煤巷锚杆支护理念及常见的煤矿锚杆支护问题
从煤巷锚杆支护冒顶事故原因看煤巷锚杆支护应注意的问题
参考文献 ［ ］ 明高， 听成． 山压 力及控 制［ ． １钱 刘 矿 Ｍ］ 北京 ： 工业 出版 社 煤炭
３结 语 ． 煤巷锚杆支护是煤矿采矿技术 的重大技术革新 ， 和棚式支护 比较 ，
１三起煤巷锚杆支护巷道冒顶事故分析 ． 第一起： 某年 ７月在切眼锚 网巷道施工中遇到三处大 的断层。掘进 头采用锚 网（ 打设单体锚 杆） 架设配合长 Ｔ型长梁缩短棚距支护导致 发 生掘进头冒顶事故， 所幸无人员伤亡 。 该事故属迎头区坠落型， 主要是巷 道顶板为镶嵌型结构 、 碎裂结构不稳定 等， 理发育外有 多组结构 面， 层 期 间贯通性好， 顶板整体强度低， 巷道开挖后 顶板 自稳能力差， 时间太 自稳 短， 下沉量 大， 当岩体 自重在弱面上引起 的下 滑力超过侧 向所形成 的摩 擦力时， 岩块就会发生冒落， 冒顶事故。 造成 根据弱面分布和彼此组合关 系出现倒梯形岩块 冒落。 第二起 ： 某年 ５ 月在综采 面皮带巷顶板 原锚网支护巷道 中扩 了长 ３ 宽 １５ ０ｍ、 ． ｍ的移变串车硐室， 导致综采推进到距离该区域 ９ ８ｍ时发 生长 ４ｍ 宽 ６ ３ 、 ． ｍ冒顶 ， 根锚索及 ２ 根锚杆全部 吊落 。该事故属 于 ５ １ 扩断面时原支护设计 参数未修改而扩大断 面导致原支护参数失效导致 冒顶， 该起事故属于垮塌 型冒顶 。 第三起： 某年 ６月在轨道巷掘进时发生一起在装岩机 附近 冒顶， 有 ３ 根锚索 吊落。施工段是从稳定性顶板锚 网支护过渡到复合 ５ 顶板 中 ＃ 支护设计不 当和前部锚杆支护质量低劣两方面 的原因造成， 根据顶 没有 板支护主体变化及 时修改支护参数和对原支护不合格锚 网巷道进行加 固， 的长度 、 锚杆 间距 、 排距 、 直径 、 索的长度等参数不合理 ， 锚 顶板就会 发生较大 范围的离层， 直接顶 出现弯 曲下沉 ， 进而张裂 、 拉断， 失效， 锚杆 锚索拉断等， 发生大 面积的顶板垮落， 该起事故也属于垮塌型 冒顶 。 ２锚杆 支护巷道冒顶特点及预 防措施 ． ２１ ． 三起煤巷锚杆支护巷道冒顶特点 第一， 三两起均发生在地质条件变化的地点， 如有小断层， 板岩石 顶 破碎， 顶板 裂隙发育或近距离煤层 的层 间距 变小， 顶部锚杆锚 固点 附近 有煤线或有容易离层 的岩层弱面存在 。 冒顶范围较大 。 冒顶 的长度在 ６ｍ左右。 冒顶宽度小于巷道宽度’ 冒 顶的高度是巷道高度的 １ ２ ， ～ 倍 当巷道是稳 定顶板 时冒顶 高度较 小， 当 巷道顶板为 复合顶 板冒顶高度较大， 两起发 生在掘进期间， 一起发生在 回采期间。 事故发生在瞬间， 随机性大， 呈突发性， 明显 的预兆， 没有 隐蔽性 强。 ２２预防措施 ． 合 理确定巷道位置： 设计巷道位 置必须充分研究地质资料 ， 尽可能 避开复杂地质带和应力集 中区。 加强巷道迎头 １ ５ｍ内的支护质量： 网大量矿压观测数据表 明， 锚 巷 道迎头 １ ５ｍ是围岩变化最剧烈 的范 围， 的时间为 １ ， 剧烈 —７ｄ尤其是前 ３ 的变形速度最大， 必须高度重视此重点 区域 的支护管理 。预 防 ｄ 因此，
煤矿巷道锚杆支护技术
（2）1960年~1970年，树脂锚杆研制成功，并得到推广应用。 1958年德国开始研制树脂锚杆，于1959年在煤矿井下进行试 验，1961年取得成功。之后树脂锚杆在世界主要采煤国家逐 步得到应用和发展。初期树脂锚杆为端部树脂锚固，锚杆孔 径较大（38~45mm），以后发展到小孔径（ 22~30mm）全 长锚固树脂锚杆。这种锚杆锚固力大、可靠性高、适应性强， 极大地促进了锚杆支护技术的发展与广泛应用。
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1.1 锚杆支护的优越性
与棚式支架相比，锚杆支护具有显著的优越性。
（1）可显著提高巷道支护效果
锚杆与岩体粘结在一起，提高了岩体的整体性。 对不稳定岩层起着悬吊作用。
由于预紧力的作用，形成压缩岩梁，阻止了层状岩体的 离层作用，增大了岩层间的摩擦力，与锚杆本身的抗剪作用 一起，阻止岩层间产生相对滑动，提高了岩层的承载能力。
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（5）由单巷布置向多巷发展
回采工作面开采强度和产量越来越大，要求的运输、通风断面 逐年增加。特别是高瓦斯矿井，往往单巷布置不能满足生产要 求，出现了一个工作面布置3~5条，甚至更多巷道的多巷布置 方式。多巷布置带来了煤柱留设、巷道受到二次甚至多次采动 影响，增加了巷道维护的难度。
（6）巷道埋深从浅部向深部发展
（7）采用科学、严格的管理，制订了锚杆支护材料标准、锚 杆支护技术规范，促进了锚杆支护技术的健康发展。
1.5 我国煤矿锚杆支护技术的发展
（1）1956年在煤矿岩巷中使用锚杆支护。
（2）1960年锚杆支护进入采区，但由于煤层巷道围岩松软， 受采动影响后围岩变形量大，对支护要求很高，加之锚杆支 护理论、设计方法、锚杆材料、施工机具、监测手段等还不 够完善，因而事故频发，发展缓慢。
（4）“九五”期间，原煤炭工业部将“锚杆支护”列为煤炭 工业科技发展的五个重点项目之一，展开了更深入、细致 的试验研究。经过教学、科研和生产单位的联合攻关，煤 巷锚杆支护技术有了很大提高，取得了很多宝贵经验，主 要有：单体锚杆支护，锚梁网组合支护，桁架锚杆支护， 软岩巷道锚杆支护，深井巷道锚杆支护，沿空巷道锚杆支 护，可伸长锚杆，电动、风动和液压锚杆钻机，锚杆支护 检测与监测仪器等。
工程地质知识：锚杆支护中应注意的问题.doc
工程地质知识：锚杆支护中应注意的问题锚杆支护虽然具有即时承载、预紧力大、支护效果好、劳动强度低、支护成本低等等优点，大力推广锚杆支护技术是实现回采工作面高产高效的有效途径。
但采用该技术需要注意以下几个问题：
①锚杆必须成分利用锚杆的预紧力，锚杆的底部必须紧贴岩壁，否则锚杆无法起到加固梁和组合梁的作用。
②掘进煤巷时应保持巷道顶板和两帮的平整，最好以不破坏顶板完整和减少爆破震动巷帮煤体为原则，避免巷道周边形成应力集中，确保巷道的稳定性。
③顶板锚杆不亦全部垂直顶板方向布置，应以放射状为准，破碎的岩层间隙要以水泥注浆充满，确保锚杆要有足够的锚固力。
④锚杆必须要有托护结构并产生一定的托锚力，没有托锚力的注浆钢丝绳锚杆由于不能形成主动支护，因而不能用于煤巷支护。
⑤随着锚杆支护技术的普遍应用，锚杆的回收再利用工作我认为也应当受到足够的重视，一套锚杆虽然价值不高，但积少成多，所带来的经济效益将十分巨大。
首先从材料上讲，目前各大矿区大多数所使用的锚杆有稍钉式和压塑式两种，虽然稍钉式锚杆强度高，一旦安装成功就以将锚杆螺纹损坏，却无法回收再利用。
压塑式锚杆在安装时可不破坏锚杆螺纹结构，有利于回收复用要加大投入研究锚杆的回收技术。
锚杆的质量直接关系到巷道支护效果和煤矿安全，应当研制高质量的锚杆及性能优越的附件，提高锚杆支护水平。
煤矿井巷锚杆支护施工的认识及注意要点
随着煤 矿井 巷 支护 技 术 的不 断改 革 ， 锚 杆 支 护 技 术得 到 了长足 的 发 展 和应 用 ， 并 逐 渐成 为 煤 矿 安 全 生 产不 可或缺 的核 心 技术 ， 煤 矿 井 巷锚 杆 支 护技 术 不 仅 安全有 效 ， 而且快 速经 济 ， 因而 发展 前 景相 当 乐观 。 因 此， 有必要对煤矿井巷锚杆支护施工及其 实践过程 中 的相关 内容 及 注 意 事项 进 行 分 析 ， 以 推 动锚 杆 支 护技 术 的发展 和应用 。 １ 锚杆 支 护的原 理及其 作用 通 常而 言 ， 煤 矿 井 巷 锚 杆 支 护 主要 是 利 用 岩 体 中 所设置 的锚 杆 以及 相关 辅 助 构 件 带来 的多 种 作 用 力 ， 来改 善岩体 原 有 的 应 力状 态 ， 并 有 效 提 高 岩体 的强 度 及其变 形模 量 等 相关 指 标 ， 进 而 达 到控 制 岩体 破 坏 及 其变形 的 目的 ， 最 终 实 现 应 有 的 支 护及 加 固作 用 。锚 杆支护对岩体所产生的作用力主要有轴 向及斜 向作用 力， 以及其 尾部 所 产 生 的托 锚 力 等 。锚 杆 所 起 到 的作 用主要 通过 受拉 实 现对 围岩 径 向位 移 的 限制 作 用 ， 同 时还 实现 了井 巷 周边 附加 抗 力 的增 加 ， 不 仅 达 到 了提 高 围岩 内摩 擦 角 的 目的 ， 还 对 围岩 的径 向移 动 起 到 了 限制作 用 。因此 ， 在锚杆 支 护 的作 用 下 ， 围岩 的变形 以 及 塑性 区均会 显著地 减小 。 ２常见 的锚 杆种 类及其主 要的锚 固方式 通常而言 ， 锚杆支护可根据其相关辅助支护构件 的组合 方式 的不 同而分 为如 下几 种 类型 ： 锚杆 ， 锚杆 和 网组合 ， 锚杆、 网及预应力锚索组合 ， 锚杆及喷射混凝 土组合 ， 锚杆、 网、 预应力锚 索及 喷射混凝土组合。一 般来说 ， 单使用锚杆支护只适用具有完整坚硬 围岩 的 井巷。锚杆一般通过提供 围岩支护力来实现岩体强度 的提高 ， 进而 实 现其 支护 加 固 的 目的 ， 所 以， 若 并 巷 周 边 的两 个锚杆 间锚 杆支 护作 用存 在有 松 软 围岩 免压 区 域时， 岩 石会发 生 自由冒落 的情况 ， 这 就 导致 锚 杆支 护 压力 区域 内的岩 石 因缺 乏 支 撑 而 出现 松 动 的 情 况 ， 进 而 导致锚 杆 发 生 失效 。因此 ， 正是 为 了弥 补 此 缺 陷 而 在 锚杆 的托板后 加设 网来进 一步 扩大锚 杆作用 的压力
煤矿井下锚杆支护知识、原理和锚杆(索)计算及支护设计公式
锚杆支护一、锚杆支护的原理锚杆支护就是以维护和利用围岩的自承能力为基点，及时地进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分。
通过锚入围岩内部的杆体，改变巷道围岩的本身的力学状态，在巷道周围形成一个整体而又稳定的承载环，和围岩共同作用，达到维护巷道的目的。
这一支护形式与传统的棚式支护相比属于主动积极加固巷道围岩的支护形式。
二、锚杆在支护中的作用1、锚杆的悬吊作用悬吊作用是指用锚杆将软弱的直接顶板吊挂在其上的坚固老顶之上。
如图1所示，或者是用锚杆将因巷道开挖而引起松动的岩块连接在松动区外的完整坚固岩石上，使松动岩块不至冒落。
2、锚杆的组合梁理论在层状岩层的巷道顶板中，通过锚入一系列的锚杆，将锚杆长度以内的薄层岩石锚成岩石组合梁，从而提高其承载力。
利用锚杆的拉力将层状岩层组合起来形成组合梁结构进行支护，这就是锚杆组合梁作用。
组合梁作用的本质在于通过锚杆的预拉应力将原视为叠合梁的岩层挤紧，增大岩层间的摩擦力；同时，锚杆本身也提供一定的抗剪能力，阻止其层间错动。
锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，这时被锚固的岩层便可看成组合梁，全部锚固层能保持同步变形，顶板岩层抗弯刚度得以大大提高。
3、锚杆锲固作用锚杆的悬吊作用锚杆的组合作用是指在围岩中存在一组或多组不同产状的不连续面的情况下，由于锚杆穿过这些不连续面，防止或减少了围岩沿不连续面的移动。
如图3。
44、挤压加固拱作用形成以锚杆头和紧固端为顶点的锥形体压缩区。
如将锚杆沿拱形锚杆的楔固作用p бb p 锚杆的楔固作用-б p (бbp巷道周边按一定间距径向排列，在预应力作用下，每根锚杆周围形成的锥形体压缩区彼此重叠联结，在围岩中形成一连续压缩带。
它不仅能保持自身的稳定，而且能承受地压，组织上部围岩的松动和变形。
显然，对锚杆施加预紧力是形成加固拱的前提。
5、锚杆的减跨作用如果把不稳定的顶板岩层看成是支撑在两帮的叠合梁，由于可视悬吊在老顶上的锚杆为支点，安设了锚杆就相当于在该处打了点柱增加了支点而减少了顶板的跨度，从而降低了顶板岩层的弯曲应力和挠度，维持了顶板与岩石的稳定性，使岩石不易变形和破坏。
煤矿锚杆支护原理
煤矿锚杆支护原理
煤矿锚杆支护是一种常见的地下矿山支护方式，它以钢筋锚杆为支护体，通过与岩体相互作用达到支护效果。
其主要原理包括锚杆的受力原理、锚杆与岩体的相互作用原理和综采工作面的动力学原理。
首先，锚杆的受力原理是煤矿锚杆支护的基本原理之一。
锚杆采用的钢筋材料具有一定的弹性和延展性能，它能够承受来自岩体的荷载，并将应力分散到周围的岩石中。
钢筋锚杆能够通过受力传递维持锚杆与岩石之间的相对位置不变，从而起到支护作用。
锚杆受力主要有拉力和弯曲力两个方向，在地下矿山中，拉力是主要的受力方向。
其次，锚杆与岩体相互作用的原理是煤矿锚杆支护的关键之一。
在锚杆安装过程中，钻孔和锚固是一体的工作，通过将钻孔中灌注含浆灰浆的同时，将钢筋杆固定在孔内，形成一种锚固效果。
钢筋锚杆与岩体之间形成了一个整体结构，能够共同承担荷载，保证矿巷的稳定。
此外，通过锚杆与岩体的相互作用，还能够延缓岩体破坏的发展，并将破坏区域的应力分散，增强支护的效果。
最后，综采工作面的动力学原理也是煤矿锚杆支护的重要原理之一。
髙煤厚大倾角煤层综采工作面的推进过程中，煤壁和顶板会发生变形和破坏，产生大量的岩屑和颗粒物。
在这种情况下，煤矿锚杆能够通过与顶板和煤壁相互作用，承受各种荷载和动态挤压力，防止岩屑块落入工作面，保持工作面的安全和稳定。
总之，煤矿锚杆支护的原理涉及锚杆的受力原理、锚杆与岩体相互作用的原理和工作面的动力学原理。
通过钢筋锚杆与岩体的相互作用，煤矿锚杆能够有效承担岩体的荷载，保证矿井的安全和稳定。
锚杆支护作为一种重要的地下支护方式，在煤矿生产中得到广泛应用，并不断发展完善。
煤矿建井巷道施工锚杆支护的原理、参数设定及设计方法
煤矿建井巷道施工锚杆支护的原理、参数设定及设计方法摘要：为提高支护的强度和效果如通常采用锚杆辅以锚索做加强支护，锚杆理论已用理论方法确定煤矿巷道、硐室支护参数阶段，用该理论设计的巷道、硐室支护有理有据，文章就此提出论点，供广大同仁参考、指正。
关键词：煤矿矿井巷道锚杆支护1、锚杆支护作用原理锚杆是一种安设在巷道围岩体内的杆状锚栓体系。
采用锚杆支护的巷道，就是在巷道掘进后向围岩中钻锚杆眼，然后将锚杆安设在锚杆孔内，对巷道围岩进行加固，以维护巷道的稳定性。
1.1悬吊作用悬吊作用是指将要冒落的围岩或者软弱岩层，用锚杆悬吊于上部的坚硬岩体上，由锚杆来承载围岩或者弱岩的重量。
1.2组合梁作用可将平顶巷道层状顶板看作是由巷道两帮为支点的叠合梁，在荷载作用下，各层板梁都单独弯曲，每层板梁的上下缘分别处于受压和受拉状态。
但是用锚杆将各组合板梁压紧之后，在荷载作用下，就如同一块板梁的弯曲一样，提高了板梁的抗弯强度，可以提高顶板岩层的承载能力。
1.3挤压加固拱作用在巷道周围系统地布置锚杆，使巷道拱部节理发育的岩体连接在一起，便在一定的范围内形成一个连续的、具有一定自承能力的拱形压缩带，使巷道围岩由原来作用在支架上的荷载变成了承载结构，以支承其自身的重量和顶板压力。
1.4减跨作用在巷道内安设锚杆，能够减少压力拱的高度和跨度。
如在巷道跨中打一根锚杆，相当于在该处打一根支柱，使原来的拱分为两个小拱，小拱的跨度为原拱的一半。
如果打三根锚杆，就相当于将原来的拱分成四个小拱，压力拱的跨度为原拱的四分之一，同时压力拱的高度也明显降低。
1.5围岩补强加固作用巷道深处围岩内的岩石处于三向受力状态，而靠近巷道周边的岩石则处于二向受力状态，后者的强度远远小于前者，因此容易受破坏而丧失稳定性。
在巷道内安设锚杆后，有些围岩又部分地恢复为三向受力状态，增强了自身的强度。
此外，锚杆还可以增强岩层弱面的抗剪强度，使巷道周边的围岩不易破坏和失稳。
2、锚杆支护参数的确定目前，用于煤矿巷道支护设计的主要的锚杆支护参数设计方法有下列几种：（1）悬吊机制及其围岩条件：在层状岩体中，锚杆将下部不稳定岩层悬吊在上部稳固的岩层上，锚杆承受的载荷为下部不稳定岩层的重量。
煤矿锚杆支护技术及事故防患
锚 杆 支 护 原 理
34
第 一 章
用普通树脂药卷加长锚固
• 采用普通树脂药卷加长锚固，与注水泥浆和树脂胶泥 相比，不需注浆泵，使用锚杆钻机带动锚索搅拌树脂 药卷，简化了锚索安装工序，由于树脂药卷凝结时间 热能 短，一般等待ｌｈ后即可安装锁具、张拉，实现了锚 索快速安装、及时承载，有利于巷道快速施工和围岩 稳定。 • 但树脂药卷锚固时，其锚固力不稳定，钻孔出水时， 锚固力更小。在巷道围岩较破碎时，常出现不能将树 脂药卷送人孔底，锚固在钻孔的中部，药卷挤入围岩 裂隙后，锚固长度达不到设计要求，另外受巷道高度 爆炸冲能 机械能 及锚杆钻机的扭矩所限，锚固长度受到限制，一般小 于１．５ｍ，不如注水泥浆和树脂胶泥灵活。
式中，RMR 为CSIR地质力学分级岩体总评分；
B 为巷道跨度。
38
第 二 章
有效长度L2的确定方法：
③一般还可按L2=KH进行计算，H为软弱岩层厚度（或冒落 拱厚度），m；
爆炸冲能
锚 杆 支 护 原 理
机械能
29
第 一 章
风动锚杆钻机
锚 杆 支 护 原 理
热能
机械能
爆炸冲能
30
第 一 章
五、快速安装器
锚 杆 支 护 原 理
热能
机械能
Байду номын сангаас爆炸冲能
31
第 一 章
快速安装器的安装过程
①钻孔至设计深度； ②将树脂药卷轻轻送入钻孔内，一般使用超快或快速和 中速两种凝结速度的树脂药卷，超快或快速的药卷放 热能 在孔底，中速的药卷放在孔的外段； ③用组装好的锚杆将药卷轻轻送人孔底并与钻机联结； ④开动锚杆钻机边推进边搅拌，直到将锚杆送人孔底， 时间大约１５-２０ｓ； ⑤等待树脂药卷固化，大约２０-３０ｓ； ⑥开动钻机将剪切销剪断后，用钻机上紧螺母； 爆炸冲能 机械能 ⑦关闭旋转及气腿开关，放下钻机。
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坏总是先从某个薄弱环节开始。
理念七：支护生命期理念
▪ 支护生命期是指巷道从开挖和报废的全过程。 ▪ 在支护生命期内，围岩的松动圈从小到大 动态变化；
支护结构和围岩的相互作用关系也在变化。 ▪ 在煤巷锚杆支护的早期、中期和后期要根据矿压监
早期：加强顶帮的支护
由于有帮锚杆的有效锚固， 巷道围岩中最为不利的 极限自稳隐性拱消失
帮锚杆使极限自稳隐形拱缩小 unstable surroundings
早期：加强顶帮的支护
没有形成 厚层刚性梁
无锚杆支护或有锚杆支护但没有预应力或很小时
形成了 厚层刚性梁
有锚杆支护且预应力很大时
早期：既要重视“支”也要重视“护”
高预应力锚杆）；
高预应力锚杆
高预应力锚杆
1 超高强锚杆杆体 2 螺母 3 预应力标示杆 4 应力松弛自补偿弹簧 5 弹簧护筒 6 减摩垫圈 5 7 应力扩散托盘 8 高强树脂锚固剂 9 围岩
理念三：锚杆支护的 “悬吊理论”很容易使人产生误
解，影响锚杆支护的推广。 为此我们提出了固压理论。 悬吊理论的局限性 （1）从理念上影响锚杆的推广，给人“没有坚硬岩层， 就不能使用锚杆支护的印象” ； （2）仅把不稳定岩层作为“被悬吊岩体”； （3）忽略锚杆初始工作阻力的作用； （4）用悬吊理论解释锚杆支护，锚杆还是被动支护； （5）只能解释顶板的锚固。
▪ 锚杆、 W钢带、金属网等形成统一的人工支 护体系，与巷道围岩形成统一的支护系统。 支护系统使锚固体成为一个整体。
▪ 早期，围岩完整时，金属网和W钢带可以起 到扩散应力的作用；后期，围岩破碎时，金 属网、W钢带对锚固体形成次生承载圈起关 键作用。
后期1
后期：锚杆也有加固作用
▪ 锚杆没有附件：锚杆仅有杆体、托盘和螺母，没 有球形垫圈和塑料垫圈。建议锚头加减阻附件， 从技术上提高预应力。
问题3：机具问题
▪ 锚杆钻机及配套施工机具品种单一、功率小、可靠性差。 ▪ 由于施工机具单一，大部分单位锚杆安装工艺依然是：搅
拌药卷、安装托盘分开进行，螺母基本靠人工扭紧，锚杆 预紧力低、初撑力小、安装速度慢。 ▪ 建议采用钻机快速安装锚杆，并用扭矩放大器风动扳手紧 固螺母，预紧扭矩达到350N.m以上，对围岩初撑力可达50 ～ 60kN，锚杆安装后即对围岩很大的支护阻力，将层里发 育的软弱岩层紧固在一起，阻止岩层间的水平滑动，提高 围岩抗压、抗剪强度，最大限度地减小巷道的收敛变形。
▪ “固”：锚杆固定在相对稳定的区域。如 原岩应力区、弹性区、塑形区（主要承重 区）、松动圈（能形成次生承载区，如压 缩拱等）。
▪ “压”：早期重视预应力的作用。没有锚 杆对破碎岩体的挤压，就无法形成次生承 载区，也不能提高锚固体的力学性能。
▪ 本理论的提出参考了下列理论：中矿侯朝 炯教授提出的锚固体围岩强度强化理论； 康红普博士（侯教授的学生）提出的“关 键承载圈”和“扩容-稳定”理论；中矿董 方庭教授提出的“围岩松动圈”理论。
锚杆支护结构的固压作用使巷道围岩实现了 三个功能： （1）提高了围岩强度； （2）恢复了围岩的三向应力状态； （3）保证了围岩的完整性和协同变形。
只有锚杆支护才能才能实现以下三种功能
三向应力状态
巷道开挖
二向应力状态
围岩 支护
提高 围岩强度
恢复 三向应力状态
改善 围岩完整性
稳定围岩
锚杆两端对围岩的挤压约束是 同时实现以上三种功能的必要条件
▪ 锚杆选择上 使用高预应力锚杆和能传递预应力的W钢带 或M钢带。
二次紧固的重要性
锚
托锚力曲线
杆
托
锚
力
0
时间
锚杆安装后随时间的变化，其托锚力的变化曲线
及时进行二次紧固，防治锚 杆松弛造成围岩的有害变形
高预应力与锚杆结构
预紧力与螺母安装扭矩之间的关系
F0=kM 预紧力与螺母安装扭矩成正比，同时取决于系数 k。 影响k值的关键因素： 螺母与螺纹段间摩擦系数，越大，k值越小； 螺母、垫圈端面间摩擦系数，越小，k值越大； 锚杆直径，锚杆越粗，k值越小。 考虑各种影响因素，加权平均后k值约为5.25（对
是硬道理”； ▪ 煤矿安全管理有句话：“煤矿安全无论怎样强调
也不过分”， ▪ 套用煤矿安全管理的这句话：“及时支护和高预
应力无论怎样强调也不过分”。
怎样提高锚杆的预应力？
▪ 管理上 重视锚杆预应力的检查，建立锚杆编号制度。
▪ 安全措施上 规定第一次紧固的预拉力最小值和第二次紧 固的时间。
▪ 紧固手段上 采用锚杆钻机或其它专用锚杆安装机具，使 用大扭矩安装机具。
构件实现预应力扩散； ▪ 采用加长锚固或全长锚固，使杆体对围岩离层、
错动非常敏感，能及时抑制离层与错动的产生。 安装越及时，预应力越大，锚固范围内岩层整体
刚度越高。从而使岩层处于受压状态，不发生离 层和弯曲等有害变形，岩层的完整性和整体强度 得到了保持。
及时支护和高预应力的重要性
▪ 邓小平老人家说：“发展才是硬道理”， ▪ 套用邓小平的这句话：“及时支护和高预应力才
怎样加大帮的锚固力？
锚杆的锚固力来源于锚固段与孔壁的摩擦力，合理 的三径配合、加大锚固段长度、强化锚杆系统强度、 钻孔的受压变形都会增加这种摩擦力。
为提高煤帮的锚固力，可以采取如下措施：
▪ 帮锚杆使用全长锚固或加长锚固； ▪ “三径匹配”
孔径28mm（或26mm），药卷23mm，锚杆直径 20mm。 ▪ 提高帮顶支护的整体性 使用钢丝网和W钢带护邦。 ▪ 或者采用锚注一体化的锚杆，滞后注浆，提高煤帮 的强度，同时起到封密采空区的作用。
5mm”。现钻孔直径为32mm，建议改为28mm， 帮锚杆直径直径18mm改为20或22mm。三径不匹 配的直接后果是降低锚杆和锚索的锚固力。原因 是锚杆对锚固剂的搅拌不均匀，固化后的锚固剂 与眼孔的摩擦力小。
问题二：锚杆结构不合理
▪ 使用全螺纹锚杆，螺距大，摩擦力大，容易出现 退丝现象。 建议把锚杆螺纹螺距改为2.5mm国标 螺距，这样的螺纹自锁效果好，很少退丝。
煤巷锚杆支护理念及常见的煤巷 锚杆支护问题
矿山压力研究技术团队
内容
一、煤巷支护理念 二、煤巷锚杆常见的问题 三、怎样提高锚杆支护的掘进速度
一、煤巷支护理念
煤矿工程技术和管理人员需要了解一些支护理念： ▪ 理念一：围岩本身就是支护体 ▪ 理念二：充分利用围岩本身强度是降低支护成本和
保证支护安全的必要条件 ▪ 理念三： 锚杆支护的 “悬吊理论”容易产生误导，
单个锚固体 对围岩的挤 压形成的压 缩块
锚杆群对围岩的挤压形成 的压缩带，压缩带形成后 生结构或次生结构
理念四：巷帮的支护是煤巷锚杆支护的关键 巷帮的破坏 趋势预测
侧帮破裂趋势线
巷道侧帮跨落角 sliding angle of a roadway side
煤巷巷道围岩稳定性分析：帮的稳定是关键
碎石
破碎体挤压加固试验图2
后期：锚杆也有加固作用
破碎体挤压加固试验图2
后期：锚杆也有加固作用
破碎体挤压加固试验图2
后期：锚杆也有加固作用
条件是：利用钢带和钢丝网保证巷道的整体性，使围岩协 同变形，不出现局部冒落，在工作阻力（锚杆对围岩的压 力）达到某个数值，形成次要承载圈（扩容-稳定理论）
从碹的稳定看锚网和钢带的作用
理念2：充分利用围岩本身强度是降低支护成本、 保证支护安全的必要条件
顶板断裂后 没有 （有害变形产 形成 生后），锚杆 厚层 （或其他支护 刚性 体）被动受力。梁
围岩和支护
体共同承担
围压
形成了厚 层刚性梁
无锚杆支护或有锚杆支护但没有预应力或很小时
顶板产生有害变形前， 顶板和锚杆共同起作用
有锚杆支护且预应力很大时
•锚杆对围岩的压力提高了锚固体的力学参数，包括锚 固体破坏前和破坏后的力学参数（E、C、φ等），改 善锚固体的力学性能。
锚杆所受的力F=F涨+F预，
F涨锚固体的膨胀力，F预是预拉力，应占锚杆受力的 50%及以上。前者是围岩变形力。
伸入不同区域的锚杆
▪ 这种理论既强调“固”，又重视“压”。 二者是矛盾的统一体，缺一不可。
应该被“固压理论”所代替 ▪ 理念四： 巷帮的支护是煤巷锚杆支护的关键 ▪ 理念五： 利用肩角稳定区强化松软围岩的支护 ▪ 理念六： 支护系统理念 ▪ 理念七： 支护生命期理念 ▪ 理念八： 动态设计理念
理念1：围岩本身就是支护体
1、山洞：围岩是坚硬岩石 2、窑洞：围岩是黄土
条件：山洞和窑洞围岩所受 应力小于围岩的强度。 支护成本为零。
煤矿锚杆支护常常存在如下问题：
▪ 问题一：“三径不匹配”问题； ▪ 问题二：锚杆结构问题； ▪ 问题三：机具问题 ▪ 问题四：锚杆支护监测缺失或不完善 ▪ 问题五：支护设计问题 ▪ 问题六：锚杆安装质量问题
问题一：三径不匹配
▪ 合理的三径是“钻孔直径与锚杆直径之差为4～ 10mm；钻孔直径与树脂锚固剂直径之差为3～
固压理论的基本观点
•锚杆（或锚索）的部分杆体（或尾部端头）固定在围 岩中，锚头（包括螺母、托盘和托梁）压迫围岩岩面，
约束围岩外移（径向移动），锚头对围岩的压力同时 转化为锚杆受到的拉力，这种拉力也约束了（通过锚 固剂和锚杆杆体本身）围岩的切向移动。
•锚头对围岩岩面压力（或锚杆受到的拉力）的大小， 等于锚杆初始工作阻力（预应力）加锚固体的膨胀力 （或碎胀力，对顶板来说重量也起作用）。
始设计—井下监测—信息反馈—正式设计。 ▪ 当巷道围岩条件发生变化时，要及时改变巷道锚杆支
护设计，做到既不过度支护又能保证支护安全。 ▪ 要贯彻“动态设计”的思想，不能生搬硬套已有设计。
根据具体地质条件的不同，同一矿井、同一煤层、同 一巷道的不同区域、不同地段，可选择不同的支护形 式和参数。