防止锚索破断技术措施培训课件

防止锚索破断技术措施培训课件勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01锚索支护概述与重要性02锚索破断现象及特征分析03锚索破断原因深度剖析04优化锚索支护方案CONTENTS目录05关键技术措施应用06锚索破断防护与安全措施07施工管理与质量监督08案例分析与经验总结01锚索支护概述与重要性锚索支护的定义锚索支护的定义与作用

锚索支护是通过钻孔将高强度钢绞线（如1×19股高强度低松弛钢绞线）锚固于深部稳定岩层，利用其预应力主动加固围岩，限制岩体变形的支护方式。核心构成要素

主要由索体（如直径21.8mm钢绞线）、锚具（OVM型号）、夹片、托盘及锚固剂（树脂药卷）组成，需保证各构件强度匹配（如夹片强度不低于1860MPa）。主动加固围岩机制

通过张拉产生预应力，使围岩形成承载拱，提高岩体完整性；在山脚树矿22189工作面中，锚索梁支护控顶面积达3.6m×1.6m，有效抑制顶板下沉。动压巷道支护优势

适应回采工作面超前20m范围动压影响，可承受300-400mm顶板下沉量，较传统支护提高围岩稳定性30%以上，降低冒顶风险。

锚索在煤矿巷道支护中的应用现状主要支护形式与应用范围煤矿巷道锚索支护主要采用锚网索梁联合支护形式，广泛应用于回采巷道、掘进巷道及高应力、复杂地质条件巷道，如断层带、破碎顶板区域。以山脚树矿22189回风巷为例，采用高强度锚杆、锚索支护方案承受工作面回采动压影响。

支护材料与参数选用常用锚索材料为1×19股高强度低松弛钢绞线，直径多为15.24mm、17.8mm或21.8mm，强度级别1860MPa，配套OVM型号锚具及树脂锚固剂。如某矿采用φ21.8mm钢绞线，锚索长度6.25m，间排距1200mm×1600mm，单根锚固力不小于230kN。

应用成效与突出问题锚索支护能有效控制顶板下沉，提高围岩稳定性，掘巷期间维护效果良好。但在工作面回采期间，受动压、地质构造等影响，常出现锚索退锚（超前工作面20m范围内退锚率达60%~80%）、破断（剪断或拉断）等问题，给安全生产带来隐患。

锚索破断的危害与影响威胁作业人员生命安全锚索破断后，外露部分可能高速弹出伤人，浅部破断锚索可弹射落地，对井下人员构成直接生命威胁。

导致巷道支护强度减弱引发顶板事故锚索破断使巷道支护体系失效，顶板失去有效约束，易发生离层、冒顶等事故，严重影响巷道稳定性。

引发次生灾害风险破断锚索高速弹出或碰撞可能产生火花，在瓦斯、煤尘浓度超标的环境下，存在引发爆炸的安全隐患。

影响矿井正常生产进度锚索破断后需进行二次补强、更换等处理，增加维护工作量和成本，同时可能导致工作面停产，延误生产工期。02锚索破断现象及特征分析锚索退锚现象描述退锚发生范围与比例现场调研发现，超前工作面20m范围内约60%～80%的锚索发生退锚。退锚表现特征锚索退锚表现为渐进过程，钢绞线与夹片之间逐渐滑移，退锚后夹片内部螺纹被钢绞线压平滑，失去咬合作用。退锚锚索类型与顶板下沉量退锚锚索极大部分为锚索梁上的锚索，单体锚索退锚极少，退锚后的钢绞线缩回顶板中，表明顶板至少下沉了300～400mm。锚索破断形式及断口特征

锁具附近破断破断位置距索具内端面0～20mm，断口呈35～50°斜口，各股钢丝断裂斜口方向一致，颈缩现象不明显，多为脆性断裂。

锚索中部破断破断位置深浅不一，各股钢丝破断长短不一，呈劈裂状，无明显颈缩现象。浅部破断锚索可弹射落地，深部破断表现为回弹、托板脱离岩面。

剪断破断大部分钢绞线断口与横截面成45°夹角，断口光滑；少数2～3根钢绞线断口与横截面水平，断口凹凸不平，主要发生在锚索梁锚索。

不同破断位置的案例分析锁具附近破断案例某矿巷道锚索锁具附近破断，断口距索具内端面0~20mm，钢绞线断口呈35~50°斜口，各股钢丝断裂方向一致，呈脆性断裂，颈缩现象不明显。分析表明，此为锚索与巷道岩面垂线夹角过大，承受拉-弯-剪复合应力所致。

锚索中部破断案例山西潞安矿区某巷道锚索中部破断，各股钢丝破断长短不一，呈劈裂状，无明显颈缩，破断位置深浅不同。该现象主要因顶板岩层强烈错动，锚索在较大拉应力下受岩层弯曲错动剪切作用而断裂。

锚索梁锚索破断案例山脚树矿22189回风巷锚索梁锚索破断，剪断的钢绞线断口多与横截面成45°夹角且光滑，部分钢绞线断口水平、凹凸不平。这是由于顶板不平整使工字钢锚索梁受力不均，孔口边缘受较大剪应力，部分钢绞线剪断后，剩余钢绞线无法承受压力而被拉断。03锚索破断原因深度剖析地质因素导致的应力集中断层构造引发的应力异常受F2、F4、F5等断层影响，构造带下方形成拉应力区域，围岩破碎导致工作面超前来压剧烈，锚索退锚破断现象集中出现。隐伏地质异常区的应力扰动隐伏地质异常区使巷道局部应力分布不均，加剧围岩变形，导致锚索承受非均匀荷载，易发生退锚或破断失效。顶板岩层性质差异的影响复合顶板中各岩层物理力学性质差异大，受力后变形不协调，产生错动剪切力，当剪切力超过锚索承受极限时引发破断。高应力环境下的围岩变形深部开采或采动影响下，巷道处于高地应力状态，顶板强烈下沉伴随帮部大变形，导致锚索受力剧增，引发退锚或破断。01顶板强烈下沉与受力分析帮部大变形引发顶板倾斜帮部发生大变形时，会导致顶板向非回采侧严重倾斜，进而产生极大的顶板下沉量，增加锚索承受的压力。02顶板动压影响与破断切顶顶板在强烈动压影响下，易在墙体附近发生破断、切顶现象，使锚索受力超过钢绞线与夹片间的摩擦阻力及锚索抗拉断力，导致锚索退锚或破断。03索体剪切力与尾部应力集中顶板下沉过程中，索体承受较高剪切力，同时锚索尾部应力集中程度超过索体承受极限，易造成锚索断裂。04锚杆螺母滑移现象顶板支护所用锚杆为全长螺纹钢锚杆，螺纹间距较大，随着巷道变形，杆体受力增大，而杆体和螺母之间摩擦力较小，易出现螺母滑移后退现象。

顶板不平整与锚索梁受力不均

顶板不平整对锚索梁的影响理想状态下锚索梁与顶板应接触充分均匀，使工字钢受力能均匀分配给锚索。但巷道顶板凹凸不平时，易导致工字钢与顶板呈点接触，造成锚索受力不均，部分锚索因压力过大发生退锚或破断。

锚索梁受力不均的破坏形式工字钢锚索梁作用面积大，顶板弯曲变形会导致工字钢弯曲，使锚索孔口边缘处受较大剪应力。部分钢绞线被剪断后，剩余钢绞线无法承受压力而被拉断，山脚树矿锚索剪断现象主要由此产生。

顶板不平整地段的支护优化建议顶板不平整地段建议采用单体锚索加固；顶板平整地段仍可采用锚索梁，但需适当加大工字钢上锚索孔，开孔磨圆倒棱，预留工字钢变形空间，防止锚索被剪断。

施工找平与受力均匀保障措施施工锚杆、锚索时，张拉前必须将托盘与顶板紧贴，若顶板不平需先找平，确保托盘张拉后与锚杆、锚索基本垂直，避免托盘施加剪切应力，保证支护强度。夹片强度不足导致退锚锁具夹片与钢绞线强度匹配问题从夹片破坏特征来看，表现出夹片强度明显低于钢绞线强度。当顶板来压剧烈时，由于钢绞线强度大于夹片强度，夹片内螺纹被钢绞线磨平，夹片失去咬合作用，握裹力逐渐减低，最后导致锚索逐渐退锚。退锚引发连锁反应部分锚索退锚后必然导致其他锚索工作阻力加大，从而导致运输顺槽中出现少量锚索被直接拉断的现象。锚索自身强度需验证锚索拉断也有可能是锚索自身抗拉强度不足导致，这需要试验进一步验证。强度匹配的解决方案目前，山脚树矿所采用钢绞线直径均为21.8mm，1×19股高强度低松弛钢绞线(强度级别为1860MPa)，与之匹配的锚具及夹片的强度级别应该与之相匹配，锚具要求为OVM型号，夹片的强度级别要求为1860MPa。

施工工艺及材料质量影响因素01施工角度与托盘安装偏差顶板岩层不平或施工角度不合理，导致托盘不能垂直锚索张拉，形成角度后顶板压力增大时托盘施加剪切力，造成锚索破断。

02树脂药卷搅拌与锚固质量锚索安装时树脂药卷搅拌不均匀、胶凝时间不足或锚固长度不够，会使锚固段钢绞线受力不均，易引发单股钢绞线偏载破坏，进而导致整根锚索退锚。

03锁具夹片与钢绞线强度匹配性夹片强度明显低于钢绞线强度时，顶板来压剧烈会使夹片内螺纹被磨平，失去咬合作用，握裹力降低导致锚索退锚，退锚后其他锚索工作阻力加大易被拉断。

04支护材料质量检验机制锚杆、锚索等原材料质量不合格，如玻璃钢锚杆安装时用力过猛导致杆体破裂未及时更换，会严重影响支护质量，在采动压力下易发生破断。其他原因分析（腐蚀、淋水等）顶板淋水导致的腐蚀作用巷道掘进期间，顶板的淋水会对锚杆、锚索产生一定的腐蚀。到工作面回采时，由于受到采动影响，巷道压力增大，煤层部分离层严重，当煤层与岩石顶板之间产生错位时，将使锚杆、锚索受到的剪切力明显增大，造成锚杆、锚索承受较大拉应力被剪切破断。施工质量控制不足锚索安装过程中树脂药卷搅拌不均匀不充分、胶凝时间不够、药卷长度不足或锚固长度不足，锚固段钢绞线容易形成受力不均匀，可能引起单股钢绞线受偏载作用首先发生破坏，进而导致整根锚索退锚。支护设计与地质条件不匹配在同一采区内一翼采空区面积较大，工作面地质情况比较复杂，煤层厚度变化较大，不能及时对锚杆支护巷道中锚杆、锚索的长度、直径做出科学的设计，支护设计参数不合理，也是造成锚杆、锚索破断的一大因素。04优化锚索支护方案

顶板条件差异化支护策略构造复杂区域支护优化针对断层、隐伏地质异常区等构造带，采用单体锚索加固，替代锚索梁以避免应力集中导致的退锚或破断。锚索应锚入稳定岩层，锚固长度不小于2m，预紧力不低于180KN。

顶板平整区域支护方案顶板平整地段仍采用锚索梁支护，工字钢锚索孔需适当加大并磨圆倒棱，预留变形空间，防止顶板弯曲变形时锚索被剪断。

破碎顶板及淋水区域处理破碎顶板地段缩小锚索间排距，采用1×19股高强度低松弛钢绞线（强度级别1860MPa），配合树脂加长锚固；淋水区域加强锚固剂防水性能，采用镀锌钢绞线并定期检查锈蚀情况，发现锈蚀及时更换。锚索梁与单体锚索的合理选择

锚索梁的适用条件与优势锚索梁适用于顶板平整地段，其优点在于有效控顶面积大，能均匀分配工字钢所受的力给锚索，从而增强整体支护效果。

单体锚索的适用条件与优势在顶板不平整地段，建议采用单体锚索加固。可避免因顶板凹凸不平导致工字钢与顶板接触不均匀形成点接触，进而造成锚索受力不均而发生退锚或破断的问题。

锚索梁的优化使用措施对于采用锚索梁的顶板平整地段，工字钢上锚索孔需要适当加大，开孔应磨圆倒棱，留下工字钢变形空间，防止锚索被剪断。

锚索参数设计优化（长度、直径等）锚索长度优化锚索总长度应根据锚固段、不稳定岩层厚度、托盘锚具厚度及外露张拉长度综合确定。如某矿采坑北墙支护中，锚索长度计算公式为L=La+Lb+Lc+Ld（La为锚固长度，Lb为不稳定岩层厚度等），计算得11.84m，实际施工取12m，确保深入稳定岩层锚固长度不小于10m。

锚索直径与强度匹配根据工程受力需求选择合适直径的锚索，如山脚树矿采用直径21.8mm、强度级别1860MPa的1×19股高强度低松弛钢绞线，配套锚具强度级别应匹配，如OVM型号锚具，夹片强度级别要求1860MPa，以避免因强度不匹配导致退锚或破断。

间排距科学设定通过计算校核锚索间排距，确保支护强度。例如某矿采坑北墙支护中，经计算锚索间距应小于2.5m，实际采用间距2.0m、排距2.0m布置，结合锚索梁联合支护，有效控制悬顶面积约1400㎡的顶板安全。

锚固长度与方式选择根据地质条件确定锚固长度和方式，端头锚固时锚固长度不小于1.2m-2m，如某矿补强锚索采用二卷树脂药卷（ZK2360和CK2335各一卷），锚固长度1200mm；部分工程采用加长锚固，每根锚杆使用ZK2360树脂药卷，锚固长度达1200mm，确保锚固力满足要求。05关键技术措施应用

万向调心球垫的应用与效果万向调心球垫的核心作用万向调心球垫的应用可以保证锚索内外均呈现在同一条直线上，防止锚索受到局部应力集中而发生剪断现象。

安装施工的技术优势锚索张拉时加荷及卸荷梯度均匀平稳、夹片尾部保持在同一平面上，有效改善锚索受力状态。

解决顶板不平整问题的针对性针对顶板凹凸不平导致工字钢与顶板点接触、锚索受力不均的问题，万向调心球垫可调节角度，使锚索受力均匀，是防止锚索剪断引起退锚的首选方式。

锚索、锁具、夹片强度匹配要求钢绞线强度标准选用直径21.8mm，1×19股高强度低松弛钢绞线，强度级别为1860MPa，100h松弛率小于3.5%，延伸率小于3.5%。

锚具强度匹配要求锚具应选用OVM型号（广西柳州欧维姆标准）或同等标准产品，确保其强度与钢绞线匹配，锚具高度需满足设计要求以保证有效夹持长度。

夹片强度匹配要求夹片强度级别需达到1860MPa，若采用1720MPa等低级别夹片易导致退锚；夹片内螺纹应能有效咬合钢绞线，防止因强度不足被磨平失去握裹力。

强度检测与质量保证锚索、夹片生产厂家需定期提供强度检测报告，施工单位应严格核验材料强度证明，确保各构件强度匹配，从源头上避免因强度不匹配导致的退锚、破断问题。施工质量控制要点

支护材料质量把控严格检验锚索、锚具、夹片等材料强度匹配性，如21.8mm钢绞线（1860MPa）应配套1860MPa级别夹片及OVM型号锚具，要求厂家定期提供强度报告。钻孔与锚固施工规范确保钻孔深度、角度符合设计，树脂药卷搅拌均匀充分，锚固长度不小于设计值（如采用3支树脂药卷端锚，锚固长度不小于1.2m），避免锚固段钢绞线受力不均。安装角度与托盘贴合要求锚索应垂直岩面施工，张拉前需找平顶板，保证托盘与锚索垂直贴合，防止因角度偏差产生剪切应力，可采用万向调心球垫确保受力均匀。预紧力检测与调整锚索安装48小时后需检测预紧力，确保达到设计值（如不小于180KN），发现预紧力下降及时补打，同时严格控制外露长度在100-500mm范围内。06锚索破断防护与安全措施

锚索头绑扎与防护技术人员密集区域锚索头绑扎要求对于人员流动较大的锚网索巷道及顶板下沉严重地段，顶板所有锚杆头、锚索头需采用8#电镀锌丝在顶板网片上绑扎牢固并拧紧，防止锚索破断后弹出伤人。

综采工作面端头锚索防护措施综采工作面上下端头顶板锚（杆）索外露部分，全部采用8#铁丝绑扎到顶部金属网上，增强对锚索头的固定，降低破断风险。

工钢梁锚索支护的临时加固井下现有的工钢梁锚索支护，若发现一头断开且未补打锚索前，必须用双股8#电镀锌丝将工钢梁在顶板网片上绑扎牢固，确保支护结构临时稳定。

超前支护段锚索护套保护综采工作面两顺槽超前支护段50m范围内，锚索全部采用专制钢管护套保护，护套平行于巷道中线安装，用绳卡紧固并挂钩挂在顶部金属网上，有效预防断裂弹射。

工钢梁锚索支护的安全加固工钢梁锚索破断风险识别工钢梁锚索支护在顶板不平整时易受力不均，导致其中一根锚索因压力过大而退锚或破断；工字钢弯曲变形会使锚索孔口边缘处受较大剪应力，造成锚索剪断。

工钢梁绑扎加固措施井下现有的工钢梁锚索支护，发现有一头断开且未补打锚索前，必须用双股8#电镀锌丝将工钢梁在顶板网片上绑扎牢固，防止钢梁坠落或锚索破断弹出伤人。

工钢梁锚索支护参数优化顶板平整地段采用锚索梁加固时，工字钢上锚索孔需适当加大，开孔应磨圆倒棱，预留工字钢变形空间，以防止锚索被剪断，提升整体支护安全性。巡检与二次补强制度巡检责任与频率要求各施工区队所辖巷道，由单位跟班队长或技术人员负责对锚网索支护巷道进行不定期检查，重点关注人员流动大、顶板下沉严重地段及工钢梁锚索支护区域。巡检内容与隐患处理流程检查内容包括锚索是否有退锚、破断迹象，托盘是否紧贴顶板，外露部分是否绑扎牢固等。发现断锚杆、锚索等隐患时，须立即汇报区队值班队长，并记录隐患位置及情况。二次补强实施标准对检查发现的失效锚杆、锚索，应及时进行二次补强，采用加密支护等方式增强支护强度。例如，对巷道高冒区两端、中部及扩宽处采用双锚索配合槽钢加强支护，确保支护可靠性。班前确认与预紧力检测做好班前确认工作，对上一班施工的顶帮锚杆进行预紧力检测，失效锚杆必须及时补打，隐患未处理的严禁组织生产，从源头把控支护质量。07施工管理与质量监督

施工前准备与技术交底01施工材料与设备检查检查锚索（如1x19股高强度低松弛钢绞线，强度级别1860MPa）、锚具（OVM型号）、夹片（强度1860MPa）、树脂药卷等材料质量，确保锁具夹片强度与钢绞线匹配；检查锚杆钻机、张拉油缸、高压油泵等设备完好性，确认风水管路连接牢固无弯折。

02现场环境与隐患排查施工前敲帮问顶，清除松动岩块，检查巷道顶板淋水情况，对构造带、隐伏地质异常区等应力集中地段重点标记；确保施工区域退路畅通，高边坡作业时搭设可靠脚手架或使用铲车垫高作业平台，悬挂安全防护网。

03技术参数与施工方案交底明确锚索支护参数：如直径15.24mm锚索长度12m，间排距2m×2m，锚固长度不小于2m，采用4节ZK2350树脂药卷；交底钻孔角度（如垂直顶板或23°仰角）、搅拌时间（前慢后快约40s）、张拉预紧力（不小于230kN）等关键工艺，强调顶板不平地段需找平使托盘与锚索垂直。

04安全操作与应急培训培训施工人员掌握湿式打眼、树脂药卷搅拌、锚索张拉等操作规程，强调打眼时严禁正对钻杆站人，注浆时防止管路堵塞爆裂；明确断锚索应急处理流程，如发现工钢梁锚索一头断开，立即用双股8#电镀锌丝绑扎牢固并汇报二次补强，配备兼职安全员负责现场监护。

施工过程质量监控钻孔质量控制严格控制钻孔深度误差在±20mm内，角度偏差不超过设计值±1°。