆长度和受力可确定
跨度较大和软弱岩层厚度过大时？
11
组合梁理论
经 典 理 实质：通过锚杆将几个薄岩层锁在一起 论 据材料力学计算， 解释了层状岩体锚杆支护
但组合梁的承载能力很难确定
12
压缩拱理论
经 典 理 论
理论认为：安装锚杆后可形成一个承压拱 承压拱厚度和强度？
4
国内取得成功的原因 ① 形成以实测地应力为基础的的动态设计方法 ② 包括锚杆材料、附件、锚固剂、W钢带和网、
“三径合理匹配”、可切割帮锚杆的支护系统 ③ 技术性能良好的单体风动锚杆钻机
5
④ 小孔径预应力锚索加强支护的技术 ⑤ 重视锚杆支护巷道安全监测 ⑥ 重视复杂、困难条件下锚杆支护技术研究 ⑦ 在机掘、炮掘的不同条件下，实现巷道施工
45
关于锚索的几个问题
① 锚索的作用？ ② 锚索的长度？ ③ 锚索的张拉力？
① “广义悬吊”作用 ② 与锚索的延伸率相适应 ③ 根据围岩变形大小选择
46
高预拉力钢绞线桁架系统
顶板受压区
顶板受压区
顶板桁架 – 有效阻止顶板垮冒
47
桁架系统的应用
① 与锚索支护所用材料、施工机具和工艺十分接近 ② 能够解决厚层复合破碎顶板（不稳定层厚累计超
锚杆支护强度 对破碎区、塑性区及巷道表面变形的影响
6
800
5
塑性区宽度 破碎区宽度
700
4
600
巷道表面位移
500 3
400
2
300
1
200
0
100
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
锚杆支护强度
锚杆支护强度
由图表可见，随着锚杆支护强度的提高，围岩强度得到强化，塑性 区宽度、破碎区宽度和巷道表面位移减少，围岩强度强化到一定程度， 巷道围岩就能够保持稳定。
2.6 2.71 4.02 31.42 0.91 34.1 5.48 8.4 0.32
灰色泥岩
2.54 2.71 6.21 14.8 0.9 34.1 3.55 5.51 0.31
60
特点一：属软岩巷道
天然状态下，砂岩、泥岩和铝质泥岩在单向加载条 件下，破坏时的应力分别为30MPa、14MPa和28MPa 左右，强度较低。
第四部分：支护设计与监测 第五部分：巷道围岩应力转移原理与技术 第六部分：工程应用
28
锚杆的发展历程
第一代：机械式端头锚固锚杆。40年代开始，在 50～60年代广为推广。分为楔缝式、涨壳式、倒楔 式等，其特点为锚固力低、系统刚度小、可靠性差， 受岩性影响大，其技术特征客观上导致了使用的局 限性。
m 3
： nN m ax s
m 3
nNmax s
式中：Nmax－锚杆轴向力； n －锚杆数目； s －试体自由面面积。
22
（2）锚杆横向锚固强度 提高了破裂面上的锚固体的抗剪强度，即增加
了锚固体的等效内聚力C：
C C0 nCm
－ 式中：C0 无锚杆时岩体的内聚力； － n 锚固体中锚杆布置根数； － Cm 为单根锚杆提供的附加内聚力。
吸水饱和状态下，强度更低，其强度分别为14MPa、 5MPa和6MPa左右。
61
特点二：围岩均为弱膨胀性
岩样主体 序号 成分均为高岭 1
2
石、石英、有 3
部分伊利石和 4 伊蒙混层，有 5 少量的菱铁矿、 6
7
黄铁矿等矿物。 8
9
10
成份
高岭石K 伊利石I 伊蒙混层I/M 石英Q 长石F 方解石C 白云石D 黄铁矿P 菱铁矿S 其它O
过5.0m）、高水平地应力、松散煤层顶板等条件 下的支护难题，弥补锚索支护的不足 ③ 用在煤帮可有效控制两帮的相对移近
48
M型钢带的特点
不对称抗弯性能，容易与围岩密贴 刚度大，强度高，不容易撕裂 断面利用率高、节省钢材、价格低廉
49
Ｍ型钢带在井下的使用
50
51
锚杆锚固参数
29
第二代：各种全锚锚杆提出。70～80年代各种 新型锚杆相继问世，如砂浆锚杆、树脂锚杆、 管缝式锚杆、水胀锚杆等，它们的特点为全长 锚固、锚固力大、可靠性高，适应性强。
30
第三代：螺纹钢树脂锚固锚杆占领市场阶段。80年 代以后，树脂锚杆以其优越的锚固性能和简易的操 作工艺逐渐占领了锚杆市场。此外各种适应特殊要 求的锚杆得到发展，如适应可切割要求的玻璃纤维 锚杆、塑料锚杆，适应软岩大变形要求的等塑性锚 杆，适应大跨度的桁架和锚索等。
1.725 1.8315 1.9275 2.075
2.17 2.275
0.5875 0.625 0.6675
0.7 0.75 0.82
1.04 1.11 1.168 1.258 1.315 1.379
1.12 1.19 1.271 1.333 1.429 1.562
25
宽度 /m 巷道表面变形 /mm
水基树脂
中性或略具膨胀性 1：1配比，易均匀搅拌 成本低
54
55
报告内容
第一部分：现状、问题及发展方向 第二部分：锚杆支护理论 第三部分：预应力锚杆支护体系
第四部分：支护设计与监测
第五部分：巷道围岩应力转移原理与技术 第六部分：工程应用
56
常用设计方法
经验类比法：分类科学性、合理性和准确性 系统设计法：计算的实质和电算方法 理论计算法：简化的程度、科学性、必要性
26
结 论
锚杆支护作用的实质就是锚杆与围岩相互作用，组成 锚固体，形成锚杆—围岩的共同承载结构，改善锚固 岩体的力学参数，提高锚固岩体的强度，使岩体强度， 特别是峰后强度和残余强度得到强化。充分发挥围岩 的自承能力。
27
报告内容
第一部分：现状、问题及发展方向
第二部分：锚杆支护理论 第三部分：预应力锚杆支护体系
① 锚固剂的选择 ② 高性能锚杆的锚固方式 ③ “三径”匹配关系是指锚杆直径、钻孔
直径、树脂药卷直径三者的匹配关系
52
“三径”合理匹配
从锚固力及锚固成本分析
杆体结构
左旋螺纹钢 建筑螺纹钢
锚固剂环形厚度（mm）
合理值
最佳值
4－10
5－6
6－12
7－8
53
树脂技术
油基树脂
收缩性 搅拌要求高 成本高
我们用树脂锚，5-10分钟承载 钢绞线具有柔性，因而长度可以适当加长 专用设备施加预拉力，预拉力大小随意可调
42
锚索材料及性能
43
小孔径锚索作用原理
44
锚索存在的缺陷
和φ20mm的20MnSi螺纹钢锚杆强度区别不明显；锚索 常出现破断、抽冒现象
锚索和锚杆承载不同步，易超前锚杆集中受力 外端头受力不良，与围岩点接触，顶板强化效果不明显 内锚固端的三径匹配不合理，锚固性能不可靠 锚索难以从根本上控制顶板的离层
0.11 1.43 0.0715 1.155
0.14
1.5 0.075 1.212
0.17 1.575 0.081 1.272
0.22 1.675 0.089 1.353
平面应变加压
Kc
极限强度 残余强度 /MPa /MPa
Kj
Kc
1
1.65 0.525
1
1
1.083 1.133 1.192 1.25 1.35 1.483
理
论
mm，甚至1000余mm。
18
发展缓慢的原因 理论和技术不完善，包括：
（1）破碎围岩的锚杆支护理论； （2）锚杆支护设计方法； （3）施工工艺及技术
19
锚杆布置在破碎围岩中
20
锚杆的作用是约束围岩的径向膨胀和横向剪切
21
研究结果分析
（1）锚杆轴向锚固强度
沿锚杆轴向对锚固体施加一主应力
(Brown & Hoek, 197186)
平均水平应力与垂直应力之比
我国地应力测量结果
开 采
深
度
17
围岩强度强化理论
目的、意义
我 我国大中型煤矿软岩巷道及煤巷所占比重约80%，
们
采
每年掘进量高达1万余公里。
用 此类巷道围岩松软破碎，受采动强烈影响，围岩破
的
碎区、塑性区很大，围岩变形量高100余mm，数百
强度损失或增强加工 容易实现高预拉力 满足钻机连续一体化安装 金属网、钢带及钢筋梯配套
34
螺纹钢锚杆表面结构优化
① 表面积不同 ② 表面结构不同
35
低阻高粘型单向左旋无纵筋螺纹钢杆体
36
新型高预拉力锚杆
37
几种扭矩螺母
38
各种垫圈
39
几种配套的新型托盘
32
锚杆支护体系的选择
高预拉力锚杆支护 小孔径预应力短锚索支护 钢绞ห้องสมุดไป่ตู้预拉力桁架支护 共同点：在施工安装完成后，支护构件和围岩产
生一个显著的作用力，即预拉力 通过调整锚杆预拉力的大小是目前改善锚杆支护
效果、扩大锚杆间排距的最经济、有效的方法
33
高预拉力锚杆
成套使用 部件强度相匹配 螺纹段采用低强度损失、无
第四代：高性能预拉力锚杆在90年代末开始出现和应 用，并初步显示出巨大的生命力。将锚杆加工作为一 门技术，而非材料消耗、废品利用，形成了锚杆产品 的多样化、多系列，并实现了产业化，以适应各种不 同的条件；锚杆设计、制造、服务一体化；将高新技 术用于锚杆设计；强调锚杆的高强度、高预拉力，并 将锚杆的预拉力作为锚杆支护的主要参数进行设计。
23
（3）锚固体强度
锚固体应力应变曲线图（曲线 上数字为锚杆支护强度σt）
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（4）锚固体的强度强化系数
K j 1 c
Kc
* 1
* c
锚杆支护
单向加压
强度 极限强度 残余强度 /MPa /MPa /MPa
Kj
0
1.238 0.06
1
0.06 1.275 0.065 1.03
0.08 1.35 0.068 1.09
快速、安全、高效和掘锚协调
6
锚杆支护的优越性
支护理论符合现代围岩控制原理 施工简单 成本相对较低 改善作业环境 保证矿井高产高效
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存在的一些问题
设计思想偏于保守，设计方法落后 技术体系不配套 复杂条件支护效果不甚理想 忽视监测手段，恶性事故时有发生 技术经济效益不显著
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围岩物理力学性质
岩石名称 参数
容重 / g/cm3 比重 / g/cm3 孔隙率 /％ 单轴抗压强度 /MPa 单轴抗拉强度 /MPa 内摩擦角 /° 凝聚力 /MPa 变形模量 /GPa
泊松比
铝质泥岩
2.6 2.7 3.81 30.5 0.98 32.3 7.84 8.53 0.358
粉砂岩
锚杆支护新技术
1
报告内容
第一部分：现状、问题及发展方向
第二部分：锚杆支护理论 第三部分：预应力锚杆支护体系 第四部分：支护设计与监测 第五部分：巷道围岩应力转移原理与技术 第六部分：工程应用
2
阶段一：1995年时国内外状况
1995的15%
3
阶段二：2001年时
① 锚杆支护比重约25% ② 巷道面貌根本改观 ③ 扩大使用范围：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类推广，Ⅳ、Ⅴ类试验成功 ④ 原因：理论、设计方法、工艺取得了突破
13
最大水平应力理论
巷道受地应力影响
经 典 理 论
14
巷道围岩与地应力状况
开
采
垂直应力
深
度
(Brown & Hoek, 1978)
15
水平应力
水平应力与垂直应力之比
开
埋深≤1000m，水平 采
应力与垂直应力的 深 比值大约为1.5-5.0 度
埋深≥1000m，水平
应力与垂直应力的 比值逐渐趋于集中， 约为0.5-2.0
40
配套的金属网、钢带及钢筋梯
防止巷道顶板的漏冒和两帮煤体的片帮 通过托板将其所承担的载荷有效地传递到锚杆上，
并能协调锚杆的受力，发挥锚杆的整体支护作用 有效的提高锚杆锚固范围内围岩的连续性，这对提
高锚杆支护体系的整体支护强度是十分有益的。
41
小孔径预应力短锚索
孔径：国外大（50-55mm），我们使用28mm 钻机：国外为锚索钻机 ，我们用锚杆钻机 锚固方式和承载时间：国外用水泥浆，24小时后承载。
8
锚杆支护的发展方向
加快巷道掘进速度 减少巷道支护成本 提高锚杆支护的可靠性
方向：基于预应力的锚杆技术
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报告内容
第一部分：现状、问题及发展方向
第二部分：锚杆支护理论
第三部分：预应力锚杆支护体系 第四部分：支护设计与监测 第五部分：巷道围岩应力转移原理与技术 第六部分：工程应用
57
煤巷锚杆支护设计新方法
地应力测试
地质力学评估
计算机初始设计
现场施工及监测
根据反馈信息修改、完善设计
58
Ⅱ1回风下山 与其它巷道关 系示意图
中三轨道大巷 Ⅱ1运输下山 Ⅱ1轨道下山
7217采空区
-520运输大巷 Ⅱ1回风下山 7217面停采线
7219工作面
7219面停采线 -720运输大巷
10
悬吊理论
经 典 理 论 锚杆长度和受力可确定
跨度较大和软弱岩层厚度过大时？
11
组合梁理论
经 典 理 实质：通过锚杆将几个薄岩层锁在一起 论 据材料力学计算， 解释了层状岩体锚杆支护
但组合梁的承载能力很难确定
12
压缩拱理论
经 典 理 论
理论认为：安装锚杆后可形成一个承压拱 承压拱厚度和强度？
4
国内取得成功的原因 ① 形成以实测地应力为基础的的动态设计方法 ② 包括锚杆材料、附件、锚固剂、W钢带和网、
“三径合理匹配”、可切割帮锚杆的支护系统 ③ 技术性能良好的单体风动锚杆钻机
5
④ 小孔径预应力锚索加强支护的技术 ⑤ 重视锚杆支护巷道安全监测 ⑥ 重视复杂、困难条件下锚杆支护技术研究 ⑦ 在机掘、炮掘的不同条件下，实现巷道施工
45
关于锚索的几个问题
① 锚索的作用？ ② 锚索的长度？ ③ 锚索的张拉力？
① “广义悬吊”作用 ② 与锚索的延伸率相适应 ③ 根据围岩变形大小选择
46
高预拉力钢绞线桁架系统
顶板受压区
顶板受压区
顶板桁架 – 有效阻止顶板垮冒
47
桁架系统的应用
① 与锚索支护所用材料、施工机具和工艺十分接近 ② 能够解决厚层复合破碎顶板（不稳定层厚累计超
锚杆支护强度 对破碎区、塑性区及巷道表面变形的影响
6
800
5
塑性区宽度 破碎区宽度
700
4
600
巷道表面位移
500 3
400
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300
1
200
0
100
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
锚杆支护强度
锚杆支护强度
由图表可见，随着锚杆支护强度的提高，围岩强度得到强化，塑性 区宽度、破碎区宽度和巷道表面位移减少，围岩强度强化到一定程度， 巷道围岩就能够保持稳定。
2.6 2.71 4.02 31.42 0.91 34.1 5.48 8.4 0.32
灰色泥岩
2.54 2.71 6.21 14.8 0.9 34.1 3.55 5.51 0.31
60
特点一：属软岩巷道
天然状态下，砂岩、泥岩和铝质泥岩在单向加载条 件下，破坏时的应力分别为30MPa、14MPa和28MPa 左右，强度较低。
第四部分：支护设计与监测 第五部分：巷道围岩应力转移原理与技术 第六部分：工程应用
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锚杆的发展历程
第一代：机械式端头锚固锚杆。40年代开始，在 50～60年代广为推广。分为楔缝式、涨壳式、倒楔 式等，其特点为锚固力低、系统刚度小、可靠性差， 受岩性影响大，其技术特征客观上导致了使用的局 限性。
m 3
： nN m ax s
m 3
nNmax s
式中：Nmax－锚杆轴向力； n －锚杆数目； s －试体自由面面积。
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（2）锚杆横向锚固强度 提高了破裂面上的锚固体的抗剪强度，即增加
了锚固体的等效内聚力C：
C C0 nCm
－ 式中：C0 无锚杆时岩体的内聚力； － n 锚固体中锚杆布置根数； － Cm 为单根锚杆提供的附加内聚力。
吸水饱和状态下，强度更低，其强度分别为14MPa、 5MPa和6MPa左右。
61
特点二：围岩均为弱膨胀性
岩样主体 序号 成分均为高岭 1
2
石、石英、有 3
部分伊利石和 4 伊蒙混层，有 5 少量的菱铁矿、 6
7
黄铁矿等矿物。 8
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10
成份
高岭石K 伊利石I 伊蒙混层I/M 石英Q 长石F 方解石C 白云石D 黄铁矿P 菱铁矿S 其它O
过5.0m）、高水平地应力、松散煤层顶板等条件 下的支护难题，弥补锚索支护的不足 ③ 用在煤帮可有效控制两帮的相对移近
48
M型钢带的特点
不对称抗弯性能，容易与围岩密贴 刚度大，强度高，不容易撕裂 断面利用率高、节省钢材、价格低廉
49
Ｍ型钢带在井下的使用
50
51
锚杆锚固参数
29
第二代：各种全锚锚杆提出。70～80年代各种 新型锚杆相继问世，如砂浆锚杆、树脂锚杆、 管缝式锚杆、水胀锚杆等，它们的特点为全长 锚固、锚固力大、可靠性高，适应性强。
30
第三代：螺纹钢树脂锚固锚杆占领市场阶段。80年 代以后，树脂锚杆以其优越的锚固性能和简易的操 作工艺逐渐占领了锚杆市场。此外各种适应特殊要 求的锚杆得到发展，如适应可切割要求的玻璃纤维 锚杆、塑料锚杆，适应软岩大变形要求的等塑性锚 杆，适应大跨度的桁架和锚索等。
1.725 1.8315 1.9275 2.075
2.17 2.275
0.5875 0.625 0.6675
0.7 0.75 0.82
1.04 1.11 1.168 1.258 1.315 1.379
1.12 1.19 1.271 1.333 1.429 1.562
25
宽度 /m 巷道表面变形 /mm
水基树脂
中性或略具膨胀性 1：1配比，易均匀搅拌 成本低
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报告内容
第一部分：现状、问题及发展方向 第二部分：锚杆支护理论 第三部分：预应力锚杆支护体系
第四部分：支护设计与监测
第五部分：巷道围岩应力转移原理与技术 第六部分：工程应用
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常用设计方法
经验类比法：分类科学性、合理性和准确性 系统设计法：计算的实质和电算方法 理论计算法：简化的程度、科学性、必要性
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结 论
锚杆支护作用的实质就是锚杆与围岩相互作用，组成 锚固体，形成锚杆—围岩的共同承载结构，改善锚固 岩体的力学参数，提高锚固岩体的强度，使岩体强度， 特别是峰后强度和残余强度得到强化。充分发挥围岩 的自承能力。
27
报告内容
第一部分：现状、问题及发展方向
第二部分：锚杆支护理论 第三部分：预应力锚杆支护体系
① 锚固剂的选择 ② 高性能锚杆的锚固方式 ③ “三径”匹配关系是指锚杆直径、钻孔
直径、树脂药卷直径三者的匹配关系
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“三径”合理匹配
从锚固力及锚固成本分析
杆体结构
左旋螺纹钢 建筑螺纹钢
锚固剂环形厚度（mm）
合理值
最佳值
4－10
5－6
6－12
7－8
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树脂技术
油基树脂
收缩性 搅拌要求高 成本高
我们用树脂锚，5-10分钟承载 钢绞线具有柔性，因而长度可以适当加长 专用设备施加预拉力，预拉力大小随意可调
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锚索材料及性能
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小孔径锚索作用原理
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锚索存在的缺陷
和φ20mm的20MnSi螺纹钢锚杆强度区别不明显；锚索 常出现破断、抽冒现象
锚索和锚杆承载不同步，易超前锚杆集中受力 外端头受力不良，与围岩点接触，顶板强化效果不明显 内锚固端的三径匹配不合理，锚固性能不可靠 锚索难以从根本上控制顶板的离层
0.11 1.43 0.0715 1.155
0.14
1.5 0.075 1.212
0.17 1.575 0.081 1.272
0.22 1.675 0.089 1.353
平面应变加压
Kc
极限强度 残余强度 /MPa /MPa
Kj
Kc
1
1.65 0.525
1
1
1.083 1.133 1.192 1.25 1.35 1.483
理
论
mm，甚至1000余mm。
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发展缓慢的原因 理论和技术不完善，包括：
（1）破碎围岩的锚杆支护理论； （2）锚杆支护设计方法； （3）施工工艺及技术
19
锚杆布置在破碎围岩中
20
锚杆的作用是约束围岩的径向膨胀和横向剪切
21
研究结果分析
（1）锚杆轴向锚固强度
沿锚杆轴向对锚固体施加一主应力
(Brown & Hoek, 197186)
平均水平应力与垂直应力之比
我国地应力测量结果
开 采
深
度
17
围岩强度强化理论
目的、意义
我 我国大中型煤矿软岩巷道及煤巷所占比重约80%，
们
采
每年掘进量高达1万余公里。
用 此类巷道围岩松软破碎，受采动强烈影响，围岩破
的
碎区、塑性区很大，围岩变形量高100余mm，数百
强度损失或增强加工 容易实现高预拉力 满足钻机连续一体化安装 金属网、钢带及钢筋梯配套
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螺纹钢锚杆表面结构优化
① 表面积不同 ② 表面结构不同
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低阻高粘型单向左旋无纵筋螺纹钢杆体
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新型高预拉力锚杆
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几种扭矩螺母
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各种垫圈
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几种配套的新型托盘
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锚杆支护体系的选择
高预拉力锚杆支护 小孔径预应力短锚索支护 钢绞ห้องสมุดไป่ตู้预拉力桁架支护 共同点：在施工安装完成后，支护构件和围岩产
生一个显著的作用力，即预拉力 通过调整锚杆预拉力的大小是目前改善锚杆支护
效果、扩大锚杆间排距的最经济、有效的方法
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高预拉力锚杆
成套使用 部件强度相匹配 螺纹段采用低强度损失、无