锚杆支护的作用机理和适用条件经验总结

要】众所周知，由于杆支护方式具有其独特的优越性，矿井支护中经常用到杆支护方式。本文简要地介绍了杆支护的优越性、杆支护的作用机理，以及杆的类型、结构和适用条件。

关键词】杆；支护

1 引言

喷支护跟棚子和石材支架支护等相比较，具有明显的优越性。棚子和石材支架是在巷道岩的外部对岩石进行支撑，它只是被动地承受岩产生的压力和防止破碎的岩石落。而杆支护则是通过入岩内部的杆，改变岩本身的力学状态，在巷道周形成一个整体而又稳定的岩石带，利用杆与岩共同作用，达到维护巷道稳定的目的。它是一种积极防御的支护方法，是矿山支护技术的重大变革。

实践证明，杆不但支护效果好，且用料省，其用钢量仅为U形钢支架的1/12～1/15。另外，施工简单，有利于机械化操作，施工速度快。但是杆不能封闭岩，以防止岩风化；不能防止各杆之间裂隙岩石的剥落，因此，在岩不稳定情况下，往往需配合其他支护措施，如喷水泥砂浆、挂金属网、喷射混凝土等通常称为喷支护或喷网联合支护。随着高产高效矿井建设的加快、采准巷道大量应用杆支护技术、施工速度大大提高。

2 杆支护的作用原理

杆维护巷道的作用机理尚在探讨中，目前主要有以下几种理论。

1）加固拱作用

对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状岩，如果及时用杆加

固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度，在岩周边一定厚度的范内形成一个不仅能维持自身稳定、而且能阻止其上部岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。

通过光弹性试验，证实了加固拱的形成。在弹性体上安装具有预张力的杆后，在弹性体内便形成以头和紧固端为顶点的锥形体压缩区。挤压加固拱的形成关键在于对杆施加预张应力。由于杆预应力的作用，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聚力（粘结力），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。

2）悬吊作用

悬吊作用是利用杆将软弱岩层或岩吊挂于上部坚固稳定的岩层上，由杆来承担其重量。

3）组合梁作用

将平顶巷道的层状顶板看作是以巷道两帮为支点的叠合梁，在荷载作用下，层板的上下缘分别处在受压、受拉状态。但用杆将各层板紧固后，在荷载作用下，各层之间基本上不发生离层、错动，就如同一块板的变曲，大大提高了板系的抗弯强度。在层状顶板中安设杆后，各岩层由迭合梁变为组合梁，从而提高了顶板岩层的承载能力；杆本身也起着抗剪销钉的作用，有效地阻止了岩层的层间错动。

4）岩补强作用

巷道岩深部的岩石处于三向受压状态。靠近巷道周边的岩石则处于二向受力状态，故易于破坏而丧失稳定性。巷道周安设杆后，相当于岩

石又恢复了三向受力状态，从而增大了它的强度；另外，杆还可以增加岩层弱面的剪断阻力，使岩不易破坏和失稳，这就是杆对岩的补强作用。

5）减小跨度的作用

巷道顶板打了杆，相当于在该处打了点柱，减小了顶板跨度，从而增强了顶板岩石的稳定性，使岩石不易变形和破坏。

杆支护的上述作用，并非各自孤立存在，往往是同时并存、互为补充，只不过在不同条件下，某种支护作用占主导地罢了。例如在拱形巷道中用杆加固岩，加固拱的作用是主要的；而在支护平层状的巷道中，组合梁作用就是为主了。

3 杆的类型、结构和适用条件

我国自1956年开始使用杆支护，有木制的、金属的、水泥的、树脂的，其类型结构繁多，本文主要介绍几种常用的杆类型。

1）金属倒楔式杆

此种杆由杆体、固定楔、活动倒楔、垫板和螺组成，杆体用Φ14～22mm的圆钢制作，一端车有螺纹；另一端与固顶楔浇注在一起。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定楔绑在一起，一齐送入杆孔的底部，然后用一专门锤击杆插入孔内，打击倒楔部，最后套上垫板，紧螺。

这种杆属端头固型，安装后可立即承载，结构简单，易于加工，并可回收。固力达40kN左右。常用于岩比较破碎，需要立即承载的地下工程，八十年代我国矿山使用广泛。

2）钢筋或钢丝绳砂浆杆

（1）钢筋砂浆杆

施工时，先向杆孔内注满标号为25号以上的水泥砂浆（砂浆用325号或425号普通硅酸盐水泥和粒径小于3mm的中细石英砂，按水泥：砂=1：2～3，水灰比为0.38～0.42制成），然后插入Φ16～20mm螺纹钢筋，利用砂浆与钢筋、孔壁间的粘结力固岩层。

（2）钢筋或砂浆杆

它是利用直径10～19mm的废旧钢丝绳代替钢筋插入杆孔内，然后注入砂浆固结而成，为保证固效果，设计杆固力30～50KN，结构简单，加工方便，成本低，广泛用于有一定自稳时间的岩石巷道。由于不能立即承载，在岩破碎处不宜使用。

3）树脂杆

它是由树脂药包和杆体组成。安装时，药包用杆体送入孔后，转动杆体将药包捣破，随之上垫板紧螺，使化学药剂混合进行化学反应，将头与孔壁岩石粘结在一起，使用115型树脂固剂，可在3～5min内凝胶，15min后即可套上垫板紧固螺。使用82型固剂，可在15～60s内凝胶，5min后固力可达40KN以上。

树脂杆多为端头固型，不宜用于软岩，由于成本高，80年代后，有被快硬水泥杆、快硬膨胀水泥杆取代的趋势。

4）快硬水泥杆

快硬水泥杆的杆体结构与树脂杆相同，它是用快硬水泥卷代替了树脂药卷西安科技大学研制。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2～3min，在杆孔内经杆

头搅拌，12min后固力开始增长，1h后固力高达60KN左右。由于成本低(约为树脂杆的1/4)，材料来源广，很有前途。适用于岩自稳时间超过12min的各类永久性地下工程。配合先喷后，在软岩中亦可应用。

5）快硬膨胀水泥杆

它是用快硬膨胀水泥卷取代快硬水泥卷。杆前端焊有Φ14或Φ6mm 钢筋，杆前端焊有Φ38～40mm的阻挡垫圈，另一端车有螺纹。安装时，把水泥卷的塑料袋、纱网内的圆纸筒去掉，把水泥卷串入杆体放在阻挡垫圈上，并在水泥卷上套加一垫圈，将水泥卷插入水中浸泡3～5s后送入孔中用冲压管轻轻压实后，用力冲几下，而后套上垫板，紧固螺母。用一个水泥卷，2～5min后，固力可达20～40KN；用两个水泥卷，固力可达60～90KN。

快硬膨胀水泥杆系中国矿业大学研制，实验室及井下工业试验效果良好。由于固剂来源丰富、速快、固力大、成本低，可大量推广应用。

6）管缝式杆

管缝式杆又称开缝式或摩擦式杆，由美国詹姆斯?斯特科于1972年发明。它是采用高强度钢板卷压成带纵缝的管状杆体，外径38.1mm，用凿岩机强行压入比杆径小1.5～2.5mm的孔，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固力，属全长固型杆。由于固力大(60kN以上)，结构简单，制作容易，安装方便，质量可靠，固力大而迅速在全国推广。

4 结束语

正是由于杆支护方式具有其独特的优越性，矿井支护中经常用到杆

支护方式。本文简要地介绍了杆支护的优越性，杆支护的作用机理，以及金属倒楔式杆、钢筋或钢丝绳砂浆杆、树脂杆、快硬水泥杆、快硬膨胀水泥杆、管缝式杆等杆类型、结构和适用条件，只要我们掌握不同杆支护的机理，正确的选用杆的类型，加上合理的设计和正确的工艺，必定能够得到理想的支护效果。

浅论锚杆支护的作用机理和适用条件

浅论锚杆支护的作用机理和适用条件【摘要】众所周知，由于锚杆支护方式具有其独特的优越性，矿井支护中经常用到锚杆支护方式。本文简要地介绍了锚杆支护的优越性、锚杆支护的作用机理，以及锚杆的类型、结构和适用条件。【关键词】锚杆；支护 1 引言锚喷支护跟棚子和石材支架支护等相比较，具有明显的优越性。棚子和石材支架是在巷道围岩的外部对岩石进行支撑，它只是被动地承受围岩产生的压力和防止破碎的岩石冒落。而锚杆支护则是通过锚入围岩内部的锚杆，改变围岩本身的力学状态，在巷道周围形成一个整体而又稳定的岩石带，利用锚杆与围岩共同作用，达到维护巷道稳定的目的。它是一种积极防御的支护方法，是矿山支护技术的重大变革。实践证明，锚杆不但支护效果好，且用料省，其用钢量仅为U形钢支架的1/12～1/15。另外，施工简单，有利于机械化操作，施工速度快。但是锚杆不能封闭围岩，以防止围岩风化；不能防止各锚杆之间裂隙岩石的剥落，因此，在围岩不稳定情况下，往往需配合其他支护措施，如喷水泥砂浆、挂金属网、喷射混凝土等通常称为锚喷支护或锚喷网联合支护。随着高产高效矿井建设的加快、采准巷道大量应用锚杆支护技术、施工速度大大提高。 2 锚杆支护的作用原理锚杆维护巷道的作用机理尚在探讨中，目前主要有以下几种理论。 1）加固拱作用对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩，如果及时用锚杆加固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度，在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定、而且能阻止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。通过光弹性试验，证实了加固拱的形成。在弹性体上安装具有预张力的锚杆后，在弹性体内便形成以锚头和紧固端为顶点的锥形体压缩区。挤压加固拱的形成关键在于对锚杆施加预张应力。由于锚杆预应力的作用，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聚力（粘结力），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。 2）悬吊作用悬吊作用是利用锚杆将软弱岩层或危岩吊挂于上部坚固稳定的岩层上，由锚杆来承担其重量。 3）组合梁作用将平顶巷道的层状顶板看作是以巷道两帮为支点的叠合梁，在荷载作用下，每层板的上下缘分别处在受压、受拉状态。但用锚杆将各层板紧固后，在荷载作用下，各层之间基本上不发生离层、错动，就如同一块板的变曲，大大提高了板系的抗弯强度。在层状顶板中安设锚杆后，各岩层由迭合梁变为组合梁，从而提高了顶板岩层的承载能力；锚杆本身也起着抗剪销钉的作用，有效地阻止了岩层的层间错动。 4）围岩补强作用巷道围岩深部的岩石处于三向受压状态。靠近巷道周边的岩石则处于二向受

锚杆支护机理

锚杆支护技术在煤矿的广泛应用，推动了锚杆支护理论的研究工作，国内外在这方面做了大量的工作，取得了许多有价值的成果，形成了以下3大类较成熟的锚杆支护理论：一是基于锚杆的悬吊作用而提出的悬吊理论、减跨理论等；二是基于锚杆的挤压、加固作用提出的组合梁理论、组合拱理论以及楔固理论等；三是综合锚杆的各种作用而提出的松动圈支护理论、锚固体强度强化理论、锚注理论、最大水平应力理论以及锚杆桁架支护理论等。悬吊理论认为，巷道开挖以后，由于应力状态的改变，围岩中一定区域内将可能发生岩石的松动和破裂现象、或由于被裂隙切割的岩块因失去足够约束而成为关键块体即出现危岩，此时锚杆的作用就是利用其抗拉能力将松软岩层或危岩悬吊于稳定岩层之上。该理论适用于锚杆长度范围内赋存有稳定岩层或稳定岩层结构的条件。减跨理论包括两方面的内容：一是基于松散介质的自然冒落拱理论提出的锚杆作用原理，其依据是冒落拱高度与跨度成正比关系，认为利用锚杆的悬吊作用可增加顶板岩层的支点，从而减小支点间的跨距，进而达到降低冒落拱高度、减少所需支护强度的目的；二是基于梁或板的理论提出的锚杆作用原理，即当巷道顶板为层状岩层时，其变形特性近似于梁或板的性质，此时锚杆的作用是缩短梁或板的跨距，以减小其中因横力而产生的弯矩及因弯矩产生的弯曲应力，尤其是弯曲拉应力，从而提高顶板的稳定性。从以上两种情况可以看出，减跨理论中锚杆的作用机理以及适用条件等同于悬吊理论，即需要以稳定岩层或稳定岩层结构为依托。组合梁理论适用于顶板由多层小厚度连续性岩层组成的巷道，其原理是通过锚杆的轴向作用力将顶板各分层夹紧，以增加各分层间的摩擦作用，并借助锚杆自身的横向承载能力提高顶板各分层间的抗剪切强度以及层间粘结程度，使各分层在弯矩作用下发生整体弯曲变形，呈现出组合梁的弯曲变形特征，从而提高顶板的抗弯刚度及强度。挤压加固理论适用性较强（几乎适用于所有围岩条件）。对于拱形巷道，其原理是通过锚杆的轴向作用力在围岩中形成拱形压缩带，即通过锚杆的轴向作用力将围岩中一定范围岩体的应力状态由单项（或双向）受压转变为三向受压，从而提高其环向抗压强度指标，使该压缩带既可承受其自身重量，又可承受一定的

锚杆、锚索、土钉的区别

锚杆:是一种设置于钻孔内,端部伸入稳定土层中的钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体,它一端与工程构筑物相连,另一端锚入土层中,通常对其施加预应力,以承受由土压力、水压力、或风荷载等所产生的拉力,用以维护构筑物的稳定.一般由锚头段和锚固段三部分组成，其中锚固段用水泥浆或水泥砂浆将杆体与土体粘结在一起形成锚杆的锚固体．根据土体类型、工程特性与使用要求，土层锚杆锚固体结构可设计为圆形、端部扩大头型或连续球体型3类。2土钉：用来加固或同时锚固现场原位土体的细长杆件。通常采取土中钻孔、置入变形钢筋即带肋钢筋并沿孔全长注浆的方法做成。土钉依靠与土体之间的界面粘结力或摩擦力，在土体发生变形条件下被动受力，并主要承受拉力作用。土钉也可用钢管、角钢等作为钉体，采用直接击入的方法置入土中。土钉墙支护适用于下列土体：可塑、硬塑或坚硬的黏性土，胶结或弱胶结（包括毛细水黏结）的粉土、砂土或角砾，填土、风化岩层等。

一、几个概念：锚杆：将拉力传至稳定岩土层的构件。当采用钢绞线或高强钢丝束作杆体材料时，也可称为锚索。——《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002 土层锚杆：锚固于土层中的锚杆。——《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002 由设置于钻孔内、端部伸入稳定土层中的钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体。——《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99 岩石锚杆：锚固于岩层内的锚杆。——《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002 系统锚杆：为保证边坡整体稳定，在坡体上按一定格式设置的锚杆群。——《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002 为使围岩整体稳定，在隧洞周边上按一定格式布置的锚杆群。——《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001 锚固：利用锚定在洞室围岩或岩体边坡中的锚杆来加固岩体的工程措施。《岩土工程基本术语标准》GB/T 50279-98 锚杆挡墙：用水泥砂浆把钢杆或多股钢丝索等锚固在岩土中作为抗拉构件以保持墙身稳定，支挡土体的挡墙。《岩土工程基本术语标准》GB/T 50279-98 土钉墙：采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面组成的支护结构。——《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99 土钉：是一种基于新奥隧道法原理，在天然边坡或开挖形成的边坡、基坑原位岩土体中近于水平设置加筋杆件并沿坡面设置混凝土面层，使整体土工系统的力学性能得以改善从而提高边坡、基坑稳定性的原位加筋技术。——《岩土工程治理手册》林宗元注编，2005年10月第1版土钉可被视为小尺寸的被动式锚杆（部份类似于全长粘结型锚杆），分为钻孔注浆钉与击入钉两种，土钉材料为角钢、圆钢、钢筋或钢管。——《岩土锚固技术手册》闫莫明、徐祯祥、苏自约主编。其后二个参与了《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001的编写。二、区别：土钉与锚杆不同之处有：一、受力机理 1）土钉是被动受力，即土体发生一定变形后，土钉才受力，从而阻止土体的继续变形； 2）锚杆是主动受力，即通过对锚杆时间预应力，在基坑未开挖前就限制土体发

锚杆支护原理

锚杆支护一、锚杆支护原理 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。锚杆的悬吊作用

2、锚杆的组合梁理论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。锚杆的组合作用

3、锚杆锲固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。锚杆的楔固作用 p бb p 锚杆的楔固作用 -б p (бb p

4、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。这就是锚杆的“减跨”作用，它实际上来源于锚杆的悬吊作用。上述几种锚杆支护作用并非是孤立存在的，实际上是相互补充的综合作用，只不过在不同地质条件下，某种支护作用占的地位不同而已。

(完整版)第四讲锚杆支护理论

第四讲锚杆支护理论本讲主要介绍锚杆常用支护理论（包括一些近年来比较流行和活跃的理论）、锚杆支护设计方法和国外锚杆支护主要经验，以及巷道容易冒顶的十种情况和五种应对措施。锚杆支护的作用机理尚在探讨之中。目前己提出的观点较多，其中影响较大的有悬吊作用、组合梁(拱)作用、组合拱、减跨理论、加固(提高C、φ值)作用等几种。这几种观点都是以围岩状态和利用锚杆杆体受拉(力)为前提来解释锚杆支护作用机理的，因此，围岩状态及锚杆受拉力这两个前提的客观性是判定上述理论正确性的标准。一、锚杆支护理论支护：就是指为了地下巷道掘进、硐室开挖后的稳定及施工安全，而采取的支持、加强或改善围岩应力状态而打设的构件或采取的措施的总称。支护包括两个方面，一是支，就是顶住顶板，防止顶板出现大量的下沉，使顶板下沉控制在可控、安全的状态，二是护，就是保持顶板的完整性，防止出现漏矸、漏顶、巷道掉渣等现象。支和护是一个有机统一的整体，它们共同组成了支护系统。（一）锚杆支护理论综述 1、悬吊理论

擦力，防止岩石沿层面滑动，避免各岩层出现离层现象，提高其自撑能力。将几层薄岩层锁紧成一个较厚的岩层（组合梁）。在上覆岩层载荷的作用下，这种组合厚岩层内的最大弯曲应变和应力都将大大减小，组合梁的挠度亦减小。在于通过锚杆的预拉应力将原视为叠合梁(板)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。决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的预拉应力及杆体强度和岩层的性质。 2）缺点：将锚杆作用与围岩的自稳作用分开；在顶板较破碎、连续性受到破坏时，难以形成组合梁。这一观点有一定的影响，但是其工程实例比较少，也没有进一步的资料供锚杆支护设计应用，尤其是组合梁的承载能力难以计算，而且组合梁在形成和承载过程中，锚杆的作用难以确定。另外，岩层沿巷道纵向有裂缝时粱的连续性问题、梁的抗弯强度等问题也难以解决。 3）适用条件：层状地层，如图4-3中2所示；顶板在相当距离内（锚杆长度范围内）不存在稳定岩层，

锚杆支护的发展现状

锚杆支护技术的应用现状及发展趋势摘要基于国内外大量而广泛的锚杆支护技术的应用与研究，锚杆支护的优越性越来越得到认可，本文阐述了锚杆支护技术及其分类，总结了锚杆支护技术的作用原理，并对国内外锚杆支护的现状做了初步分析。运用支护设计中常用理论及方法，对锚杆支护的优缺点进行了分析和评价，高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。同时对实际支护工程中的某些不足进行了具体讨论，并对未来的发展趋势进行了初步分析。关键词：锚杆支护；支护原理；应用现状；发展趋势

摘要 ··································································································· I 一、概述 (1) 二、锚杆支护技术的概念及其分类 (1) （一）锚杆支护技术 (1) （二）锚杆的分类 (2) （三）锚杆支护适用条件及优缺点 (6) （四）锚杆支护的设计与施工 (6) 三、锚杆的支护原理 (7) （一）目前，已经被广为接受的锚杆支护理论主要有如下几种： (7) （二）近年来，又提出了新的支护理论，主要有以下几种: (9) 四、国内外锚杆支护技术的应用现状 (10) （一）国外锚杆支护技术的现状 (10) （二）国内锚杆支护的现状 (12) （三）国内外锚杆支护技术的对比 (12) 五、锚杆支护技术发展趋势 (13) （一）锚杆支护技术的改进 (13) （二）锚杆支护技术的发展趋势 (15) 参考文献 (16)

一、概述锚杆支护作为岩土工程加固的一种重要形式，由于其具有安全、高效、低成本等优点，在国际岩土工程领域得到了越来越多的应用。1872年，英国北威尔士的煤矿加固工程中首次采用钢筋加固页岩之后，1905年美国矿山中也出现了类似的加固工程。到了20世纪40年代，锚杆支护在地下工程中的应用在国外得到了迅猛发展。目前，在澳大利亚和美国等国的地下工程支护中，锚杆支护已经占到了接近100％。我国于20世纪50年代开始试用锚杆支护技术，至70年代前期还处于探索阶段，直到1978年才开始重点推广，80年代开始向英国学习锚杆支护技术后推广到煤巷支护，90年代又向澳大利亚学习引进成套先进的锚杆支护技术，目前已得到较广泛的推广和应用。在一些矿区的锚杆支护巷道比例达到90%以上，有些矿井甚至达到了100%，取得了较好的技术与经济效益。国内现有楔缝、涨壳、倒楔锚杆、钢丝绳或钢筋砂浆锚杆、木锚杆、竹锚杆、内涨锚杆、管缝锚杆、树脂锚杆、水泥锚杆、爆扩锚杆、预应力注浆大锚索等十几个系列。由于各种锚杆的构造不同，锚杆作用机理差异甚大，国内外大量工程实践证明，各种不同种类锚杆，在不同的地质条件下，有不同的“支护”效果。国内外锚杆支护成功的经验表明，合理的锚杆支护设计及详细的监测分析，不仅可保证回采巷道的安全可靠，而且可取得显著的技术经济效益和社会效益。二、锚杆支护技术的概念及其分类（一）锚杆支护技术锚杆支护技术就是在土层或岩层中钻孔，埋入锚杆后灌注水泥(或水泥砂浆、锚固剂)，依靠锚固体与岩层之间的摩擦力、拉杆与锚固体的握裹力以及拉杆强度共同作用，来承受作用于支护结构上的荷载。通过锚杆的轴向作用力，将杆体周围围岩中一定范围岩体的应力状态由单向(或双向)受压转变为三向受压，从而提高其环向抗压强度，使压缩带既可承受其自身重量，又可承受一定的外部载荷，使其有效地控制围岩变形。锚杆支护是在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下施工中均广

锚杆支护理论

1）机理：将巷道顶板较软弱岩层悬吊在稳定岩层上，以避免较软弱岩层的破坏、失稳和塌落，锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量。图4-1锚杆悬吊作用原理示意图2）缺点：没有考虑围岩的自承能力，而且将被锚固体与原岩体分开。 3）适用条件：在锚杆的长度范围内有一层坚硬而稳定的岩层，锚杆可以锚固到顶板坚硬稳定岩层。图4-2a拱形巷道的锚杆悬吊作用b软弱岩层的锚杆悬吊作用 2、组合梁理论 1）机理：将锚固范围内的岩层挤紧，增加岩层间的摩擦力，防止岩石沿层面滑动，避免各岩层出现离层现象，提高其自撑能力。将几层薄岩层锁紧成一个较厚的岩层（组合梁）。在上覆岩层载荷的作用下，这种组合厚岩层内的最大弯曲应变和应力都将大大减小，组合梁的挠度亦减小。在于通过锚杆的预拉应力将原视为叠合梁(板)的岩层挤紧，增大岩层间的摩擦力；

锚杆支护的作用机理和适用条件经验总结

锚杆支护的作用机理和适用条件经验总结要】众所周知，由于杆支护方式具有其独特的优越性，矿井支护中经常用到杆支护方式。本文简要地介绍了杆支护的优越性、杆支护的作用机理，以及杆的类型、结构和适用条件。关键词】杆；支护 1 引言喷支护跟棚子和石材支架支护等相比较，具有明显的优越性。棚子和石材支架是在巷道岩的外部对岩石进行支撑，它只是被动地承受岩产生的压力和防止破碎的岩石落。而杆支护则是通过入岩内部的杆，改变岩本身的力学状态，在巷道周形成一个整体而又稳定的岩石带，利用杆与岩共同作用，达到维护巷道稳定的目的。它是一种积极防御的支护方法，是矿山支护技术的重大变革。实践证明，杆不但支护效果好，且用料省，其用钢量仅为U形钢支架的1/12～1/15。另外，施工简单，有利于机械化操作，施工速度快。但是杆不能封闭岩，以防止岩风化；不能防止各杆之间裂隙岩石的剥落，因此，在岩不稳定情况下，往往需配合其他支护措施，如喷水泥砂浆、挂金属网、喷射混凝土等通常称为喷支护或喷网联合支护。随着高产高效矿井建设的加快、采准巷道大量应用杆支护技术、施工速度大大提高。 2 杆支护的作用原理杆维护巷道的作用机理尚在探讨中，目前主要有以下几种理论。 1）加固拱作用对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状岩，如果及时用杆加

固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度，在岩周边一定厚度的范内形成一个不仅能维持自身稳定、而且能阻止其上部岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。通过光弹性试验，证实了加固拱的形成。在弹性体上安装具有预张力的杆后，在弹性体内便形成以头和紧固端为顶点的锥形体压缩区。挤压加固拱的形成关键在于对杆施加预张应力。由于杆预应力的作用，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聚力（粘结力），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。 2）悬吊作用悬吊作用是利用杆将软弱岩层或岩吊挂于上部坚固稳定的岩层上，由杆来承担其重量。 3）组合梁作用将平顶巷道的层状顶板看作是以巷道两帮为支点的叠合梁，在荷载作用下，层板的上下缘分别处在受压、受拉状态。但用杆将各层板紧固后，在荷载作用下，各层之间基本上不发生离层、错动，就如同一块板的变曲，大大提高了板系的抗弯强度。在层状顶板中安设杆后，各岩层由迭合梁变为组合梁，从而提高了顶板岩层的承载能力；杆本身也起着抗剪销钉的作用，有效地阻止了岩层的层间错动。 4）岩补强作用巷道岩深部的岩石处于三向受压状态。靠近巷道周边的岩石则处于二向受力状态，故易于破坏而丧失稳定性。巷道周安设杆后，相当于岩

锚杆支护资料

第一章巷道分类和巷道支护、锚杆支护理论第一节理论依据一、锚喷锚网支护理论基础主动支护：新奥法二、巷道矿压理论冒落拱理论松动圈理论地应力理论三、悬吊理论(硬岩) 组合拱理论（软弱岩层）组合梁理论（软弱岩层）四、单个锚杆、单个锚索支护理论三力匹配：粘锚力破断力托锚力三径匹配：钻孔孔径锚固药卷直径锚杆直径五、锚杆、锚索共同支护顶板变形匹配：锚杆变形，延伸率15%，锚索变形，延伸率3%。锚杆托盘与顶板岩性匹配：硬岩，锚杆托盘小，厚些；软岩，锚杆托盘面积加大，薄些；煤，加木托盘，加大支护托锚面积。锚杆药卷匹配：顶部和外部分别为超快和中速或是快速和慢速，同时要考虑搅拌、凝固时

间匹配。第二节理论解析一、新奥法现场监测设计法，新奥法起源于奥地利。新奥法（NATM）是新奥地利隧道施工法的简称。由奥地利学者拉布谢雅茨教授总结前人在隧道方面大量实践经验后于1964年提出。它不是单纯的施工方法，也不是单纯的设计方法，而是充分利用和调动围岩强度与自身承载能力，按围岩和支护共同作用原理制定的一套完整的地下工程设计、施工、支护、监测的新概念。按新奥法的基本原则制定的施工方法和支护措施，能有效的适应和控制地下工程的围岩变形，有效的防止围岩的松动和冒落，提高地下工程的施工质量，取得较好的技术经济效益。因此，自问世以来，很快在国际上受到重视，在世界多国得到推广。新奥法是煤矿支护方面变革的理论基础。煤矿锚喷、锚杆支护，即主动支护的理论依据是新奥法。新奥法的基本原则是：㈠、保持和调动围岩的强度，充分利用围岩自身的承载能力。传统的观点是将地下工程周围的掩体仅仅看作是传递和产生荷载的介质，因而地下工程的稳定性主要取决于支护的承载能力。新奥法的基本观点是将地下工程的围岩不仅看做是传递和承受载荷的介质，而是看作是与支护结构构成的统一的、相互作用、相互支持的共同承载体，控制并允许有限制的围岩变形，从设计到施工都要求最大限度地保持围岩的原有强度，发挥围岩自身的承载能力。㈡、运用围岩—支护共同作用原理，岩体的动态性质和岩体蠕变发展规律，提出两次支护理论。㈢、把监测作为必要手段，始终监测围岩位移和支护受力状态。新奥法强调在地下工程施工过程中，应进行系统的监测和现场观察，掌握围岩活动特性及其安全程度，再以多种量测数据为基础，及时调整支护设

锚杆的分类与安装及锚杆支护作用机理

矿用螺纹钢锚杆性能达到国际先进水平，具有结构合理、锚杆全螺纹全长等强度，比同规格锚杆的承载能力提高40%；扩大了锚杆使用范围，可实现端锚、加长锚和全锚；操作简便，价格低等优点，广泛用于煤矿、铁路、水电等工程各类巷道支护。矿用螺纹钢锚杆，应用于矿井巷道及地下工程围岩支护，可保证矿井巷道及地下工程围岩的稳定。其结构特征：杆体全长均有轧制的连续螺纹，全长等强度；紧固端设有预应力垫片和球头形螺母。它优于圆钢加工的锚杆，优点是：１、锚固端和紧固端不需机加工；２、全长等强度，材料利用率高；３、锚固力大；４、设有预应力垫片，易于控制安装质量；５、安装速度快等。是一种节料、省工、等强度的新型锚杆，有广阔的推广应用前景。我厂主要以下产品：16#矿用螺纹钢锚杆、18#矿用螺纹钢锚杆、20#矿用螺纹钢锚杆、22#矿用螺纹钢锚杆矿用螺纹钢锚杆的材质20MnSi 强度屈服强度(MPa) 抗拉强度(MPa) 延伸率(%) 屈服载荷(KN) 抗拉载荷(KN) Kg/m 规格φ16 ≧345 ≧510 ≧25 ≧69 ≧100 1.6 φ18 ≧345 ≧510 ≧25 ≧87 ≧126 2.0 φ20 ≧345 ≧510 ≧25 ≧108 ≧156 2.5 φ22 ≧345 ≧510 ≧25 ≧131 ≧189 3.0 锚杆的分类与安装及锚杆支护作用机理 https://www.360docs.net/doc/4e16835625.html, 2010-08-12 09:46:12 互联网 1.锚杆支护作用机理锚杆支护的作用机理有加固拱作用、悬吊作用、组合梁作用、围岩补强作用和减小跨度作用等，如图5—3所示。(风险世界网https://www.360docs.net/doc/4e16835625.html, 专业研究安全风险管理,安全员的门户网站!) (1)悬吊作用在层状岩层中，锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上部稳固的岩层上。锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量。 (2)组合梁作用在没有稳固岩层的薄层状岩层中，通过锚杆的预拉应力，将视为组合梁的各薄岩层挤紧，提高其自承能力。决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的预拉应力及杆体强度和岩层性质。

锚杆加固原理及方法

全粘结型锚杆加固山区公路边坡的原理和方法邓长平周长寿（江西省高等级公路管理局南昌 330046）摘要：全粘结型锚杆能提高边坡岩土体的整体强度和刚度、抑制岩土体沉陷和加固局部不稳定块体，文章从这3个方面论述其作用机理，并举例说明其在山区高等级公路边坡支护中的广泛应用与实际效果。关键词：道路工程；全粘结型锚杆；加固；作用机理； 0 前言伴随着我国山区高等级公路的大量兴建，经常发生在施工期、营运期的公路边坡病害成为困扰公路建设、设计、监理和施工单位的最棘手问题，同时也成为岩土工程界的探讨热点。有的公路边坡在施工期间几经变更，数次削坡，反复治理，仍然不能从根本上消除安全隐患。这种情况的出现至少反映了两个问题：其一，岩土边坡治理是一个相当复杂的过程；其二，岩土工程师没有掌握足够有效的地质数据从而导致选取的治理措施有失偏颇。 1 传统的边坡防治技术传统的边坡防治措施在治理工程地质条件复杂的山区边坡时总会暴露或多或少的局限性。护面墙主要适用于土质边坡的小型滑塌和水土流失的防治；挡土墙对于加固高度不超过10m的人工边坡通常十分有效，它在地质条件较为复杂的自然边坡面前的作用将大大减弱；抗滑桩仅适用于主滑方向和滑床面已知的边坡防护，并且要求岩土工程师准确掌握滑坡体不同部位岩土的物理力学性质和抗剪强度指标，然而原状岩土试样的选取并非易事，这将严格制约抗滑桩的应用范畴。总之，传统的被动型支挡技术已经受到越来越多的挑战。 2 边坡治理新技术由于被动型的边坡支挡技术在治理工程地质条件相对复杂的边坡时常常效果不佳，因此探索和发现新型的边坡治理措施成为岩土工程师们刻不容缓的职责。最终，挂网锚喷技术，预应力锚索支护技术和全粘结型锚杆技术等主动型的边坡治理措施应运而生。挂网锚喷技术是一种基于铁路隧道施工“新奥法”（the New Austrian Tunelling method）原理而移植到公路边坡防护体系中来的，它对于加固表层风化破碎的硬质岩石边坡非常有效，观测资料和原位试验结果表收稿日期：2005-03-10 明它同样可以应用到许多软岩质边坡和土质边坡中，其有效影响深度可达到3m。预应力锚索可以有效地改善边坡岩土体的力学指标，同时利用预加应力提高滑动面的法向应力，进而提高抗滑力，改善剪应力的分布状况，其最大加固深度可达30m。全粘结型锚杆类似于预应力锚索的工作原理，它可以抑制地表10m 范围内的浅层滑坡和崩塌，这种地表锚杆与砂浆共同组成锚固体，锚固作用是通过锚杆与砂浆之间的握裹力，砂浆与岩土体之间的摩擦力来实现的，这可以从加固时的施工过程和施工完成后砂浆与锚杆共同发挥作用两个阶段来认识，前者的主要功能在于提高岩土体的整体强度和刚度（c，值），后者在于增强岩土体的摩擦阻力和抑制岩土体的沉陷滑移[1]。 3 全粘结型锚杆加固边坡的作用机理分析 3.1提高岩土体整体强度和刚度的作用机理与量化分析首先往锚杆孔中灌注砂浆，砂浆压力使部分浆液以一定的扩散半径顺着岩土体节理裂隙或孔隙渗透扩散，布置合理的锚杆孔距将使注浆扩散范围相互重叠，形成网状胶结体，从而大大提高岩土体的强度和刚度，即岩土体的抗压强度，内摩擦角，凝聚力有较大的提高，锚杆布置间距应保证在注浆扩散半径范围的两倍之内，从而确保理想的加固效果。锚杆平面布置如图1所示： 28

国内外锚杆支护的现状

国内外锚杆应用的现状与发展摘要:综述了国内外锚杆应用的现状,总结了锚杆支护技术存在的主要问题,并指出了锚杆支护的发展趋势,其应用范围和地位将会随着其技术水平的提高而不断地扩大和发展。关键字：锚固；现状与发展；应用前言：岩土锚固技术是近代岩土工程领域中的一个重要分支. 锚固技术,国内习惯统称为锚杆支护技术,国外一般称锚固技术或锚杆加固技术.它是一种结构简单的主动支护,它能最大限度地保持围岩的完整性、稳定性,能有效地控制围岩变形、位移和裂缝的发展,充分发挥围岩自身的支撑作用,把围岩从荷载变为承载体,变被动支护为主动支护,且具有运输施工方便、效率高,有利于加快施工进度,且施工成本低、支护效果好、施工噪音小等优点. 自1872 年英国北威尔士露天页岩矿首次应用锚杆加固边坡及1912 年德国谢列兹矿最先在井下巷道采用锚固技术以来,锚固技术至今已有100 多年的发展历史. 锚固技术作为一种技术经济优越的技术手段,越来越广泛地应用于各个工程领域,目前不仅广泛应用于世界主要产煤国家,而且也推广应用于冶金、水利水电、铁路公路、军工及建筑等工程之中,伴随着“21 世纪- 地下工程的世纪”的来临,可以预见,该技术必将得到更广泛深入的研究和推广应用。 1锚杆锚固的特点锚杆支护是一种安全、经济的支护方式,它是以锚杆为主体的支护结构的总称,它包括锚杆、锚喷、锚喷网等支护形式。其技术就是在土层中斜向成孔,埋入锚杆后灌注水泥(或水泥砂浆) ,依赖锚固体与土之间的摩擦力,拉杆与锚固体的握裹力以及拉杆强度共同作用来承受作用于支护结构上的荷载。锚杆支护以其结构简单、施工方便、成本低和对工程适应性强等特点,在土木工程(包括采矿工程) 中得到了广泛应用。锚杆锚固是在地层中,通过锚杆将结构物与地层紧紧连锁在一起,依赖锚杆与周围地层的抗剪强度传递结构物的拉力,使地层自身得到加固,达到保持结构物和岩体稳定的目的. 与传统的支护方式相比较,锚杆锚固技术有其自身的鲜明特点: 1. 1 支护效果好

锚杆支护原理

锚杆支护作用原理、基本规范和质量要求讲课目的：通过本次讲课，带动管理人员及锚杆支护工认真钻研锚杆支护理论，与实践相结合，提升掘开工作面锚杆支护规范化操作，达到安全、经济支护巷道顶板的目的。讲课内容：分两大部分：（1）锚杆支护原理；（2）锚杆支护基本规范和质量要求一、锚杆支护作用原理 1、悬吊作用：锚杆将软弱的直接顶板吊挂于比较稳定的坚固岩层上；或用锚杆将因巷道开挖而引起松动的岩块连结在松动区外的完整坚固的岩体上，使松动岩块不致冒落。 2、组合梁作用：锚杆将层状岩体各层间连结并紧固，锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，提高了岩层的整体抗弯能力。 3、挤压加固拱作用：在预应力作用下，每根锚杆周围形成一个近似于锥形体的压缩区，多根锚杆共同作用锥形体压缩区彼此重叠便在围岩中形成连续压缩带，起到保持自身稳定、承受地压，阻止上部围岩的松动和变形。提高预紧力，增强节理裂隙面或岩块的摩阻力，降低岩块转动和滑移，增大了岩体的粘结力，提高了破碎岩体的强度。三种作用相互补充综合起作用，在不同的地质条件下某种作用更为明显。二、锚杆锚索操作基本规范 1、水泥（帮）锚杆操作基本规范（1）药卷规格：36*220mm，凝结时间为初凝2min，终凝3min。

（2）浸泡要求：专用容器、洁净水、时间60s（以中心有0.5--0.7mm干心为佳）。（3）锚杆锚固：将浸泡好的锚固剂送入眼底，用四磅手锤将锚杆打入眼底，25min后上垫片、螺母，初锚力设计为90N.M。 2、树脂锚杆（顶锚）基本规范（1）锚固剂配套使用Z2388及K2340（顶端）树脂锚固剂各一卷。（2）搅拌时间为cK10-15s、K型15-20s、Z型30-35s。要求速度均匀，固化时间为1min。（3）上垫片时间：锚固剂锚固后5min，垫片必须紧贴顶板岩面。（4）初锚力要求：顶锚180N.M。（5）使用前检查锚固剂颜色和手感柔软程度、柔软为好。如发现结块、发硬、破裂、变质等异常现象严禁使用。（6）锚杆尾部套上搅拌连接装置，用锚杆杆体将锚固剂送入孔度，然后用搅拌机具顺时针旋转随搅随推进，将杆体迅速推到孔底，搅拌后立即在孔口将杆体楔牢，防止固化前杆体位移。（7）树脂锚固剂应按一级易燃品管理，专人负责运输，搬运过程中要轻拿轻放，严禁碰撞、摔打、挤压，以防锚固剂破裂失效。（8）树脂锚固剂应在通风良好，无阳光、无淋水的专用防火仓库贮存，锚固剂应立式存放，以防内管破裂，贮存温度在4-25℃以下。 3、锚索操作基本规范（1）材料选择：钢绞线15.24*8000mm、钢板300*300*12、锚固剂Z2388、K2340（顶端）各两卷。（2）搅拌时间：1分30秒、固化时间（即卸连接器时间）5分钟、锁具