锚杆技术的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 锚杆技术的应用 摘 要：随着我国煤巷锚杆支护 的推广普及，在一些特殊的生产地质条 件下使用锚杆支护有一定困难，不足以 维护工程的稳定。为扩大锚杆支护使用 范围，充分发挥锚杆支护的经济、快速、 安全可靠的优点，在大断面、地质构造 破坏地段、顶板软弱且较厚、高地应力、 综放巷道等困难、复杂的巷道中，需要 采用与锚杆支护相配套的支护形式和相 关的技术。 中国论文网 /7/view-12764013.htm 关键词：煤巷；锚杆支护；预应 力锚索；注浆加固；组合锚杆 一、预应力锚索技术 预应力锚索加强支护在煤巷支护 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 中占有重要地位，它具有锚固深度大、 承载能力高、可施加较大的预紧力等特 点，因而可获得理想的支护加固效果。 其加固范围、支护强度、可靠性是普通 锚杆支护所无法比拟的。 1.锚索的作用机理。预应力锚固 是把锚索埋入岩层内部进行预加应力的 施工技术，是传递主体结构的支护应力 至深部稳定岩层的主动支护。其作用方 式一般有 3 种：第一、自承拱作用。锚 索安设锁紧后，锚索集中应力以 45压 力分布线传递至支护结构物上，在预应 力作用下，围岩产生压缩，可使松散围 岩在锚索的弹性压缩下形成“自承拱” ， 提高了围岩的整体性和在抗力，增加其 强度，其它力学性能也会得到改善，有 效地控制了围岩的有害变形的发展，增 大了围岩的稳定程度。第二、组合梁作 用。组合梁作用就是锚索穿过层状岩层， 使岩层层面和层理之间的摩擦力增大， 增强围岩的整体性，阻止岩层间的分离、 位移，提高岩层的抗弯强度。第三、悬 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 吊作用。悬吊作用就是锚索把不稳定岩 块吊挂在稳定岩体上，限制不稳定岩块 的位移，防止其冒落。 2.锚索主要参数的确定。在进行 锚索设计时，可按自承拱作用、组合梁 作用、悬吊作用进行锚索主要参数的确 定，即锚固长度、锚索长度、锚索的间 排距，但由于岩层本身具有承载力，尤 其是采用锚杆支护的顶板，围岩强度得 到了提高，设计中应考虑到此因素。根 据大量的现场成功试验数据，考虑到岩 性和施工等影响因素及安全系数，锚固 长度为：水泥浆锚固，最小锚固长度为 2.5m；树脂锚固，最小锚固长度为 1.0m；锚索长度，可根据岩性和钻眼机 具能力进行综合考虑，一般为 5-8m。 锚头端张拉长度不小于 300mm；锚索 的间排距 e 和长度 L 一般宜满足 L：e2。 二、巷道围岩注浆加固 1.围岩注浆加固机理。 （1）注浆 提高巷道围岩弱面的强度和变形模量浆 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 液固结体的强度不一定比围岩高，但加 固材料具有较大的粘结力，可显著提高 弱面的强度和刚度，某些材料的塑性变 形较大，当载荷较大时，固结体发生变 形但不破坏，载荷主要有强度较高的围 岩承担，围岩的破坏由原来强度较低的 弱面控制转变为强度较高的围岩控制。 弱面强度和弹性模量等力学性能的改善， 大大地提高了岩体的强度，从而提高了 围岩的自身承载能力，改善围岩维护状 况。 （2）充填压密裂隙。注浆时浆液在 泵压的作用下，渗透充填一些裂隙，另 外经挤压可以使一些充填不到的裂隙闭 合，提高围岩的强度，降低岩体的孔隙 率，可大幅度提高岩体的强度。裂隙内 充满加固材料压密后，将由二向应力状 态转变为三向应力状态，而岩体在三向 应力状态时的强度比二向应力状态时显 著增大，并且脆性减弱、塑性增强。 （3）注浆封闭水源、隔绝空气。由理 论研究和工程实践得知水对巷道围岩有 软化、溶蚀等作用，能显著降低巷道围 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 岩的强度，风化也会对围岩强度造成较 大的损失。围岩注浆后，隔离巷道流水 及防止或减轻水对围岩的软化，同时也 有效地防止围岩风化。 2.注浆加固主要参数的确定。注 浆加固属于隐蔽性工程，注浆加固工程 的地质条件及应力状况具有复杂多变的 特性，这给注浆参数的理论计算带来了 困难。目前的注浆理论都是在一定假设、 简化条件下建立的，与工程实际有一定 差距。注浆加固参数的设计一般以理论 计算作为参考，根据工程类比法及现场 注浆实际情况进行调整。注浆加固主要 参数有：注浆时间、注浆压力、注浆量、 浆液扩散半径、浆液固结体力学性能的 确定及注浆孔的布置。 三、组合锚杆支护 1.组合锚杆支护机理。 （1）由于 锚杆预紧力和锚杆工作阻力的作用，可 提高巷道围岩 C 值，增加巷道顶板和两 帮的承载能力。 （2）钢带、金属网将单 体锚杆群联系在一起，从而改善和平衡 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 了巷道顶板各部位的受力和变形状态， 避免和消除了因局部破坏而导致整个支 护体系失稳、失效的不良影响，使围岩 始终保持良好的支护状态。 （3）锚杆、 钢带联成一体，对顶板弯曲变形具有明 显的限制作用，比单体锚杆更能有效地 阻止顶板岩层节理、裂隙的发生和扩展， 从而提高了顶板岩层的完整性和稳定性。 （4）组合锚杆支护中金属网的整体护 顶作用效果显著。金属网的作用一方面 全面护顶，使顶板受力均匀；另一方面 即使局部岩石脱离岩体，在网的撑托作 用下不致冒落下来，有效地控制了围岩 的破坏，保证了整体支护体系发挥正常 支护作用。 （5）W 钢带作为组合锚杆中 的主要支护构件，具有连接锚杆、金属 网和围岩体为一整体的综合作用，把锚 杆和围岩加固接连为一体，使之性能更 加匹配，使围岩受力更趋于均匀，特别 是加强了对锚杆之间的围岩支护作用， 克服了锚杆群支护的不足，提高了组合 锚杆对围岩的整体支护效果。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 2.组合锚杆支护参数的确定。组 合锚杆支护参数包括：梁、钢带、金属 网的材料与规格，锚杆的主要力学参数 （锚固方式、锚固力、锚杆直径、长度、 间排距） 。目前对组合锚杆支护参数的 确定更多地依赖于现场专家和工程类比 法，设计方法具有很大的局限性，设计 的参数不合理，严重地影响了锚杆支护 的支护效果。因此寻求可靠、科学、合 理的设计方法还需做进一步的研究工作。 四、结语 在特殊的地质和开采技术条件下， 采用预应力锚索支护技术、注浆加固技 术、组合锚杆支护技术是扩大锚杆支