巷道支护培训课件.ppt

1、1,巷道支护技术,井巷掘进作为煤矿工作的重要一环，其内容概括起来为：一个中心，两个基本点。一个中心：以安全、快速、优质、高效、低耗完成巷道、硐室施工，保证矿井生产采掘平衡。两个基本点：一是钻眼与爆破技术；二是巷道支护技术。,1.绪论,绪论,1.1煤矿巷道工程的特点（1）围岩软弱，强度低（2）膨胀性（3）深度大、应力水平高（4）无可选择性（5）围岩应力高（6）煤矿软岩分布广（7）受动压影响较大（8）时限性,1.2巷道围岩控制理论的研究现状1.2.1国外研究现状目前的煤矿巷道围岩的控制理论可分为两大类：一类是用定性的原则表述的支护理论；另一类是用定量的力学模型研究的支护理论。（1）新奥法（NATM

2、）（2）应变控制理论（3）能量支护理论,绪论,1.2.2国内研究现状主要学派：以“联合支护理论”和“松动圈理论”。代表性的理论主要有：（1）岩性转化理论（2）轴变论理论（3）联合支护理论（4）锚喷-弧板支护理论（5）松动圈理论（6）主次承载区支护理论（7）应力控制理论（8）软岩工程力学支护理论,绪论,1.3巷道支护技术的研究现状上世纪60年代以前：木支架和石材砌碹60年代后：水泥棚、金属棚及“U”型钢可缩性金属支架。80年代：光爆锚喷技术取得成功。目前，已由过去单一的支护形式逐步发展为各种多次支护、联合支护形式，并形成了各种系列支护技术，如锚喷、锚网喷、锚喷网架支护系列技术、钢架支护系列技术、

3、钢筋混凝土支护系列技术、料石碹支护系列技术、注浆加固系列技术和预应力锚索支护系列技术。,绪论,2.锚喷网支护技术,2.1概述由于开采深度不断增加，各矿井的软岩问题较为突出，具有变形量大，变形速度快，持续时间久等特点。因此，巷道支护并不是单一支护可以奏效的，也不是一次支护就最终可以控制的，必须采用联合支护的方式。目前巷道支护形式也是多种多样的。归纳起来，主要有下列各种形式：见P324。大量工程实践证明。锚喷、锚网喷、锚索以及可缩性金属支架等都是巷道的有效支护手段。有时可单独使用，有时可相互配合联合使用，都有大量成功的施工实例。,锚喷网支护技术,锚杆、喷射混凝土、金属网、可缩性金属支架、锚索等在巷

4、道支护体系中，各有各的作用。（1）锚杆：主承载作用，防止围岩松动破坏，并有一定的可缩性，可随巷道围岩同时变形，而不失去支护能力。（2）喷射混凝土：能与围岩密贴；封闭围岩；消除因岩面不平引起的应力集中现象。（3）网：防止锚杆间的松软岩石垮落；改善喷射混凝土的性能。,锚喷网支护技术,（4）可缩性金属支架：既可与锚喷（网）支护相配套的一种常用二次支护形式，也可以单独使用。（5）锚索：可以使由锚网（梁）支护形成的锚固岩体，悬吊于上部坚硬稳定的岩层中，避免巷道顶板离层及巷道顶板整体下沉或垮落。锚网（梁）索组合支护方式已经逐渐成为近年来对松软岩层巷道重要的支护方式。,锚喷网支护技术,巷道支护形式的选取必须

5、根据巷道的用途、服务年限、围岩状况、地应力大小等因素确定。一般情况下，服务年限长的开拓巷道和硐室及以变形地压为主的其他巷道，要及时封闭围岩，多采用锚喷（网）联合支护，对于以松碎为主的回采巷道多选用锚网梁或与锚索相配合（锚网索）的联合支护，亦可用可缩性金属支架。,2.2锚喷支护的基本概念及施工工艺,2.2.1锚喷支护的概念及特点基本概念：锚喷支护是喷射混凝土、锚杆以及钢筋网（或钢纤维）用于围岩支护的总称。锚喷支护的特点：（1）及时性（2）密贴性（3）封闭性（4）可分性（5）适应性（6）组合性（7）经济性（8）科学性,2.2.1.3软岩巷道对锚喷支护的基本要求主要表现在以下三个方面：（1）不宜采用

6、端锚：端锚支护结构主要是点对点的作用。而软岩巷道松动范围较大，锚固端很难固定在一相对稳定的岩块上。（2）立即封闭围岩：软岩开挖后，其变形很快，松动圈迅速扩大，这是一方面；由于软岩对环境适应能力较差，遇水容易发生膨胀、崩解和泥化等现象。（3）提高锚喷的柔性：软岩具有变形量大，变形速度快的特点，如果柔性不够，支护结构就会出现“硬抗”，这种结构在大的变形压力下很容易因抵抗能力不够而发生破坏，致使整个软岩巷道工程就处于不稳定状态。,锚喷支护的基本概念及施工工艺,锚喷支护的基本概念及施工工艺,2.2.2.1锚喷支护的形式根据围岩的地质条件，可以采用多种支护形式：（1）纯锚杆：一般只用于局部；（2）纯喷射

7、混凝土：有时也只用于局部；（3）锚喷：多用于地下硐室的顶拱和边墙；（4）锚喷网（单层或双层钢筋网）：可提高喷层抗拉强度和抗裂能力，从而提高支护能力；（5）锚网架：在喷层内加设工字钢等型钢作成的肋形支撑。,锚喷支护的基本概念及施工工艺,2.2.2.2锚喷支护的施工工艺（1）初期支护（临时支护）：巷道开挖后，及时初喷砼以封闭围岩。同时要保证初喷厚度（一般30-50mm），要补平岩面，去除围岩应力集中点。锚杆必须保证足够的预紧力及锚固力，起到悬吊组合加固作用和控制围岩变形的作用。锚杆支护距迎头的距离不得大于两排锚杆的距离，与初喷混凝土形成初期支护，确保临时支护安全，起到释放部分围岩应力的作用。（2）

8、一次支护：支护时间按作业规程和初期支护围岩变形量的变化而确定。在初期支护的控制下，围岩基本趋于稳定后，即可进行一次支护工作（一般距离控制在于20-50m范围内）。一次支护的作用，继续释放围岩应力，阻止巷道的进一步变形。（3）二次支护：围岩变形达到一定程度时，进行二次支护（一般距离控制在50-100m范围内），加固一次支护下松动围岩，抵御形变压力，阻止围岩继续变形。,2.3喷射混凝土,2.3.1喷射混凝土的分类喷射混凝土是将一定配比的水泥、砂子、石子和速凝剂的拌和物，通过混凝土喷射机，以压缩空气为动力，沿着管路压送到喷嘴处，与水混合后，以较高的速度（30120m/s）喷射到岩石上，凝结硬化后而形

9、成的一种支护形式。根据喷射工艺的不同及混凝土的组成，可分为以下几种：（1）干喷射混凝土：（水灰比小于0.25）（2）潮式喷射混凝土：（水灰比小于0.25-0.35）（3）湿式喷射混凝土：（水灰比0.5左右）（4）水泥裹砂喷射混凝土（SEC喷射混凝土）（5）纤维喷射混凝土（一般为钢纤维）：它改变了普通砼的脆性，具有高强度、变形大及破坏后仍有较高残余强度的特点。,喷射混凝土,2.3.2混凝土喷层的支护特点及作用2.3.2.1混凝土喷层的支护特点与普通混凝土相比，喷射混凝土喷层在物理力学性质和围岩支护特性方面具有如下特点：（1）自捣（2）早强（加入速凝剂）（3）密贴（4）柔性（特别是与金属网配合使用

10、或采用钢纤维喷射混凝土时）（5）施工机械化程度高、速度快。（6）成本低（7）适用范围广,喷射混凝土,2.3.2.2混凝土喷层的作用原理一般支架都把围岩当荷载，喷射砼则不是消极地承受地压，而是主动、积极地加固围岩，与围岩共同组成一个自承载结构。其作用原理有以下几个方面：（1）加固与防止风化作用喷射的混凝土能够与围岩紧密粘结，提高了岩体的粘结力和内摩擦角；同时喷射混凝土层封闭了围岩，能够防止因水和风化作用造成的破坏。（2）改善围岩应力状态的作用将围岩表面的凹凸不平处填平，消除应力集中现象；使巷道周边围岩由双向受力状态变成三向受力状态，提高了围岩的强度。（3）柔性支护结构作用喷层较薄，具有一定的柔性

11、，能与围岩共同变形；砼喷层在与围岩共同变形中受到压缩过程中，对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大的变形，防止围岩发生松动破碎。,喷射混凝土,2.3.3柔性喷层目前锚喷支护多为喷射混凝土或水泥砂浆，凝结硬化后为脆性材料。当围岩变形量超过4050mm或巷道围岩位移量达到巷道最大径向尺寸的2-3%时，喷层容易开裂。因此，在混凝土或水泥砂浆中加入钢纤维、尼龙、化学纤维等外加剂材料达到增强喷层的柔性。按外加剂材料可分为如下几种：（1）钢纤维柔性喷层材料组成：胶结材料、粗细骨料、速凝剂、钢纤维。（2）短纤维柔性喷层：石棉、碳纤维、钢、尼龙、丙龙、高弹维尼龙。（3）长纤维柔性喷层：纤维带的作用

12、相当于金属网。（4）钢筋网混凝土喷层。,喷射混凝土,2.3.4普通喷射混凝土材料与配合比2.3.4.1喷射混凝土的材料（1）水泥：硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥等。标号一般不应低于R42.5。（2）砂：中砂或粗中砂。（3）石子：河卵石或碎石，且级配良好。（4）水：水质要洁净，不应含有杂质。污水、pH4的酸性水和硫酸盐含量按SO4计，如超过水重1的水都不许使用。（5）外加剂：速凝剂、早强剂。,喷射混凝土,2.3.4.2喷射混凝土的配合比井巷支护中喷射混凝土的重量配比可参照表2-5选用。表2-5喷射混凝土的配合比（重量比）,2.4锚杆支护,为了保持巷道的稳定性，防止围岩发生垮落或过大变形，巷道掘进后一

13、般都要进行支护。在巷道施工中，支护工作量占有很大的比重，支护的工作进度直接影响成巷速度。过去，人们常把架设各种形式的支架作为维护巷道的主要手段。我国煤矿的巷道支护，曾先后采用过不同结构形式的木材支架、金属支架、预制钢筋砼支架，以及料石砌碹、整体浇灌砼碹等等。以上这类支架在各个发展阶段，对维护各种不同巷道都取得了一定的效果。但这类支架不能积极地发挥围岩的自承能力，而是靠支架构件的强度消极被动地承受地压，因此不仅消耗支架材料多，劳动强度大，而且施工速度慢，严重影响了巷道快速施工。,锚杆支护,2.4.1锚杆的分类及加固原理1、概念锚杆是锚固在煤或岩体之内并用于维护围岩稳定的杆状结构物。锚杆支护是一种

14、主动支护形式，与其他支护相比，具有支护工艺简单、支护效果好、材料消耗和支护成本低、运输和施工方便等优点。2、分类目前，国内外适用于不同条件、具有不同功能和用途的锚杆有数百种，按锚杆与被锚固体（煤、岩体）的锚固方式大体可分为粘结式、机械式、摩擦式三类；按锚固段的长短可分为端头锚固、全长锚固和加长锚固；按锚杆杆体的工作特性可分为刚性锚杆和可延伸锚杆；根据锚杆强度的大小可分为普通锚杆和高强度（超高强度）锚杆。具体分类方法见图2-1所示。单体锚杆主要由锚头（锚固段）、杆体、锚尾（外露段）、托盘等部件组成。,锚杆支护,锚杆支护,3、加固原理（1）加固拱理论。在岩休内安装具有预张力的锚杆，便会以锚杆的锚头

15、和拧紧部为顶点，形成算盘珠式分布的锥形体压缩带，如果把锚杆以适当间距排列，使相邻锚杆的锥形体压缩带相重叠，就会形成一个厚度为的均匀连续压缩带（如图）。它不仅能保持自身的稳定，而且能阻止上部围岩的松动和变形。挤压加固拱的形成关键在于对锚杆施加预张应力。锚杆预应力的作用，一方面在锥体压缩区内产生压应力，从而增大了岩块之间的内摩擦力，提高了岩体强度；另一方面使压缩带内的岩石处于三向受压状态，使岩体强度得到提高。,锚杆支护,（2）悬吊作用所谓悬吊作用，是指把将要冒落的危岩或软弱岩层，用锚杆悬吊于深部完整坚固的岩体上，由锚杆来承担危岩或软弱岩层的重量（下图）。如果对锚杆施加一定预张拉力，增加岩层间的摩擦

16、力，还能进一步增强其抑制围岩移动的效果。可见，即使在这样特定的条件下，锚杆也并不是起单纯悬吊作用，而同时对围岩起着组合加固的作用。,锚杆支护,（3）组合梁作用对于平顶巷道的层状顶板可以看作是以巷道两帮为支点的迭合梁。组合梁作用是指将层状岩体各层间用锚杆连结并紧固(下图)，锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合粱。因此，在层状顶板的巷道中，在顶板上安装了锚杆，便把层状顶板由迭合梁变成组合梁，从而提高了顶板岩层的承载能力；而锚杆本身也起到抗剪销钉的作用，能更有效地阻止岩层的层间错动。,锚杆支护,（4）围岩松动圈理论该理论认为：巷道掘进后，在围岩周边存在一个破碎带，称之为松动圈。采用锚杆支护时，

17、支护对象是除松动圈围岩自重和巷道围岩的部分弹塑性变形外，还有松动圈围岩的碎胀变形，后者往往占主导地位。并根据围岩松动圈大小进行分类，提出各类岩体锚杆支护参数的确定方法。,锚杆支护,（5）最大水平应力理论该理论认为：矿井岩层的水平应力一般是垂直应力1.32.0倍。而且水平应力具有方向性，最大水平应力一般为最小水平应力的1.52.5倍。巷道顶底板的稳定性主要受水平应力影响，且有三个特点：与最大水平应力平行的巷道受水平应力影响最小，顶底板稳定性最好；与最大水平应力呈锐角相交的巷道。其顶板变形破坏偏向巷道某一帮；与最大水平应力垂直的巷道，顶底板稳定性最差，如图所示。,锚杆支护,最大水平应力理论，论述了

18、巷道围岩水平应力对巷道稳定性的影响以及锚杆支护所起的作用。在最大水平应力作用下，巷道顶底板岩层发生剪切破坏，因而会出现错动与松动引起层间膨胀，造成围岩变形。锚杆所起的作用是约束其沿轴向岩层膨胀和垂直于轴向的岩层剪切错动，如图所示。因此要求具备有强度大、刚度大、抗剪阻力大的高强锚杆支护系统。,锚杆支护,2.4.2普通锚杆的类型目前国内外使用的锚杆类型很多，但按其对岩体的锚固方式来说，不外乎“集中锚固型”（端头锚固类或点负荷式）和“全面胶结型”两类。“集中锚固型”是通过眼底端的锚头和另一端的紧固部分，使锚杆体受张拉而抑制围岩的变形和松动。“全面胶结型”则是通过杆体与孔壁间的胶结材料（水泥砂浆），使

19、锚杆在钻孔的全长范围内与岩石粘结在一起，对岩体产生锚固作用。,锚杆支护,实践证明：在各种地质条件下，尤其是在不良地质条件下，“全面胶结型”锚杆的锚固性能比较优越。一方面，随时间的推移，“集中锚固型”锚杆的锚头容易锈蚀、滑脱，锚头附近的岩石也可能发生松驰、破坏，导致锚杆的锚固力降低；另一方面“全面胶结型”锚杆抑制岩体裂隙张开的能力远比“集中锚固型”强。其原因是什么呢？,锚杆支护,这是因为，当围岩裂隙发生松驰时，“全面胶结型”锚杆仅在裂隙处的短段上伸长，所以产生较大的单位应变，使杆体对岩体裂隙施加一个很大的约束力，从而能够有效地阻止岩体进一步松驰；而“集中锚固型”锚杆，由于锚头和紧固部分之间的杆体

20、与孔壁之间留有空隙，当岩体裂隙张开时，则在整个锚杆长度上均匀伸长，其单位应变仅为前者的一小部分，因此，它抑制围岩裂隙张开的能力要比全面胶结型锚杆要差得多。选择：一般来讲，在顶板较完整、稳定且巷道应力（特别是水平应力）不大的巷道中可以使用端头锚固型，在困难、复杂的条件下主要应采用全长锚固锚杆支护，这样就能安全、经济地使用锚杆支护，保证巷道围岩的稳定性，保证矿井的正常和安全生产。,锚杆支护,1、金属倒楔式锚杆这种锚杆由杆体、固定楔、活动倒楔、垫板和螺帽组成，如图。杆体用1422mm圆钢制作，它一端有螺纹，另一端与固定楔浇注在一起。固定楔、倒楔、垫板用铸铁制作，安装时，将活动倒楔的小头朝向孔底并与固

21、定楔梆在一起，一齐送入锚杆孔的底部，然后用一专门锤击杆插入孔内，打击倒楔尾部，最后套上垫板，拧紧螺帽。这种锚杆属端头锚固型，安装后可立即承载，结构简单，加工方便，并可回收，锚固力可达40KN左右，常用于围岩比较破碎，需要立即承载的地下工程。,锚杆支护,2、钢筋或钢丝绳砂浆锚杆（1）钢筋砂浆锚杆：是先在锚杆孔内注滿M2.5以上的水泥砂浆，在初凝前插入1620mm螺纹钢筋而成，利用砂浆与钢筋、砂浆与孔壁间的粘结力锚固岩层。（2）钢丝绳砂浆锚杆：它是利用直径1019mm的废旧钢丝绳代替钢筋插入锚杆孔内，然后注入砂浆固结而成。钢丝绳砂浆锚杆成本低，广泛用于有一定自稳时间的岩石巷道，特别是巷道两帮。由于

22、不能立即承载，在围岩破碎处不宜使用。,锚杆支护,3、树脂锚杆树脂锚杆是由树脂药包和杆体组成（如图）。安装时，药包用锚杆体送入孔后，转动杆体将药包捣破，随之上垫板拧紧螺帽，使药包内以合成树脂为粘结剂、在固化剂和加速剂进行化学反应而成高分子聚合物，将锚头与孔壁岩石粘结在一起。树脂药卷锚固锚杆具有锚固效果好、可靠性高、使用方便、节省工时、防震性能好、防腐防锈、适用范围广等优点，是目前国内外使用较为广泛的锚杆支护形式。但成本较高，多为端头锚固型，不宜用于软岩。,树脂锚杆及药包示意图1树脂、加速剂填料；2固化剂和填料；3玻璃管纤；4玻璃纸或聚脂薄膜外袋；5左旋麻花；6挡圏,锚杆支护,4、快硬水泥锚杆快硬

23、水泥锚杆的杆体结构与树脂锚杆相同，只是用快硬水泥代替了树脂药卷（如下图所示）。水泥卷直径37mm，长度为270mm、205mm时水泥装量分别为421g、320g，使用前需浸水23min，在锚杆孔内经杆头搅拌，12min后锚固力开始增长，1h后锚固力高达60KN左右。由于成本低（约为树脂锚杆的1/4），材料来源广，很有前途。选用于围岩稳定时间超过12min的各类永久性地下工程。配合先喷后锚，在软岩中也可使用。,图中：1滤纸内套；2快硬水泥；3玻璃纤维砂网外套,锚杆支护,快硬水泥锚杆可实现端头锚固和全长锚固。该锚杆具有适应性较好、锚固迅速、可施加预紧力、抗震动和冲击等特点，且价格低廉、施工简便迅速

24、。但是，各种快硬水泥药卷的水泥水化操作却比较困难。若在水中浸泡时间短、水化不够，会出现“夹馅”现象；如果浸泡时间过长则会因超过终凝时间而过早硬结，甚至造成水泥药卷在送入锚孔的中途受阻而无法推进，使锚孔报废；或因水灰比过大，造成强度过低甚至不凝固，因而难以保证锚固质量和锚固力，使该类锚杆支护的可靠性受到限制。因此，应尽可能不采用水泥药卷锚固剂。,锚杆支护,、管缝式锚杆管缝式锚杆又称开缝式或摩擦式锚杆。它采用高强度钢板卷压成带纵缝的管状杆体（右图所示），外径38.1mm，用凿岩机强行压入比杆径小1.52.5mm的锚孔。为安装方便，打入端略呈锥形。由于管壁弹性恢复力挤压孔壁而产生锚固力，属全长锚固型

25、锚杆。这种锚杆结构简单、制作容易、安装方便、质量可靠，因此推广迅速。,锚杆支护,.4.3可延伸锚杆（1）研制可延伸锚杆的必要性锚杆支护作用表现为：在提高围岩承载能力的同时，控制并适应巷道围岩的变形，从而达到保持巷道围岩整体稳定的目的。然而，巷道围岩的变形是不可能完全被控制的，变形量的大小与多种因素有关，如围岩岩性、应力大小、巷道断面尺寸、回采巷道护巷煤柱尺寸和支护方式等。对于锚杆支护的巷道，锚杆允许巷道围岩的变形量一般均在200mm以下。,锚杆支护,松软岩层中的巷道掘出后，围岩变形速度快、变形量大；应力重新分布后，在应力相对稳定阶段围岩蠕变显著，总变形量也较大，一般都大于200mm，有的可达5

26、00-1000mm以上；深度越大、地应力越高的巷道或受回采动压影响的巷道开掘后，在其服务期内围岩的变形量也越大。这些大变形的巷道中使用普通刚性锚杆支护时，常因锚杆不能适应巷道围岩的变形而被拉断失效。因此，对于松软、膨胀、破碎围岩和动压影响下的巷道，在开掘后应及时安装锚杆。当锚杆安装完毕后即能提供较高的增阻速度以控制第一阶段的变形量，在围岩蠕变阶段锚杆提供恒定工作阻力，并可被拉伸相当长度以适应围岩的大变形，使锚杆既能维护好围岩而不致垮落，又具有很好的让压性而不致损坏，从而保证巷道支护的安全可靠。这种具有一定支护阻力和一定延伸量的锚杆，称为可延伸锚杆（亦称可拉伸锚杆）。,锚杆支护,（2）可延伸锚杆

27、的类型及其基本原理可延伸锚杆形式很多，按其基本工作原理可分为锚杆杆体可延伸和锚杆结构元件滑动可延伸两大类。第一类可延伸锚杆的支护阻力是由杆体材质的力学特性决定的，锚杆的延伸量则是依靠杆体材质较大的延伸率提供的；第二类可延伸锚杆是依靠设计某些机械结构而使锚杆在受到巷道围岩变形传递给杆体的拉力后，在一定的阻力下借助于这些机械结构的作用而产生滑动的，该滑动阻力即为锚杆的支护阻力。滑动后锚杆相对伸长，其滑动量即为锚杆的延伸量。一般来说，杆体可延伸锚杆对材质要求较高，但结构简单、加工制造及安装较方便、成本低；结构元件滑动可延伸锚杆多数结构复杂，故制造工艺和安装较麻烦，成本比较高。,锚杆支护,结构元件滑动

28、可延伸锚杆结构元件滑动可延伸锚杆的典型形式有：摩擦滑动式、结构剪切滑动式、结构挤压滑动式。使杆体能够滑动的结构元件可设置在锚孔内，也可设置在孔口。结构摩擦滑动可延伸锚杆的摩擦滑动装置形式很多。下图的形式是将金属杆体分为两部分，杆体外有一筒形外壳作为滑动装置，杆体前半部分锚头锚固在孔底不动，后半部分则受围岩变形拉力的作用在外壳内摩擦滑动而使杆体相对伸长。该锚杆的工作阻力随杆体的伸长而降低，其工作特性曲线呈降阻式。,锚杆支护,结构剪切滑动式可延伸锚杆如下图所示。它的剪切滑动装置由杆体端头4个剪切凸块、套在杆体前部外的套筒和一种能被剪切的树脂衬里组成。套筒与锚孔壁之间用树脂砂浆粘结，剪切衬里充填在杆

29、体与套筒之间。当围岩变形作用在杆体上的拉力大于剪切衬里对剪切凸块的阻力时，衬里即被剪断，剪断后的碎屑被挤入杆体端部的锚孔中，杆体则随之向孔外方向滑动。该种形式锚杆的主要优点是锚杆提供的工作阻力恒定，滑动拉伸长度可适应较大围岩变形的需要，但其结构比较复杂。,锚杆支护,下图为结构挤压式可延伸锚杆的一种形式。该形式的挤压装置由可被挤压破坏的衬里、迫使衬里受压的外壳套和设在杆体尾部的圆锥形劈组成。挤压滑动装置套在杆体后部，外壳套与孔壁紧贴，杆体锚固在锚孔内不动。当围岩变形压力作用在外壳套上时，由于杆体不动，迫使外壳套挤压衬里向锚孔外压缩而被杆体尾部的圆锥形劈挤破，碎屑遂掉落。外壳套与杆体产生相对位移量

30、而使锚杆伸长。这种可延伸锚杆是靠外壳与衬里及衬里与杆体之间的摩擦力提供工作阻力的，在挤压过程中虽然杆体与衬里之间的摩擦面积逐渐减小，但挤压力却在逐渐增大，故锚杆的工作阻力可基本保持不变。,锚杆支护,杆体可延伸锚杆杆体可延伸锚杆的典型形式如图2-11、2-12、2-13所示。下图为德国研制的蒂森型可延伸锚杆。该类锚杆的两端为普通碳素钢，中间焊接一段可延伸的奥氏体钢。锚杆两端为固定端，其最大直径为25mm，中间是可延伸部分，直径22mm。为防止中间的可延伸部分与孔壁接触摩擦和保证其能自由延伸，在中间的可延伸段外面套有可伸长的软管。蒂森型可延伸锚杆可通过改变其杆体的尺寸和材质而得到不同的极限伸长量和

31、工作阻力。,锚杆支护,下图为前苏联研制的杆体弯曲可延伸锚杆。该类锚杆是将普通碳素钢弯曲成波浪形而制成的。将其锚固在锚孔中后，围岩变形使杆体受拉，当杆体所受拉力达到一定数值时，杆体弯曲段被拉直，从而为锚杆提供一定的工作阻力和一定的伸长量。,锚杆支护,图2-13为杆体可延伸增强锚杆，该锚杆的外形结构与普通圆钢锚杆完全相同，但其力学性能却完全不同。普通圆钢锚杆的材质通常是Q235钢，锚尾螺纹部分的截面积较杆体小20左右，井下使用时，在拉应力的作用下螺纹根部产生应力集中，随后发生塑性变形，而此时的拉应力还不足以使杆体发生塑性变形，因而拉断时的位置均发生在锚尾螺纹部分而不在杆体。用这种方法加工的普通圆钢

32、锚杆（Q235钢制）拉断时的延伸量一般均在80mm以内，难以适应巷道围岩变形量较大（大于200mm）的要求。,图2-13杆体弯曲可延伸锚杆1杆体；2挡圈；3锚头；4丝扣；5托盘；6螺母,锚杆支护,为了改变普通圆钢锚杆延伸量较小、不能适应巷道围岩较大变形的缺点，为达到提高锚杆锚尾的拉断力和充分发挥杆体材料的强度性能的目的，通过对锚杆的锚尾进行强化热处理而制成。使其锚固段的硬度和强度高于杆体，以保证断裂位置在锚杆杆体而不在锚尾，从而充分利用首先屈服的杆体的较大塑性变形以适应巷道围岩较大变形的要求，并提高锚杆的整体强度。锚杆螺纹部分热处理后的强度只需略高于杆体，使其仍具有较好的延伸性，以避免使用时脆

33、断。,锚杆支护,杆体可延伸增强锚杆的工作阻力及延伸量是由制造锚杆的材质决定的。该类锚杆的工作阻力和延伸量较同直径、同材质的普通圆钢锚杆要高（见表）。由表可知，杆体可延伸增强锚杆与同直径、同材质的普通圆钢锚杆相比，其对巷道围岩的支护阻力可提高3440，适应围岩的变形量可增大500以上。锚尾热处理的费用仅为l2元/根，从经济上考虑也是有利的。,锚杆支护,2.4.4高强度和超高强度锚杆锚杆的强度直接影响锚固范围内围岩强化程度和锚杆对巷道围岩的支护阻力，从而影响锚杆群作用范围内围岩的承载能力和锚杆的支护效果。为改变我国长期使用低强度锚杆的状况，最近十几年大力发展了高强度、超高强度锚杆。锚杆的强度取决于

34、制造锚杆的材质、直径及有关配件。按照钢材屈服强度s可将锚杆分为三类：类：s340MPa，为普通锚杆；类：340MPas600MPa，为高强度锚杆；类：s600MPa，为超高强度锚杆。,锚杆支护,（1）高强度螺纹钢锚杆螺纹钢锚杆既可做全长锚固也可用于端头锚固。对于全长树脂锚固的螺纹钢锚杆，如图，主要由杆体、穹形球体、塑料增压垫圈、驱动螺母、托盘和树脂药卷等组成。由于螺纹钢锚杆锚尾加工的原因，锚尾螺纹部分的内径要比杆体名义直径小1323。锚杆在井下受到拉力作用时，其首先断裂的部位在锚尾，使锚杆的强度和延伸率得不到充分发挥。为保证锚杆的高强度和足够的延伸量，对锚尾螺纹部分进行强化热处理，即可制成高强

35、度螺纹钢锚杆。锚尾螺纹部分经强化热处理后，其强度高于杆体强度，并能保证必要的延伸率。这样就可克服上述缺点，保证可靠、有效的支护效果。,锚杆支护,（2）超高强度螺纹钢锚杆超高强度螺纹钢锚杆是将整根普通螺纹钢锚杆（包括杆体及锚尾）通过合理的工艺方式和工艺参数进行整体强化热处理而成的。通过锚尾强化热处理形成的高强度及超高强度螺纹钢锚杆，其热处理成本仅比不采用热处理的同材料锚杆增加12元/根。使用高强度锚杆全长锚固不仅可大大降低巷道的变形量，保证巷道安全可靠，而且可适当增大巷道锚杆的间排距，从而提高巷道掘进速度、降低支护成本。,锚杆支护,2.4.5“三径”合理匹配及锚固方式“三径”匹配关系，是指锚杆直

36、径、锚孔直径、树脂药卷直径三者的匹配关系。“三径关系是否合理匹配，直接影响锚杆的锚固效果及锚杆支护的安全可靠性和经济合理性。（1）锚杆直径与锚孔直径的合理匹配关系我国锚杆支护一般使用钻头直径为27mm、32mm、42mm的锚杆钻机（或煤电钻）钻眼，形成的锚孔直径一般为28mm、33mm、43mm。而直径43mm的锚孔，由于其空间大、不能保证树脂药卷的均匀混合，导致锚固力较低，同时因锚孔过大、需要的树脂药卷量大，造成成本高，且钻孔时间长、效率低。,锚杆支护,因此，尽量不采用这种锚孔直径较大的锚杆。锚杆直径与锚孔直径的关系直接影响到锚固力的大小。下图所示为不同锚孔条件下不同直径的螺纹钢锚杆在粉砂岩

37、中的锚固力（锚固长度100mm）。,图2-16不同直径螺纹钢锚杆在粉砂岩中不同孔径的100mm长度上的锚固力,锚杆支护,锚杆的支护效果除与锚固力这一个因素有关外，锚杆的直径也是一个主要影响因素（在锚杆支护设计科学合理的前提下）。锚固力足够、锚杆材质和锚孔直径相同时，锚杆直径愈大，锚杆的工作阻力愈高；但锚杆直径加大后，锚杆的材料成本亦随之加大，但树脂药卷用量及成本则相应减少。图2-17表示的是锚杆用树脂药卷全长锚固时，锚固成本与锚杆直径的变化关系。,图2-17锚固成本与锚杆直径的变化关系,锚杆支护,从图2-16和图2-17分析可以看出：当使用直径为22mm无纵筋左旋螺纹钢锚杆时，应采用直径为26

38、33mm的钻孔，即锚固剂的环形厚度在410mm之间，而以56mm时为最好；当使用带纵筋月牙肋的建筑螺纹钢锚杆时，锚杆直径与锚孔直径的差值为612mm较为合适，而以78mm时最好。锚杆全长锚固且锚孔直径一定时，锚杆直径由14mm增加到22mm后，锚杆的锚固力可提高147，而锚固成本仅增加13。因此，锚杆支护时适当增大锚杆的直径在技术上、经济上是十分有利的。,锚杆支护,（2）树脂药卷直径的选择树脂药卷本身具有一定的柔度，尤其是全长锚固时其柔度更大。为保证树脂药卷完全填满锚孔空间，孔内需要一定量的树脂药卷，若采用小直径的树脂药卷，则其长度较大，因而树脂药卷送入锚孔相对较困难，因此选用的树脂药卷直径在

39、锚孔直径允许时应尽量大些。此外，树脂药卷的直径小时，难以保证其树脂胶泥和固化剂在锚孔内完全混合并固化，因此树脂药卷的直径也应尽量增大。一般来说，树脂药卷的直径应进行如下选择；直径28mm的锚孔可使用直径为23mm或25mm的树脂药卷，直径为33mm的锚孔可使用直径为28mm的树脂药卷。,2.5网,在松软岩层掘进巷道，最常用、最有效的支护形式是锚网、锚网喷、锚梁网、锚网索，都离不开网。由此可见，网是锚杆支护系列的重要组成部分。,网,2.5.1网的作用及种类（1）网的作用维护锚杆间比较破碎的岩石，防止岩块的掉落；提高锚杆支护的整体效果，抵抗锚杆间破碎岩块的碎胀压力，增强支撑能力；可提高混凝土的柔性

40、，防止喷射混凝土开裂掉块。（2）网的种类按网格形状可分为经纬网和菱形网，如图2-19所示；按制作工艺分为焊接网和编织网；按材料分为铁丝网、钢筋网与塑料网。,网,2.5.2金属网（1）对金属网的要求。P347（2）网的规格及适用条件铁丝网。一般用34mm的镀锌铁丝编织而成。铁丝网由于强度较低，多用于一般软岩和锚喷网支护中。经纬网网孔尺寸一般为2cm2cm6cm6cm。菱形网网孔尺寸为4cm4cm10cml0cm。钢筋网。钢筋网是由钢筋焊接而成。一般为经纬网。a、小网格钢筋网：为4的冷拔钢筋，网格为4cm4cm，在松软破碎的煤（岩）层中这种网应用效果很好。b、大网格钢筋网：它由受力筋和分布筋构成。

41、横向为受力筋，直径810mm，纵向筋一般直径6mm；网格10cm10cm。适用于大变形、高地应力巷道。,2.5.3塑料网及工程应用塑料网是用矿用聚丙烯塑料带编成。该塑料带是一种新型高强度材料，具有抗燃烧、抗静电性能，与6mm低碳钢丝物理力学性能对比如表2-8。对聚丙烯塑料带进行抗老化试验的结果表明，当温度在-40100范围内变化时，各种性能无显著变化。为增加塑料带与混凝土的粘结力，可将塑料带表面压成螺纹状。表2-8聚丙烯塑料带主要物理力学性能,网,3可缩性金属支架,3.1U型钢拱形可缩性支架U型钢拱形可缩性支架结构比较简单，承载能力大，可缩性较好，因而U型钢可缩性支架是使用最广泛的一种。3.1

42、.1拱形可缩性支架的结构U型钢拱形可缩性支架一般由以下5部分组成：（1）顶架，多为一节或两节。（2）柱腿，主要有两种形式：一种是上部为圆弧形，下部为直线形；另一种为曲线形，它有一个或两个曲率半径。柱腿下部焊有长方形或正方形底座。（3）连接件（卡箍）（4）架间拉杆（5）背衬材料。,可缩性金属支架,3.1.2U型钢拱形可缩性支架的种类（1）按支架节数分，有3节、4节、5节。断面较小，侧压不大时用3节；当巷道断而较大或侧压较大时用4节或5节。（2）按拱的形状可分为三心拱和半圆拱。（3）按柱腿曲直情况分，有直腿式、斜腿式和曲腿式。U型钢拱形可缩性支架的类型见图3-1、3-2、3-3、3-4。,5节式三

43、心拱直腿可缩性支架,3节半圆拱可缩性支架,可缩性金属支架,4节三心拱曲腿可缩性支架,4节三心拱斜腿可缩性支架,可缩性金属支架,3.1.3多铰摩擦可缩U型钢支架多铰摩擦可缩U型钢支架是将多铰支架和U型钢支架合成一体，兼有两者的优点，因而称之为多铰摩擦可缩支架。支架由35节构件组成，小断面用3节，大断面用4节，封闭式支架用5节，图3-5为4节半圆拱曲腿铰接可缩支架结构图。,图3-54节半圆拱曲腿铰接可缩支架1可缩长构件；2可缩短构件；3凸铰；4凹铰；5耳卡或卡缆,可缩性金属支架,多铰摩擦可缩性支架具有如下特点：（1）由于支架具有“多铰”，能适当调整支架的断面形状以适应围岩压力，使支架受力均匀，特别

44、是对非均匀载荷，不稳定围岩和动压巷道有良好的适应性。（2）由于支架铰接处弯矩为零，因而整个支架内弯矩较小，从而使支架承载能力提高了23倍。（3）可缩接头一般取近铰接点，此处弯矩小轴力大，因此可缩性能好。多铰摩擦可缩支架在平顶山七矿的回采巷道（机巷、风巷）下山以及维修巷道中使用过，效果良好。,可缩性金属支架,3.2U型钢环形可缩性支架环形可缩性支架又称封闭形可缩性支架，支架各节连接后形成一个封闭的环形。封闭形支架与拱形、梯形支架的不同处就在于其底部是封闭的，因此带来两个突出的优点：由于支架本身是一个闭合体，其承载能力较拱形、梯形支架有较大提高，支架变形损坏小；由于支架底部封闭，对巷道底鼓有良好的

45、控制作用，对巷道两帮也有较强的控制能力。环形可缩性支架结构复杂、钢材消耗多、成本高，通常只在围岩松软大、底鼓严重、两帮移近量很大的巷道才使用这种支架。环形可缩性支架的主要架型有马蹄形、圆形、方（长）环形等。见下页图。,6节马蹄形可缩性支架,4节圆形可缩性支架,方环形可缩性支架,长环形可缩性支架,3.3梯形可缩性金属支架,梯形可缩性金属支架一般采用矿用工字钢制成（也有用U型钢制成的）。矿用工字钢梯形可缩性支架是根据我国国情而发展起来的适用于采准巷道、软岩巷道和其他复杂条件巷道的一种新型支架。矿工钢梯形可缩性支架与U型钢可缩性支架相比，结构简单、装卸容易、造价较低，平均节约钢材和支护成本均在30以

46、上，经济效益显著。梯形可缩性支架比拱形可缩性支架的承载能力小，但它不破坏顶板，能保持顶板的完整性，且断面利用率高。故在一定条件下梯形可缩性金属支架也有较广泛的应用范围和发展前途。梯形可缩性金属支架主要为卡环式，分为双向可缩型（图3-10）、顶梁可缩型（图3-11）、立柱可缩型（图3-12）三大类。,梯形可缩性金属支架,图3-10卡环式双向可缩支架1顶梁；2腿可缩短构件；3腿可伸长构件；4卡环；5滑块注：H4400mm；L3的柱窝腿长200mm,卡环式顶梁可缩梯形支架,卡环式矿工钢立拄可缩梯形支架,3.4金属支架的选择,综上所述，拱形、环形和梯形是金属支架的三大类型。就支架的承载能力、控制围岩变

47、形效果及可缩性而言，以环形支架最好，拱形支架次之，梯形支架较差；就支架结构的繁简，支架加工、安设、回收、巷道断面开掘难易，巷道断面利用率和支架成本高低，以及安设支架时对顶板和围岩的破坏情况讲，则以梯形支架最优，拱形次之，环形较差。拱形支架在我国使用广泛，特别是在巷道围岩变形量和压力较大的情况下，使用拱形支架更有其优越性。环形可缩性金属支架的承载能力大，能有效地控制巷道底鼓和两帮移近，适宜在围岩压力大，特别是两帮压力大、底鼓严重的巷道中使用。当侧压和底鼓不甚严重、巷道压力和围岩变形亦不太大（一般顶底、两帮移近量小于600800mm），并且巷道断面积小于10m2时，可使用梯形可缩性金属支架。,72

48、,金属支架的选择,在上述三大类型金属支架中，我国煤矿有许多架型，但在理论上比较成熟，现场使用效果较好的主要有8种，它们是：梯形可缩性支架、半圆拱可缩性支架、三心拱直腿可缩性支架、三心拱曲腿可缩性支架、多铰摩擦可缩性支架、马蹄形可缩性支架、圆形可缩性支架、方（长）环形可缩性支架，现将它们的力学特性及其适用条件列于表3-1中。表3-1各种支架架型的力学特性和适用条件P357。,4锚网索耦合支护,4.1锚索支护特点：在煤矿软岩巷道加固工程中采用预应力锚索，有如下两个特点：一是锚索的长度较长，可根据实际需要来确定，使其能够锚入到深部比较坚固稳定的岩层中去，并且能够施加相当数量级的预应力，是一种有效的主

49、动支护方式。二是锚索的施工比较灵活，可以和其他加固措施相结合，具有不缩小巷道断面、工期短、安全可靠和节约资金等优点，尤其对破损巷道的加固与其他方法相比更具有优势。,锚网索耦合支护,4.1.1锚索的基本概念预应力锚索是把锚索锚固入岩层深部并进行预加应力的施工技术，是一种传递主体结构的支护应力至深部稳定岩层的主动支护方式。它可以传递较大的拉应力，这是其他支护措施无法比拟的最大优点。锚索长度，一般是锚杆长度的35倍（根据工程需要还可以更长），除具有普通锚杆的悬吊作用、组合梁作用、组合拱作用、楔固作用外，与普通锚杆不同的是对巷道顶板进行深部锚固而产生强力悬吊作用，并沿巷道纵轴线形成连续强支撑点，以大拉

50、应力减缓顶板岩石扩容。,锚网索耦合支护,在煤矿巷道，锚杆、锚索大都是配合使用。当锚杆、锚索及时支护之后，形成锚杆、预应力锚索的加固群体。这样，相邻的锚杆、锚索的作用力相互叠加，组合成一个“承载层”（承载拱），这个新的承载层厚度比单用锚杆成倍增加，能使围岩发挥出更大的承载作用（如图）。,锚索锚杆群联合加固作用原理,锚网索耦合支护,4.1.2锚索结构（1）锚索结构预应力锚索一般由锚固段、自由段和张拉端三部分组成。锚固段是锚索锚固在岩体内提供预应力的根基；自由段是连接锚固段与张拉端的索体部分；张拉端是锚索位于孔口外的外露部分，是锚索借以提供张拉预应力和锚固锁定部位。煤科总院北京建井所研制的MH型煤矿

51、巷道系列锚索得到较广泛的应用，其结构如图所示。其技术参数如表4-1所示。P359,图4-2MH型预应力锚索1钢绞线；2锚具；3球铰垫片；4垫板；5钢垫墩；6自由段索体；7、10水泥砂浆；8对中支架；9架线环；11导向帽；12排气管；L1张拉端；L2自由段；L3锚固段,锚网索耦合支护,（2）煤巷锚索锚索的类型很多，因煤巷多为回采巷道，有其特殊环境，大型锚索极少应用。煤巷适合采用结构简单、小孔径（孔径2832mm）、长度约为510m的锚索，利用轻型锚杆钻孔即可施工，主要用于巷道的加强支护。煤巷所用锚索多采用树脂锚固剂端头锚固，其锚固长度根据设计要求确定，一般不小于1m，其结构如图所示。,图4-3煤

52、巷端头锚固式锚索结构示意1钢绞线；2锚具；3垫板；4钢托板；5挡片；6树脂；L1张拉端；L2自由段；L3锚固段,锚网索耦合支护,4.1.3锚索材料构成锚索的主要材料，通常是下列三种钢材之一：高强预应力钢绞线、高强预应力钢丝和精轧螺纹钢筋。对钢材的特性要求主要是强度、延性和松弛值。锚索材料应选用强度高、韧性好和低松弛的钢材。尤其用于巷道中的锚索，如果采用既有一定刚度又有一定柔性的钢绞线制作，那么运输与安装就十分方便。因此，对于煤矿巷道工程，以实用方便而言，多采用钢绞线。目前较为广泛采用的7丝钢绞线（见表4-2），断面面积较大，比较柔软，操作起来也方便。,4.2锚网索耦合支护的概念,4.2.1概念

53、锚网索耦合支护就是针对软岩巷道围岩由于塑性大变形而产生的变形不协调部位，通过锚网-围岩以及锚索-关键部位支护的耦合而使其变形协调，实现支护一体化、荷载均匀化，从而实现巷道稳定。锚网索耦合支护中的锚杆、网、锚索在整个体系中所起的作用是不同的。在锚网索耦合支护中，锚杆通过与围岩相互作用，起着主导承载作用，同时能够防止围岩松动破坏，并有一定的伸缩性，可随巷道围岩同时变形，而不失去支护能力。网主要有铁丝网、钢筋网及塑料网。它的主要作用是防止锚杆间的松软岩石垮落，提高支护的整体性。锚索作为一种加强支护方式，由于锚固深度大，可将下部不稳定岩层锚固在上部稳定岩层中，同时，可施加预应力，主动支护围岩，能够充分

54、调动巷道深部围岩的强度。,锚网索耦合支护的概念,4.2.2耦合支护的基本特征软岩巷道实现耦合支护的基本特征在于巷道围岩与支护体在强度、刚度及结构上的耦合。,耦合支护的基本特征,锚网索耦合支护的概念,（1）强度耦合软岩巷道围岩具有巨大的变形能，如果只强调采取高强度的支护形式不可能阻止围岩的变形。与硬岩不同的是，软岩进入塑性后，本身仍具有较强的承载能力，因此对于软岩巷道来讲，应在不破坏围岩本身承载强度的同时，充分释放其围岩变形能，再实施支护。（2）刚度耦合由于软岩巷道的破坏主要是变形不协调而引起的，一方面支护体要具有充分的柔度，允许巷道围岩具有足够的变形空间，避免巷道围岩由于变形而引起的能量积聚；

55、另一方面，支护体又要具有足够的刚度，将巷道围岩控制在其允许变形范围之内。这样才能在围岩与支护体共同作用过程中，实现荷载均匀化。（3）结构耦合对于围岩结构面产生的不连续变形，通过支护体对该部位进行加强耦合支护，防止因个别部位的破坏引起整个支护体的失稳。,4.4煤巷预应力桁架锚索支护技术,目前一些特殊地质条件，如松软煤层的高帮、大倾角巷道高帮、沿空巷道、高应力巷道的锚杆支护使用程度还很有限。这类巷道在高应力作用下，帮部变形很大，常造成巷道收缩变形致使巷道无法使用，特别是对于沿空掘巷，目前的高性能锚杆组合支护技术也显得无能为力，巷帮的变形量尤其是煤柱帮，在掘巷初期变形就很明显，到回采阶段，变形量通常

56、达到总变形量的70%以上，断面收缩近2/3，巷道无法使用，甚至造成安全事故，许多采面只得停产翻修或另掘巷道，给矿井的安全和生产带来极大危害，因此迫切需要有效地解决这些复杂条件下的煤巷锚杆支护问题。中国矿业大学张农教授等人提出在煤帮使用预应力桁架进行支护，可有效抵抗巷帮与顶板之间的相对错动剪切力，有效控制帮部向巷内的位移，从而减少巷帮变形，使巷道满足生产需要。,煤巷预应力桁架锚索支护技术,4.4.1预应力桁架的概念预应力桁架是将巷道两肩窝深部岩体作为锚固点，专用张拉机具通过桁架连接器将高强度的预应力钢绞线锁紧，并传递张拉力，实现对顶板浅部围岩的维护和对顶板结构的加固，控制顶板的离层、防止顶板加固

57、区整体垮冒。它由图所示预应力高强度钢绞线、桁架连接器、锚具组成。,预应力桁架结构（部分钢绞线）,煤巷预应力桁架锚索支护技术,4.4.2预应力桁架的作用机理预应力桁架最初应用在顶板，当支护的预应力达到一定程度时，能形成预应力承载结构（图4-7），该结构不仅能通过大变形实现对外层结构的适应性让压，同时能在大变形中保持整体稳定性。具有这种变形让压和整体稳定性特征的层状顶板结构叫预应力承载梁，它具有连续传递应力的效应，从而使垂向应力集中程度减缓，两帮煤体破坏减弱，消除或大大减缓顶板离层，并从根本上控制巷道围岩的最终变形量，以达到最佳支护效果。这种支护方式充分发挥了各自的优势，刚柔相济、内外并举、标本兼

58、治，既控制变形又保证安全，达到了良好的安全和经济效果。,预应力桁架的承载结构与作用机理,煤巷预应力桁架锚索支护技术,4.4.3预应力桁架与锚索对比的优点预应力桁架与锚索相比有许多优点，如下：（1）桁架内锚固点为巷道两肩窝深部岩体，十分可靠，而锚索内锚固点在巷道正上方，可能随顶板垮落而失效；（2）桁架中拉紧的钢绞线与顶板形成线或面接触，作用范围大，松散破碎顶板受力状态好，而锚索与顶板围岩是点接触，外端顶煤易破碎，并导致锚索松动；（3）钢绞线抗剪性能强，能缓解水平应力导致的顶板支护结构的剪切破坏；（4）随围岩变形易形成闭锁结构，支护结构不易失效；而锚索随顶板变形，载荷直线上升，易拉断失效；（5）桁

59、架施加的水平预拉力在巷道顶板内产生一对对称弯矩，平衡顶板弯曲而产生的拉应力区，减少顶板破坏，大大改善了顶板的稳定性。,煤巷预应力桁架锚索支护技术,4.4.4预应力桁架的具体形式（1）顶板桁架预应力桁架在煤巷顶板已得到了广泛的使用，施工工艺和技术日趋成熟，特别是跨度较大的巷道，应用桁架支护能有效控制顶板变形，满足矿井生产和安全需要。当巷道跨度大于4.0m，直接顶为复合顶板时，单纯施工锚索无法实现锚索的补强支护作用时，为加强对顶板岩层的控制，可垂直巷道走向施工顶板桁架，如图4-8所示，桁架锚索以巷道两帮顶部较为稳定的岩层为锚固点，而后两根锚索中间用桁架连接器（图4-9）联结并强力张拉，产生水平方向的均布载荷支撑顶板，支撑顶板，增大了护顶面积和强度，达到护顶的目的。,煤巷预应力桁架锚索支护技术,图4-8顶板桁架支护形式,图4-9桁架连接器,煤巷预应力桁架锚索支护技术,（2）帮部桁架顶板桁架解决了大断面巷道顶板稳定与安全性问题，但复杂条件下煤巷帮部稳定性问题给我们提出了更大挑战，通过现场试