锚杆支护参数的改革与应用
煤巷锚杆支护初始设计新方法的探讨与应用
力学评估 的基础上 ，运用数值模拟软件进行支护 设计。 对于巷道 的不 同围岩条件进行模拟分析 ， 可 得到适合 的支护方案 ， 可避免大量浪费材料 ， 增加
支 护成本 的情 况发 生 。另外 通过模 拟 效果 可直 观
看 出不同锚杆支护参数情况下顶板及两帮围岩应 力的变化 ， 便于进行合理的支护设计 。
是 近年 来兴 起 的新 方 法 。 此方 法具有 针对 性强 、 支 护效果 直观 的特 点 。主要过 程是 在巷 道 围岩地 质
１ 锚杆的支护原理
锚杆是通过置入围岩内部发挥其支护作用 的， 其支护原理主要有锚杆悬 吊理论、 组合梁理论 、 加 固拱 理论 和 围岩松 动 圈理 论 。这 ４种原 理 均 以某 理想 的均质状态下的煤岩层赋存条件为基础 ， 从不 同 的角度对 锚 杆 的支 护原 理进 行解 释 ＿ １ ＿ ２ ］ 。
煤 巷锚杆 支护初 始设计新 方 法的探讨 与应 用
赵 晋强
（ 山西高平科兴平泉煤业有限公 司， 山西 高平 ０ ４ ８ ４ ０ ０ ）
［ 摘
要 ］ 工程类比法和理论分析法是长久以来煤巷锚杆 支护设计的主要方法，现在 已逐渐 不能 满足现 场 的要 求。数 值模 拟作 为煤巷 锚 杆 支护初 始设 计的 一种新 方 法， 较 工程 类比法和理论分析 法在现场实践 中具有更好的效果。在 山西某煤矿运输大巷 重新 进 行 支护 设计 的 背景 下 ， 利 用数值 模 拟软 件 Ｆ Ｌ ＡＣ ３ Ｄ ， 针 对锚 杆 长度 、 直径 、 排距、 预 肾力等参数对运输大巷锚 固效果的不同， 研 究运输大巷的合理支护方案。 ［ 关键 词 ］ 数 值模 拟 ： 锚 杆 支护 ： 运 输 大巷 ［ 中图分类号 ］Ｔ Ｄ ３ ５ ３［ 文献标识码 ］Ｂ ［ 文章编号 ］１ ６ ７ ２ － ９ ９ ４ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ － ０ ０ ７ １ ０ － ３
稳定跨距在锚杆支护参数设计中的应用
衰 １ 地质力学评估 内容
对称中性轴的断面距。 若取梁为单位宽度 （ 见图 ２ ，则梁的断面距 ）
— —
＝
去 ｈ （ 为 顶岩 单层 度） 因 任 ’ 五 老 层的 厚 。 为
，该点的剪应力 。 ，
意点 Ａ的正应力 ： ２ １
＝ ［ ］ 中为点 切。 ｐ ， Ａ的 力 剪
２１年第４ ００ 期
河 北 煤 炭
５ ５
稳定跨距在锚杆支护参数 设计中 应用 的
闫德 忠 ，刘 维 杰 ， 纪海 英 。
（． １ 冀中能源股份公司 东庞矿 ， 河北 邢 台 ０４ ０ ； ． ５２ １ ２ 邢台学院，河北 邢 台 ０ ４０ ；３ 青岛理工大学 琴岛学院 ，山东 青 岛 ２６ ０ ） ５ ００ ． ６１ ６
定 ”的支 护理 论和 指导 思想 为 锚杆 支护 技术 的发展
的计算 公式 进行 推导 。
发挥 了重要 作用。但在现有的锚杆支护的巷道 中， 还存在 很 多 冒顶事 故 ，在 冒顶 事故 中存 在 整套锚 杆
（ ）整 体 脱落 的现 象 ，这 是 由于锚 杆 （ ） 能 索 索 未 对 载荷 层 进行 有效 的控 制 ，即锚 杆 （ ）没有锚 固 索 在 稳定 岩层 上 。有 效找 到稳 定 岩层 的位 置 ，并充 分
＝ — 半 —
＝
Ｉ （ ｌ １ Ｊ ）
合梁。下面根据组合梁原理对第 １ 层岩层所受载荷
—— 该 点 在 断面 的弯矩 ；
５ ６
— —
河 北 煤 炭
该 点离 断 面 中性 轴 的距 离 ；
２１年 期 ０ 第４ ０
信息资料浮现于桌面 ，为设计提供真实、可靠 、全 面的信息内容。其主要内容包括 ：应力场、围岩力 学特性 、工程状况、围岩可锚性能 、工程破坏形式 及矿压 显现规 律 。并进行 围岩 稳定 性分 类 ，地 质力
锚杆支护技术管理
5、缝管锚杆（只限于回采巷道护帮或断层 破碎带临时支护）; 6、水力膨胀式管子锚杆; 7、玻璃钢锚杆（允许在使用时间较短的， 围岩稳定的切眼两帮及条件适宜的煤帮使 用）； 8、使用本规定以外规格型号的锚杆，必须 经过论证、安全性能检验和鉴定，并制定 安全措施，报集团公司批准后方可进行试 验。
9.2摩擦垫： 材质为PA1010(尼龙1010)。 9.3锚杆托盘： (1)材质：托盘采用屈服强度不小于 235MPa的钢材制作，禁止使用脆性材料。 (2)肩角和底角锚杆必须使用异型托盘(异形 托盘：锚杆孔为偏心孔，如图11)。
图11 异形托盘截面图
10、托梁： ⑴W钢带外形图如图所示，规格
1、杆体2、六角法兰面螺母3、摩擦垫4、球头垫圈5、托盘
图4、MSGLW-500无纵肋螺纹钢式树脂锚杆杆体
4、MSGLW-600无纵肋螺纹钢式树脂锚杆（原高强度高韧性 抗冲击锚杆）成套外形见图5，杆体外形见图6，
1、滚丝杆体2、六角法兰面螺母3、摩擦垫4、球头垫圈5、托盘
图6、MSGLW-600无纵肋螺纹钢式树脂锚杆杆体
第7条 煤巷锚杆支护设计
煤巷锚杆支护形式与支护参数选择 4、对于复合顶板、托顶煤、破碎顶板围岩、 易风化、潮解、遇水膨胀围岩在基本支护 形式上增加锚索加固、注浆加固等措施。 5、顶板锚杆与棚式支架联合支护时，支 架应架设在两排锚杆中间位置。
6、锚杆布置一般要沿巷道轴线方向的岩面上成菱 形排列。锚杆间排距一般在600～1200mm。要在 作业规程中明确规定。顶板靠巷道两帮的锚杆， 必须向巷道两帮倾斜，锚固端距各自邻近帮距离 不小于0.5m并与钢带连接；巷道两帮肩角锚杆距 顶板不大于400mm，倾斜角度根据顶板倾角调整， 保证锚固端在顶板岩石中；巷道两帮最下一排锚 杆距巷道底板不大于300mm(回采顺槽起底掘进， 煤层底板为坚硬岩石时，最下一排锚杆锚至煤层 底板岩石，距巷道底板不大于600mm), 并向下倾 斜，与水平线呈10°～30°夹角，锚固端位于底 板岩石中。肩角锚杆一般比正常使用锚杆长 200mm。
超前锚杆支护参数
超前锚杆支护的参数因应用场景和目的不同而有所差异。
在隧道工程中，常见的超前锚杆支护参数如下：
1. 直径：一般为20mm～30mm。
2. 长度：一般为
3.0m～5.0m。
3. 间距：一般为0.3m～0.5m。
4. 外插角：一般为10°～15°。
5. 材料：一般采用普通砂浆锚杆，特殊情况下可采用药包锚杆或迈式锚杆。
此外，超前小导管注浆是在隧道开挖掌子面上，沿设计开挖轮廓线以外0.2m～0.3m，钻孔安装小的钢花管，然后进行高压注浆加固，等浆液达到一定强度后再进行开挖。
其参数包括：小导管的直径φ=40mm～60mm；长度1=3.0m～5.0m；间距d=0.3m～1.0m。
以上信息仅供参考，如有需要，建议查阅相关文献或咨询专业工程师。
基坑锚杆支护施工技术应用探讨
基坑锚杆支护施工技术应用探讨摘要基坑支护体系主要是为了确保基坑周边环境和地下结构施工的安全，对基坑周边环境和基坑侧壁采用加固、档和保护措施，对基坑的稳定起着重要的作用，是基坑施工技术的重要组成部分。
本文简单介绍了基坑锚杆支护施工技术，总结了基坑锚杆支护施工技术的特点，通过实际工程阐述了锚杆支护技术的应用，通过工程监测掌握施工过程的安全信息，尽量减小对邻近建筑物和道路的影响。
关键词锚杆支护；施工技术；基坑工程中图分类号tu46 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）46-0129-020 引言随着我国城市人口的不断增多和经济的不断发展，为了满足人们对空间的要求高层建筑层出不穷，有效利用城市地下空间已经成为现代城市规划的重要内容，基坑工程也成为现代土木建设的重要部分。
基坑工程包括围护和支撑体系、土方开挖工程、降水工程、地基加固、监测和环境保护工程等等，是一项综合性很强的系统工程。
而基坑支护体系主要是为了确保基坑周边环境和地下结构施工的安全，对基坑周边环境和基坑侧壁采用加固、档和保护措施，对基坑的稳定起着重要的作用，是基坑施工技术的重要组成部分。
锚杆基坑支护技术是以锚杆作为主要受力构件的边坡支护技术，通过锚杆将地层和结构物紧密结合在一起，依靠周围地层和锚杆之间的拉力使得地层得到加固。
与传统支护技术相比，它可以提高支护的可靠性和安全性；它可以提高地层潜在滑移面和软弱结构面的抗剪强度，改善地层的应力状态和力学性能，有利于地层土体保持稳定。
锚杆支护技术可以减少工程材料的用量，可靠经济，施工较快，在我国应用较广泛。
1 基坑支护技术的应用1.1 工程概况某工程综合楼为框架结构，裙楼层数为4层，主楼层数为22层，占地面积为3 600m2。
基坑工程施工场地较为狭小且临近主要的城市马路，距离附近居民楼0.8m。
基坑工程开挖深度分别为8.7m和13m。
该工程地层地质由粉质粘土层和中砂层两个工程地质层组成。
锚杆支护技术及理论应用
锚杆支护技术及理论应用摘要: 本文对锚杆的类型、发展作了简单的介绍，并对国内外锚杆支护技术理论，锚杆支护作用机理进行了分析，在此基础上提出了锚杆支护研究中存在的不足及以后研究的方向。
关键词: 锚固设计理论；锚杆abstract: accroding to home and abroad bolting theory ,and basing on mechanism ofblotingsome problems about the research of bolting technology is advanced in order to improvethe application of the existing bolting theory technology.key words:bolting in theory;anchor0 引言锚杆支护技术始于国外,是维护围岩稳定的支护技术[1]。
1872年英国北威尔士露天页岩矿首次应用锚杆加固边坡。
19世纪初期美国首先将锚杆支护用于矿山建设。
1934 年阿尔及利亚的cheurfas 大坝的加高工程首次采用10 000 kn 级预应力锚杆作为抗倾覆锚固，这是世界上第一例采用预应力锚杆加固坝体,并获得成功。
50年代初，瑞典生产出高效的喷浆机，随着速凝剂的出现锚喷支护在全世界迅速推广。
1锚杆支护的发展当前锚杆锚固技术以其技术先进、经济合理、质量可靠等优点正在隧道岩体支护中广泛应用并且发展迅速。
美国、澳大利亚的矿井巷道支护中, 锚杆支护占90 %以上。
锚杆锚固技术合理地调动岩体的自身强度和自承载能力改善岩体的应力状态。
1.1锚杆支护锚杆支护通常与刚带、网、混凝土等共同作用对岩体进行加固。
我国煤矿1955年开始试用锚杆。
当时的锚杆只起悬吊作用, 被动承载而不与围岩共同作用，效果不理想。
借鉴国外技术经验，加上我国技术人员科技研究，锚带网和锚梁网等支护方法在现场得到了大量的应用，支护效果显著增强。
预应力锚杆支护参数的设计
预应力锚杆支护参数的设计预应力锚杆支护是一种利用高强度钢杆件和端部锚固机制，对围岩进行加固的支护方式。
其基本原理是在岩体中钻孔，将钢杆件插入孔内，利用端部锚固机制对岩体进行锚固，使岩体形成稳定的支撑结构，提高岩体的整体强度和稳定性。
预应力锚杆支护的常用参数包括杆体直径、杆体长度、锚固长度、锚固力、预应力等。
其中，杆体直径取决于钻孔直径和钢杆件的强度要求；杆体长度取决于加固的范围和稳定性要求；锚固长度是锚固力的重要保证，一般取杆体长度的10%~30%；锚固力是保证锚杆支护效果的关键，需要根据岩体的物理性质和加固要求进行计算；预应力是通过对杆体施加张拉力而产生的，可以有效地提高岩体的整体强度和稳定性。
在预应力锚杆支护参数的设计中，我们需要根据采矿工程的实际情况，对上述常用参数进行合理取值。
具体来说，我们需要确定杆体直径、杆体长度、锚固长度、锚固力、预应力的合理范围。
例如，杆体直径一般取16~28mm，杆体长度一般取5~5m，锚固长度一般取杆体长度的10%~30%，锚固力需要结合岩体的物理性质和加固要求进行计算，预应力需要根据杆体材料和岩体稳定性要求进行计算。
根据上述参数范围和取值方式，我们可以得出以下预应力锚杆支护参数的具体设计公式：杆体长度L：L=f2×(Hmax-Hmin)其中，d为杆体直径，L为杆体长度，L1为锚固长度，Q为锚固力，σ为预应力，fffff5为经验系数，Dmax为钻孔直径，Hmax为加固的最大高度，Hmin为加固的最小高度，Pmax为最大许可荷载，σmax为材料的最大强度。
设计完成后，需要对设计公式进行验证和修正。
具体来说，我们需要将设计公式计算得到的参数值与实际采矿工程中的情况进行对比，根据对比结果对设计公式进行修正，以确保其合理性和可靠性。
预应力锚杆支护参数的设计是采矿工程中一项重要的任务，本文介绍了预应力锚杆支护的基本原理和常用参数，并针对预应力锚杆支护参数的设计进行了分析、推导和验证。
锚杆-锚索支护在采动影响巷道修复中的应用
１２ 先进 的巷道修 复方 式 ．
・收稿 日期：０９—１ ８ ２０ １—１
（） ２ 注浆后 将松 散破碎 的 围岩胶结 成整 体 ， 高 提 了岩体 的内聚力 、 内摩擦角和弹性模量 ， 从而提高 了岩 体 强度 ， 以实现利用 围岩本 身作 为支护结构 的一部 可
分。
作者简介 ： （９ ３ 男 ， 赵磊 １８ 一） 河南鄢陵人 ，０７ 毕业于河南理工 ２０ 年 大学采矿工程专业 ， 助理工程师 ， 现在中平能化集 团香山矿生产科从 事技术 管理工作。
的劳动强度 、 减少巷 道 的施工成本 ， 提高工效 ， 而且保 证了矿井 的安全生产 ， 取得 了良好 的经济效益 和社会
（） ２ 施工 断面 不得 不加 大， 处理矸 石 多。为 保证 达到设计断面 ， 采用架工字钢棚和砌墙支护 ， 分别需将
正常使用 ， 且排矸 量小 ， 人工 消耗 少 ； ③可 以直接利 用
自然平衡拱原理锚 固拱外 围岩 ， 安全系数大 ， 有利于矿
工安全 ； 由于充 分利 用 围岩 自身 强度 ， ④ 形成 主动支 护， 承载体厚度大 ， 受力均匀 ， 不致形成应力集 中； ⑤修 复过程 中不受断面超高限制 ， 可将所有悬矸凿 净， 施工
（） ５ 由于被 动支 护不能 紧 固围岩 ， 成 围岩 继续 造 松动、 膨胀 ， 因岩层 的 流变 、 动作用 ， 错 易造成 应 力集
（ ） 网修复存 在着 的 问题 ： ２锚 ①修 复巷 道 围岩 裂 隙多 ， 钻锚杆孔 时易夹持钻 杆 ； 钻锚杆 孔 时易塌孔 ， ②
故位置不易 固定 ， 易造成支护密度不 均匀 ； 锚杆孔 变 ③
形、 塌孔或孔壁有裂缝后 易造成树 脂锚 固剂卷插入途 中卡住 ， 响锚固深度 。 影
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锚杆支护参数的改革与应用
本文阐述了锚杆支护参数的改革与应用。
标签 支护；实验；经济分析；建设
一、问题提出。
锚杆支护在七台河矿区已使用多年。实践证明，这种支护方式非常适合该区
域的围岩特点，深受现场欢迎。但到目前为止，锚杆支护设计理论堂不成熟，仍
停留在主要根据工程类比法设计支护参数阶段。如果测试工作不细致，盲目简单
化支护，往往敢安全系数过大，不科学，带来一些不必要的经济投入。
调查发现，该矿区不论巷道所处的围岩条件如何，均采用直径16mm、长
1.6m、密度1.0m×l.0m的金属锚杆支护，许多回采巷道采过后，尽管有60％的
锚杆失效，但巷道围岩状态仍然保持良好，这说明原来的支护方式不够合理，造
成不必要的人力、物力消耗。因此，建立一套科学、合理的支护设计方案，是该
矿区急需解决的问题。
二、新建矿概况及围岩特征。
新建矿共有4个生产采区、一个开拓区，区回采7层煤×(85、87、90、92、
93、94、96)，煤层厚度为0.8-1.5m。矿井设计能力120万t／a，有8个正规采
煤队和20个掘进队，每年要掘进 20000m以上的巷道，才能保证采煤接续。掘
进大都按半煤岩施工，煤层顶板即为巷道顶板，均采用金属锚杆支护。
该矿煤层顶板为沉积砂岩，呈层状构造，比较坚硬，个别区域也有顶板破碎
现象。
三、支护方案设计
1、设计依据。地下巷道开掘后，将在巷道围岩形成松动圈，其大小是地应
力和围岩共同作用的结果，不同的围岩条件，巷道的松动圈差别很大。目前，巷
道围岩松动圈的研究，已进入到实际应用阶段，中国矿业大学董方庭教授提出按
松动圈大小时行围岩分类。并以此设计巷道支护参数，具有一定的科学性和实用
性，该矿就是以这套理论为基础，设计锚杆支护参数的。
2、围岩松动圈的测试。首先该矿千斤中层具有代表性的巷道布置测点，打
测试钻孱，然后利用超声波探测仪，往复中层顶板岩石的超声波，最后整理绘出
各层的声速图，找出声速变化的拐点，拐点至煤层顶板的距离即为该层顶板的松
动圈。
经测试，各层顶板的松动范围如下：一采85层；1.0m、二采85层；1.07m87、
97层：0.4m92、93层：1.0m、94层：1.15m3.3支护参数的设计。在层状岩层中
开掘的巷道，锚杆支护所起的作用，主要是悬吊作用和组合梁作用。在多次层状
的岩层中，锚杆的悬吊作用和组合梁的作用同时存在，但是，到目前为止，锚杆
支护的设计还没有形成，按悬壁由作用设计支护参数量安全，但不经济；按纵使
梁作用设计以护参数最经济但不安全。
通过分析论证决定先从安全角度出发，结合松动圈理论，以悬吊作用设计为
基础，再根据各层顶板的实际情况，定出合适的支护密度。最后通过试验，检验
支护参数选择的合理性。
四、实验结果。
支护参数确定后，该矿在一、二、四采区6个有代表性的道进行实验，对顶
板有地质变化的地段，仍旧采用原支护方案，在亿道设2-3个观测站，实验期间，
各采区技术人员跟班进行技术指导，发现问题立即采取整改措施，保证实验工作
的顺利进行。
该矿采后备巷道均采用无煤柱沿空留巷方式，从各观测站的实测结果，受一
次采动最响的巷道顶板下沉量及顶板状态基本没有变化；受二次采动影响的巷
道；顶板下沉80—150mm，顶板状态基本完整；受三次采动影响砌筑水泥墙的
巷道，顶板下沉40-80mm，顶板状态基本没有变化。
五、经济分析。
株支护采用的锚杆均为直径16mm、长1.6m双排按 1.0m×l.0m的矩形布置，
每米消耗锚杆2套，费用为2×17.8=35.60元。
新支护方案采用直径14mm，长分别为0.8m、1.2m、1.4m、1.6m共计 4种
规格，直径减少2mm，长度平均减少0.34m，按单排或三角形布置，每米平均消
耗锚杆1.2套，费用为1.2×13.0＝15.60元，比原支护方案每米节省费用20元。
六、建设。
七台河矿务局新建煤矿从本矿的实际情况出发，与科研部门合作，利用先进
的测试手段，找出一套适合该矿特点的锚杆地护参数设计方法。实践证明，新的
劫掠参数完全能满足生产安全的需要，有效地解决了支护材料浪费、支护工效低
的问题，同时也提高了经济效益。
从新建矿试验的3000多米巷道看，支护效果比较好，但也存在一些不足之
处，个别地段存在锚杆间距超大、角度不够、预紧力不足等，造成局部顶板脱落。
那议在今后的推广工作在应采取以下措施：(1)对于有构造，顶板有好的地方仍
然采用原来的支护方案，该锚杆加密的就立即加密。该设支架的就设支架措施要
及时跟上。(2)虽然新支护方案用的锚杆少了介找锚杆质量必须加强，不准有间
距超大、松动、穿皮现象。(3)沿空留巷尽量采用水泥墙钢性支护，解决石墙二
次采动后下沉量大，顶板破碎问题。