超前锚杆在软岩中的加固作用机理及其应用
锚杆的工作原理
锚杆的工作原理
锚杆是一种用于支护岩体的工程材料，广泛应用于地下工程、
矿山、隧道等领域。
它的工作原理主要是通过锚杆与岩体之间的摩
擦力和粘结力来增强岩体的稳定性，从而达到支护和加固的效果。
首先，锚杆的工作原理与岩体的力学性质有关。
在地下工程中，岩体受到地表荷载、地下水压力等外力的影响，容易发生破裂和变形。
而锚杆可以通过预应力技术，将岩体内部的应力分布重新调整，减少岩体的变形和破裂，提高岩体的承载能力和稳定性。
其次，锚杆的工作原理与锚固效应有关。
锚杆通过预埋在岩体
内部，并注浆形成锚固体系，使得锚杆与岩体之间形成摩擦力和粘
结力。
这些力可以有效地阻止岩体的位移和破坏，从而实现对岩体
的支护和加固。
此外，锚杆的工作原理还与锚杆的材料和施工工艺有关。
选择
合适的锚杆材料，如钢筋、玻璃钢等，以及合理的施工工艺，如孔
道钻进、注浆等，可以有效地提高锚杆的锚固效果和使用寿命，确
保岩体的稳定和安全。
总的来说，锚杆的工作原理是通过预应力技术、摩擦力和粘结力以及合理的材料和施工工艺，来增强岩体的稳定性，实现对岩体的支护和加固。
在地下工程和矿山隧道等工程中，锚杆发挥着重要的作用，为工程的安全和稳定提供了可靠的保障。
软弱围岩隧道超前预支护技术应用体系分析
软弱围岩隧道超前预支护技术应用体系分析为了满足我国基础工程建设的需要，进行隧道应用工程体系的健全是必要的。
在文章中，作者针对软弱围岩隧道工程，进行超前预支护技术的应用，从而保证隧道工作体系的健全。
在实际工作中，隧道工程也是比较复杂的工作，隧道进行软岩地带的穿过，必然会影响到工程的掘进工作。
如果不能处理好这个环节，就容易出现工作上的麻烦，严重的会出现重大安全事故。
为了满足实际工作的需要，需要优化软弱围岩隧道超前预支护技术。
标签：软弱围岩；坍塌；力学特性；预支护；软岩工程前言在我们的实际工作中，影响软弱围岩隧道有效施工的因素是非常多的，除了常见的管理、设备、人员应用因素，还有重要的工作技术，比如超前预支护技术。
为了满足实际工程的需要，文章进行软岩特性的分析，更好的进行当下软岩隧道超前预支护方法的优化，实现施工工艺及其施工环境的结合，以满足隧道工程的需要。
1 超前锚杆加固应用法的分析1.1 在隧道工程实践中，隧道进行软岩的通过经常会遇到问题比较常见的问题是进行哪种掘进方法的应用，进行哪种支护结构的应用。
一般来说，普通软岩在较大埋深时，其受到的整体压力比较大，特别是其侧压力，加上隧道本身的强度又不是足够强，就需要进行合理化的处理，进行隧道坍塌情况的控制，保证资金的节约，从而避免其出现变形的加大，进而影响了施工工期的控制。
在这种情况下，也会出现冒险抢工的情况，其不利于人身安全性的控制。
在这种情况下，即使工程竣工进行运营，也会出现软岩的膨胀力不合理的释放，从而导致隧道底板的上鼓情况，进而导致其隧道变形，从而导致行车过程的中断，进而出现巨大的经济损失情况。
为了实现上述工作环节的优化，隧道人员需要进行精心研究，针对过往的经验，進行工程解决措施的应用，进行工程情况的结合，保证隧道加固工作的良好开展。
在隧道加固工程研究中，进行软岩工程力学特性的分析是必要的，由于隧道的塑性变形情况，工程很难实现善始善终。
这与软岩的自身性质相关，软岩的结构及其物质成分都深深影响了软岩工程的工作，因为上述情况，如果不能进行工程力学特性的控制，就很可能导致隧道应用过程中的麻烦。
浅析锚索在软岩巷道中的应用
浅析锚索在软岩巷道中的应用摘要：预应力锚索施工简便、灵活，工期短、费用低，可以和多种支护形式相结合，支护效果较理想，尤其对困难条件下的巷道加固更具优越性。
选用预应力锚索进行加固，能够成功地解决支护难题，收到了较好的支护效果和明显的经济效益。
关键词：锚索支护、预应力锚索软岩巷道支护是长期困扰煤炭工业发展的关键技术问题之一，目前已引起岩石力学及采矿工程界的普遍关注。
几十年来许多矿井的开发和建设都遇到软岩巷道支护技术这个难关的严重障碍，如沈阳前屯、淮南、淮北等矿区。
多年来，许多科研机构的专家、学者都曾作过不懈努力，国家并组织科技攻关。
为此软岩工程支护技术取得了长足的进展。
但随着我国褐煤田的大量开发，很多处于软岩条件下的矿井投入了生产，再加上现有矿井采深的不断加大，都促使软岩巷道支护技术问题日趋突出。
因此，全面总结我国软岩支护技术、进一步发展软岩分站提出的适合我国国情的“综合治理，联合支护，长期监控，因地制宜”的技术路线，使用行之有效的支护方法，必将会推动我国软岩支护技术的发展。
软岩是软弱、破碎、松散、膨胀、流变、强风化蚀变和高地应力的岩体统称。
我矿区煤质为褐煤，煤层及围岩属于白垩系下统大磨拐河组中部含煤岩段，岩层多为泥岩、细粒砂岩、粉砂质泥岩等，固结性较差，胶结性较差，较松散，遇水膨胀变松软。
地质构造较多，较复杂；开采深度大。
随着矿井的持续开采，软岩巷道支护技术问题日趋突出。
为了成功地解决支护难题，我矿采用了预应力锚索支护。
预应力锚索技术是在预应力钢筋混凝土基础上发展起来的一项岩土锚固技术，目前在岩土工程加固中得到了广泛的应用。
其实质是利用锚索预先对围岩施加主动压应力，限制围岩变形。
与一般锚杆相比，预应力锚索有两个明显的特点：一是锚索较长，可以穿过松动圈或破碎带到达深部稳定岩层；二是施加了较大的预应力，主动支护作用明显。
预应力锚索施工简便、灵活，工期短、费用低，可以和多种支护形式相结合，获得比较理想的支护效果，尤其对困难条件下的巷道加固更具优越性。
软岩地区悬索桥隧道式锚碇受力机理及应用研究
软岩地区悬索桥隧道式锚碇受力机理及应用研究软岩地区悬索桥隧道式锚碇受力机理及应用研究随着交通事业的不断发展，桥梁在连接城市和区域之间起到了至关重要的作用。
然而，软岩地区的复杂地质条件给桥梁建设带来了极大的挑战。
软岩地区的悬索桥隧道式锚碇是一种应对软岩地质条件的常用设计方法。
在本文中，我们将深入探讨软岩地区悬索桥隧道式锚碇的受力机理及其应用研究。
1. 悬索桥隧道式锚碇的概念及特点1.1 悬索桥隧道式锚碇的定义悬索桥隧道式锚碇是一种特殊的桥梁结构，其主要特点是支撑索从桥塔或其他支撑结构开始，在软岩地层中穿越并通过预应力锚碇固定在承载层中。
该设计旨在通过固定锚碇来平衡桥身的重力和荷载。
1.2 悬索桥隧道式锚碇的特点悬索桥隧道式锚碇相比传统的悬索桥具有以下特点：- 承载能力强：悬索桥隧道式锚碇通过锚碇系统将桥体固定在软岩地层中，增强了桥体的稳定性和承载能力。
- 适应性强：悬索桥隧道式锚碇可以适应不同地质条件下的桥梁设计，适用于软岩地区及其他复杂地质条件。
- 经济效益好：悬索桥隧道式锚碇具有较低的建设成本和较短的施工周期，能够实现高效、经济的桥梁建设。
2. 软岩地区悬索桥隧道式锚碇的受力机理2.1 锚碇受力机理的基本原理软岩地区悬索桥隧道式锚碇的受力机理通过以下几个方面来解释：- 锚碇系统通过预应力力量将桥体固定在承载层中，形成一个稳定的支撑结构。
- 桥体的重力和荷载通过锚碇传递到承载层，由软岩地层的强度来承载。
- 锚碇系统通过锚碇材料与软岩地层的摩擦力来抵抗横向力和地震力，确保桥梁的稳定性和安全性。
2.2 锚碇受力机理的应用研究软岩地区悬索桥隧道式锚碇的受力机理的应用研究主要包括以下几个方面：- 地质勘察和分析：对软岩地层的地质特征进行详细的勘察和分析，了解软岩地层的强度、岩性和稳定性，为桥梁设计提供依据。
- 模型试验和数值模拟：通过模型试验和数值模拟方法，研究锚碇系统在软岩地层中的受力特性，优化设计和施工方案。
超前锚杆预支护技术
一般钢管的间距多采用（2～2.5）倍管径。
可按长梁计算最大弯矩：计算载荷作为梁长度上的均布载荷并平均分摊在每根钢管。
钢棚架间距（常为1.0 m）作为铰接点的跨间距，插入岩体一端是固结点；
劳动力组织
6.2.3 小导管的施工技术
6.3 管棚式超前支护技术
管棚式超前支护适用范围 管棚式超前支护设计
管棚法：是沿开挖轮廓周线，钻设与隧道轴线平行的钻孔，而后插入不同直径的钢管，并向管内注浆，固结管周边的围岩，并在预定的范围内形成棚架的支护体系。
它的主要作用是：提高管周围岩的抗剪强度，先行支护围岩，把因开挖引起的松弛控制在最小范围之内，其效果可大致归纳如下： 梁效应：先行施设的管棚，以工作面和后方支撑为支点形成一个梁式结构，防止了围岩的松弛和崩塌。 加固围岩效果：钢管插入后，向管内注浆，加固了管周的围岩。
小导管的施工技术 小导管的加工制作 前端加工成圆锥形并封焊严实； 管身设若干溢浆孔，孔径Ф6～12 mm； 孔距20~30 cm，按梅花形排列； 后端1.0 m范围不设溢浆孔，管尾设一加固环，并要保持管身顺直。
6.2.3 小导管的施工技术
（2）小导管施工工艺 布孔。根据小导管施工设计和开挖断面的中线，拱顶外轮廓线中心高程和支距进行布孔放样，并以插钎为标记控制小导管的间距。 成孔。首先架设方向架，确定打孔方向、位置和仰角。然后依据不同地质条件，采用不同成孔设备打孔： 一般砂层可用Φ20 mm管以压力风吹孔； 粉细砂、亚粘土可采用风镐推进导管； 粘土层可采用煤电钻钻孔； 在土夹石、风化岩可使用液压或风枪打眼成孔。孔方向要求顺直，不得弯曲和塌孔等。
锚杆的作用原理
锚杆的作用原理1. 引言锚杆是一种常用于地质工程和土木工程中的支护材料，具有稳定和加固地下结构的作用。
本文将详细探讨锚杆的作用原理，包括锚杆的定义、分类、施工方法以及作用机制等。
2. 锚杆的定义锚杆是一种通过锚固在岩土中起到支护和加固作用的杆状材料。
它通常由钢筋、钢束或合成材料制成，具有较高的抗拉强度和抗剪强度。
3. 锚杆的分类根据锚杆的材料和结构形式，锚杆可以分为以下几种类型：3.1 钢筋锚杆钢筋锚杆是最常见的一种锚杆类型。
它由高强度的钢筋组成，通过锚固在岩土中起到支护和加固作用。
钢筋锚杆通常用于地下工程、隧道工程和岩土工程等领域。
3.2 钢束锚杆钢束锚杆是由多根钢丝绳或钢束组成的锚杆。
它具有较高的抗拉强度和抗剪强度，适用于需要较大锚固力的工程。
3.3 合成材料锚杆合成材料锚杆是一种使用合成材料制成的锚杆。
合成材料锚杆具有较轻的重量和良好的耐腐蚀性，适用于一些特殊环境下的工程。
4. 锚杆的施工方法锚杆的施工方法通常包括以下几个步骤：4.1 预处理在进行锚杆施工之前，需要进行预处理工作。
预处理包括清理施工现场、确定锚杆的布置方案以及进行必要的地质勘察。
4.2 钻孔钻孔是锚杆施工的关键步骤之一。
通过钻孔将锚杆固定在岩土中。
钻孔的直径和深度需要根据具体工程要求进行设计。
4.3 安装锚杆在钻孔完成后，需要将锚杆安装到孔内。
安装过程中需要注意控制锚杆的倾斜度和位置。
4.4 灌浆灌浆是为了增加锚杆与岩土之间的摩擦力和粘结力。
常用的灌浆材料包括水泥浆、环氧树脂浆等。
4.5 拉伸锚杆在灌浆完成后，需要对锚杆进行拉伸。
拉伸的目的是增加锚杆的锚固力，提高支护和加固效果。
5. 锚杆的作用机制锚杆的作用机制主要包括以下几个方面：5.1 抗拉作用锚杆通过与岩土之间的摩擦力和粘结力来抵抗拉力。
锚杆的抗拉作用可以有效地增加岩土的稳定性，防止岩土的破坏和变形。
5.2 加固作用锚杆通过与岩土之间的相互作用来增加岩土的强度和刚度。
超前锚杆指导书
超前锚杆施工作业指导书一、适用范围Ⅴ级及以下围岩，尤其在节理较发育及破碎带，呈块碎石状镶嵌结构。
二、超前锚杆的作用锚杆一端焊接于钢拱架上，一端插入掌子面前面的岩体中，形成一个简支受力体系，承担上部荷载。
三、超前锚杆施工顺序素喷砼封闭掌子面测量布孔钻孔清孔安设超前锚杆安设止浆塞注浆开挖四、注浆锚杆施工工艺流程注浆锚杆施工工艺流程图五、施工人员机具配备㈠施工人员配备（每班）1、钻眼、安装：6人2、拌制浆液：1人3、注浆机司机：1人4、注浆：2人5、电焊：1人㈡施工机具配备1、YT-28风枪：5台2、注浆泵：1台3、电焊机：1台六、施工参数1、超前锚杆规格：3.5m长，Ф25中空注浆锚杆。
2、超前锚杆沿隧道开挖轮廓线布置，外插角10°～15°，环向间距40cm，纵向间距2m，间隔两排搭接，搭接长度大于1m。
3、注浆：水泥浆水灰比为0.5～1.0。
七、超前锚杆施工技术措施1、超前锚杆施工前先喷射砼5cm封闭掌子面。
2、钻孔时每循环间隔2m，倾角10。
～15。
3、钻孔完成后应用高压风清孔，以防止拔出钻杆时孔内掉石堵塞钻孔造成超前锚杆无法安装。
4、超前锚杆安设完成后与钢拱架焊接成整体。
八、超前锚杆施工工艺要点采用凿岩机钻孔，钻进至设计深度后，高压风清孔；检查锚杆孔中是否有异物堵塞；若有，应清除干净后，再将锚杆插入孔内，锚杆外露孔口长度满足安装止浆塞；将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口10cm左右。
锚杆注浆：检查注浆泵及其零件是否齐备和正常，熟悉有关泵的操作程序。
用水或风检查孔体是否畅通，孔口返水或风即可。
迅速将锚杆和注浆管及泵用快速接头连接好。
配制浆液,使水灰比、和易性符合设计和规范要求。
开动泵注浆，整个过程应连续不停顿，一次完成。
锚杆斜向安装：锚杆头朝下安装时采用正循环注浆工艺，锚杆头朝上安装时采用反循环注浆工艺。
注浆饱满后密封排气孔。
当完成一根锚杆注浆后，应迅速卸下注浆软管并安装至另一根锚杆，进行注浆。
锚网索支护技术在软泥岩巷道支护中的应用
锚网索支护技术在软泥岩巷道支护中的应用摘要：深井大倾角泥岩巷是地压大围岩变形剧烈的一类极难维护的巷道。
分析该类巷道围岩的层状赋存特点及软弱破碎条件, 提出锚杆锚索联合支护以提高巷道围岩的自承能力,减小围岩的变形的支护原理, 并研究了合理的锚杆支护技术和帮顶锚固方式, 包括顶板锚联网索支护、两帮全螺纹等强锚杆支护与临时支护技术。
关键词：深井;软岩巷道;锚杆锚索;原理；工艺深井大倾角泥岩巷围岩为非均质层状赋存, 在高地应力作用下表现为强烈的两帮移近和片帮, 同时在高压情况下，顶板管理难度加大，易掉顶，两帮与顶板较一般软岩巷道破坏更加严重, 同时层状顶板易发生离层冒落, 因此该类巷道不仅在采掘影响期间围岩急剧变形, 而且在应力分布趋向稳定后仍保持快速流变, 围岩累计变形量常以米计, 巷道维护十分困难。
1深井大倾角泥岩支护的方式分析非封闭式支架对顶板冒落的安全防范性能较好, 为目前的主要支护形式, 但由于支护阻力普遍较低, 且常常不能及时起作用, 不仅巷道支护成本高, 而且维护周期短、效果差。
单一的端部锚固锚杆支护, 在松软围岩中锚固力低, 锚固质量不可靠, 锚杆支护阻力不够, 不仅支护效果不好, 而且可能发生顶板垮落, 给安全生产带来隐患,因此极少采用。
锚杆、网、锚索的联合支护是把锚杆、锚索支护材料埋入岩层内,使锚杆、锚索与围岩紧密结合在一起,提高巷道围岩的自承能力,减小围岩的变形,从而达到巷道稳定的目的，特别适合软岩巷道。
2深井大倾角泥岩巷支护原理2.1锚杆支护的作用机理有悬吊作用、组合梁作用、加固拱作用、围岩补强作用和减小跨度作用等。
(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。
6 超前锚杆预支护技术 PPT课件
6.2.3 小导管的施工技术
❖ （3）小导管注浆设计 2）注浆参数的确定
❖ 注浆扩散半径：可根据导管密度和现场地质条件试验确定。一 般应考虑注浆范围相互重叠为原则。小导管间距按下式计算
L0 1.5 ~ 1.7Rk
❖ 注浆量的计算：单根导管浆液注入量可按下式估算
QL Rk2L
为简化计算，将 α和β的乘积假定为 1，则上式可简化为
6.1.2 超前支护原理
❖ 围岩的破坏是有时间过程的，其原因包括开挖的端头效应和时间效应： （1）端头效应。荷载并非同时全部地施加在端头附近的围岩上的， 只有随开挖向前推进到超出端头影响区以后，应力才被全部施加， 端头的夹持作用也失去。因此，许多开挖工程常常是在开挖后的一 段时间里会发生破坏性事故。 （2）时间效应。岩土的蠕变特性说明，围岩存在一个对应于某段时 间的长期强度，当应力超过此强度值时，则围岩在到达此时间后就 会发生破坏。 ❖ 无限长时间的长时强度约为瞬时强度的70%。应力越高，破坏的 时间越短；因此，当围岩应力低于瞬时强度，而高于长时强度时， 就会在某个时间里发生破坏（如果不支护）。
6.2.3 小导管的施工技术
❖ （2）小导管施工工艺
布孔。根据小导管施工设计和开挖断面的中线，拱顶外轮廓线 中心高程和支距进行布孔放样，并以插钎为标记控制小导管的 间距。
成孔。首先架设方向架，确定打孔方向、位置和仰角。然后依 据不同地质条件，采用不同成孔设备打孔： ❖一般砂层可用Φ20 mm管以压力风吹孔； ❖粉细砂、亚粘土可采用风镐推进导管； ❖粘土层可采用煤电钻钻孔； ❖在土夹石、风化岩可使用液压或风枪打眼成孔。孔方向要 求顺直，不得弯曲和塌孔等。
锚杆支护的作用原理,
锚杆支护的作用原理,
悬吊作用原理：
锚杆支护通过锚杆将软弱、松动、不稳定的岩土体悬吊于稳定的岩土体中，以防止其离层滑落。
这种作用在地下工程锚固工程中，表现尤为突出。
起悬吊作用的锚杆，主要是提供足够拉力，用以克服滑落岩土体的重力或下滑力，来维持工程稳定。
组合梁作用原理：
这种原理是把薄层状岩体看成一种梁（简支梁），在没有锚固前，它们只是简单地叠合在一起。
由于层间抗剪力不足，在荷载作用下，单个梁均产生各自的弯曲变形，上下缘分别处于受压合受拉状态。
锚杆支护后，相当于用螺栓将它们紧固成组合梁，各层板便相互挤压层间摩擦阻力大为增加，内应力和绕度大为减少，于是增加了组合梁的抗弯强度。
挤压加固作用原理：
兰格通过光弹试验证实了锚杆的挤压加固作用，当在弹性体上安装具有预应力的锚杆时，发现弹性体内形成以锚杆两头为定点的锥形压缩带，若将锚杆以适当的间距排列，使相邻锚杆的锥形体压缩区相互重叠，便形成了一定厚度的连续压缩带。
围岩强度强化理论：
通过实验室相似材料模拟试验和理论分析，深化了锚杆支护的作用原理：可认为锚杆支护作用实质就是改善锚固区岩体力学参数，强化锚固区围岩强度，特别是强化围岩破裂后的强度，从而保持地下工程的围岩稳定。
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文章编号:1004—5716(2004)12—0073—02中图分类号:TD353.6 文献标识码
:B
・石油与矿业工程・
超前锚杆在软岩中的加固作用机理及其应用
沈景钊
1,荣传新2
(1.淮南国能矿业工程公司,安徽淮南232001;2.中国科学技术大学力学与机械工程系,安徽合肥230027)
摘 要:介绍了矿山井巷工程穿过松软的岩层、煤、断层及其破碎带时采用超前锚杆做临时支护的加固作用机理、施工
工艺、施工方法及应用情况,实践证明该技术具有工艺简单、操作简便、安全可靠、经济合理和适用性强等优点。
关键词:软岩;超前锚杆;护顶技术;节理
在矿山井巷开凿施工中,经常要穿过松软的岩层、煤、断层及其破碎带,易发生掉顶、片帮等现象,给工程质量及施工进度带来影响,也给安全带来隐患。所以,应积极主动地采取措施,防止掉顶、片帮发生。常用的方法有:撞楔法、锚喷网法、超前导硐边刷边支护法、穿梁护顶法、人工假顶法等。以上几种方法均存在劳动强度大、材料消费多、施工工艺复杂等问题。超前锚杆护顶技术是利用锚杆对软弱破碎岩体的加固作用,可有效地防止顶板岩石的掉落;并且该方法施工方便快捷,极大地提高了施工进度。另外锚杆可重复使用,节约材料,降低成本。但是,影响锚杆支护效果的因素很多,锚杆对软弱破碎岩石的加固机理非常复杂。为此,国内外很多学者对锚杆的加固机理进行了大量的实验研究和理论探讨,从而大大地推动锚杆支护在岩体工程中的应用。软弱破碎岩体中存在的大量节理严重削弱了岩体强度,降低了岩体的弹性模量。在受到外力作用时,岩体中节理的变形是主要的,岩体强度主要受节理强度的控制。因此,要分析锚杆在软弱破碎岩体中的加固效果,就应分析锚杆对节理的加固作用。1 超前锚杆的加固作用机理软弱破碎岩体的变形和强度主要受节理的影响和控制,锚杆对节理岩体的加固作用主要表现在提高节理变形能力和抗剪强度两个方面。定义加固效果指标λ=1-ττs,τ为软弱破碎岩体中节理本身的抗剪强度,τs为锚杆加固后节理的抗剪强度;η为锚杆横截面与含单根锚杆节理面的面积比。大量的实验研究表明,锚杆对软弱破碎岩体的加固效果与锚杆的安装角度(锚杆倾角)θ和η有关[1,2]。图1为节理的加固效果指标λ和锚杆安装角θ之间的关系,由图1可见,锚杆用于节理加固时存在锚杆最佳安装角问题,最佳安装角使锚杆的加固作用得到最大限度的发挥,煤层和断层破碎带中锚杆的最佳安装角为18°～22°之间。表1为参数η与加固效果指标λ的关系,从表1可以看出,参数η对锚杆加固效果的影响非常明显,节理的加固效果指标λ随着参数η的增大而增加,这意味着增加锚杆密度能大大提高节理抗剪强度,在煤层和断层破碎带中超前锚杆间距一般为200～400mm。 超前锚杆在软弱破碎岩体中布置如图2所示,锚杆材料一般选用25～30mm的圆钢制作,杆体长度应根据棚距和每循环
的进度而定,可用下式估算
:
图1 锚杆倾角与加固效果指标的关系
表1参数η与加固效果指标的关系
[1]
η
1/5001/10001/15001/20001/2500
λ
(%)
40.625.818.914.912.3
L=L
1+L2+L3
式中:L———超前锚杆长度
,m;
L1———循环进度,m,一般每循环按两棚计算,即L1=2a,a
为棚距
,m;
L
2
———杆体外露长度,m,一般为0.1～
0.2m;
L
3
———杆体留在循环进度外岩体中的长度,m,一般≥0.4m。
2
工艺流程及施工方法
2.1
工艺流程
打超前锚杆眼→扫眼→拆卸后面的超前锚杆→安装超前锚
杆→打迎头炮眼→爆破、出矸→架棚→进行下一循环。
2.2
施工方法
(1)
超前锚杆沿棚梁外边布置,间距为200～400mm,如果岩
(煤)层较松软破碎,间距为200mm左右,如果岩(煤)
成块状,间
总第103期2004年第12期 西部探矿工程
WEST-CHINAEXPLORATIONENGINEERING seriesNo.103Dec.2004
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距增大至400mm左右。
图2 超前锚杆护顶示意图
1—超前锚杆;2—U
钢支架
(2)要有足够的数量,其数量的多少视棚梁长度和锚杆排列
的间距而定,加工时,一般不少于两组,以便交替使用。
(3)
操作使用机具有:风钻、大锤、手拉葫芦、钢丝绳等。用风
钻打眼,用大锤将锚杆缓缓砸进眼孔内,锚杆安装完毕。
(4)
将后排锚杆用钢丝绳拴在锚杆的尾钩上,用手拉葫芦将
锚杆拔出。如果迎头使用扒矸机,则可将扒斗摘下,用扒矸机钢
丝绳挂在锚杆的尾钩上,开启扒矸机,将锚杆缓缓拉出。
3
质量要求及注意事项
(1)超前锚杆打进岩(煤)
层中的杆体要有足够的长度,以便
建立支点起到托梁作用。爆破后,留在岩(煤)层中的长度应
≥400mm,否则,将失去超前锚杆的护顶作用。
(2)
打眼时,紧贴棚梁与巷道倾角应保持在18°～22°之间;同
一断面的超前锚杆尽量平行,并在同一弧面上或平面上,使其受
力均衡,避免因受力不均造成锚杆损坏而失去护顶作用;打眼的
深度,要保证锚杆杆体打入岩层中的长度。
(3)
眼打好后,用压风扫眼,吹尽眼内的岩粉、煤屑等杂物,然
后安装锚杆。
(4)
拆卸锚杆前,务必使支架的顶部充填密实,以防锚杆拆卸
后发生掉顶,造成失锚或砸坏支架。
(5)
拆卸后的超前锚杆如有弯曲变形,必须进行调直修复后
再用。
4
应用情况及效果
该超前锚杆护顶技术主要适用于架棚巷道的施工,由于超
前锚杆超前于掘进工作面,对围岩形成超前支护层,能有效防止
掉顶或冒顶事故的发生,增加施工安全可靠性,提高施工进度,具
有良好的经济效益和社会效益,特别是在煤层巷道和过断层破
碎带施工时更能体会出该技术的优越性。采用该技术取得了良
好的经济效益和社会效益。
(1)
张集矿1111轨道顺槽和1113轨道联巷,因岩石稳定性
差,架29U型钢棚支护,施工中采用超前锚杆护顶,施工800多
米,平均月进度120m左右,施工过程中未发生掉顶或冒顶。
(2)
谢桥矿1132下顺槽,煤层厚度5～7m,直接顶及伪顶是
2m厚的泥岩,架29U钢棚支护,巷高3.6m,
沿煤层底板掘进。
未使用超前锚杆前,经常发生掉顶现象,2000年10月因两起掉
顶事故,砸坏支架11架,造成返修。11月起开始使用超前锚杆
,
未发生掉顶现象,工程进度也由10月份的76m提高到100m以
上。
(3)
潘二矿西四煤仓溜煤道及潘一矿-530m东三轨道大巷
,
穿过F22及F5断层,其中F22断层落差10m,F5断层落差20～
80m,因受断层影响,围岩应力集中,且松散破碎,并伴有淋水,
施
工中采用超前护顶技术,安全顺利通过了断层。
参考文献
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ApplicationandReinforcementoftheFixingBolt
BeforeDiggingRoadwayinSoftRock
SHENJing2zhao1,RONGChuan2xin
2
(
1
.HuainanStateEnergyMiningEngineeringCompany,HuainanAnhui
232001,China;2
.DepartmentofModernMechanics,UniversityofSci
2
enceandTechnologyofChina,HefeiAnhui230027,China.
)
Abstract:Inthepapertheauthormostlyintroducedthemechanismofthefix
2
ingboltbeforediggingroadwayinsoftrock,andthecraftworkandmethods
ofconstruction,anditsapplication.Thevirtuesareprovedinpracticethat
thecraftworkandoperationofthismethodareverysimple.Theapplicability
ofthemethodiswide.
Keywords:softrock;fixingboltbeforediggingroadway;technologyofpro
2
tectingthepeakofroadway;joint.
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西 部 探 矿 工 程 Dec.2004No.12