国内外锚杆应用的现状与发展
煤矿巷道锚杆支护技术的发展与现状
煤矿巷道锚杆支护技术的发展与现状【摘要】本文着重介绍了锚杆支护成套技术，包括地质力学测试、锚杆支护设计、支护材料、施工机具与工艺、工程质量检测及矿压监测、特殊地质条件支护技术等。
实践表明：锚杆支护已经成为我国煤矿巷道首选的、安全高效的主要支护方式，显著提高了巷道支护效果，保证了采煤工作面的安全、快速推进，促进了煤炭产量的大幅度增长。
【关键词】煤矿；巷道支护；锚杆支护我国煤矿锚杆支护技术经历了从低强度、高强度到高预应力、强力支护的发展过程。
目前，我国很多矿区煤巷锚杆支护率达到60%，有些矿区超过了90%，甚至达到100%。
我国煤矿已经形成了有中国特色的煤巷锚杆支护成套技术体系，锚杆支护已经成为煤矿巷道首选的、安全高效的主要支护方式。
1 锚杆支护理论的发展目前的锚杆支护理论归纳起来有3种模式：被动地悬吊破坏或潜在破坏范围的煤岩体；在锚固区内形成某种结构（梁、层、拱、壳等）；改善锚固区围岩力学性能与应力状态，控制围岩变形与破坏。
通过不断深入的研究发现，锚杆支护的本质作用以第3种模式为主。
同时，借鉴美国煤矿锚杆支护理论与实践经验，发现巷道开挖后立即支护，并施加足够高的安装力，即锚杆预应力，提高锚固体的刚度非常重要。
根据锚杆受力大小来分型，可将锚杆受力模型分成5级，即从锚杆预应力很低，支护不明显到高预应力、强力支护之间划分出五个档次，根据对锚杆受力变化特征的分析，得出锚杆支护围岩响应曲线，如图2所示，曲线1～5分别5级受力模型相对应。
曲线5对应的高预应力、强力锚杆支护能有效控制围岩位移；曲线2锚杆破断之前围岩变形较小，锚杆破断后，围岩位移急剧增大；曲线3围岩发生较大位移后能趋于稳定；曲线4围岩发生较大位移后不能稳定，而且后期由于锚固力明显降低，围岩位移进一步加大，甚至失稳。
图1 锚杆支护围岩响应曲线根据上述分析，提出高预应力、强力支护理论。
（1）锚杆支护主要作用在于控制锚固区围岩的离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等扩容变形，将这种不连续变形控制到最小，保持煤岩体的完整性、连续性，使围岩处于受压状态，减小煤岩体强度降低。
锚杆支护技术的现状及发展方向
｝ — —— — — —
｛
１８ ９４
国防工程 喷锚支护技术暂行规定 ＣＢ １—７ Ｊ ３７ ８
Ｓ ５ —８ ＤＪ ７ ５
中国解放军 总参谋部 中国水利部 中国工程建设 标 准 化 协 会
中 国水 利 部
１８ 水利水 电地下工程锚喷支护施工技术规范 ９５ １ ９ ９０ 土层锚杆设计与施工规范 Ｃ Ｃ ２ Ｅ Ｓ２ ：０ ９
撂锚 杆杆 ｉ 查本 链锚 辐 牾 锚 移 嚣 ｆ
－
杆 杆 浆 录 韬
辑 辐
９ ９
锚杆 喷射混凝 土支护技术 规范 Ｇ ５０ ６ ２ ０ Ｂ ０ ８— ０ １ 水电工程预应力锚 固设计 规范 ＤＬ ５７ — ｏ ３ Ｔ ｌ６ ２ ｏ 水 电水利 工程 预应力锚 索施 工规范
技 息
锚 市 支 护 技 术 １ ｔ ｌ 及 发 展方 向 干 ｔ ｍｌ ３ Ｃ ￣ ／
长 江大 学工程 技 术 学院城 市建 设 系建 工 ６ ８ １ ００ 班 下 竹锚 杆 龚 军建
［ 摘 要］ 作为 岩土 工程加 固的一种重要手段 ， 固技术 以其独 有的技 术理论指导 着工程 实践 ， 锚 并在 实践工程 的反复检验 下向着更成 伸长 锚杆 熟的方 向发展 。本文大致上 阐述 了锚 固技术的发展历 史， 简要 介绍 了锚 固技 术的理论研 究现状 、 并针对 当前存在 的问题提 出 了锚 杆
ＤＬ ５ ８ —２ ０ ０ ３ ０ ４
２２ 用 范 围 ．适 不 同类型 的锚 杆 ， 传力机制 、 其 工作性 能 、 固效 果和耐 久性是有 加 差异 的 ， 根据地层形态 ， 杆工作条件和服务 年限来 选择适宜 的锚杆 应 锚 类型 ， 从而使 岩土锚固工程的设计与施工既经 济合 理 ， 又安全可靠。 （ ） 久性岩石边坡 和大型岩石洞室工程 ， １永 宜采用高或较高预应力
岩土工程锚杆检测技术发展现状
岩土工程锚杆检测技术发展现状岩土工程锚杆检测技术发展现状[摘要]在岩土工程中,锚杆支护技术应用较广。
因此,对于锚杆施工质量检测要求较高。
本文综述了目前国内外锚杆施工质量检测技术,为进一步研究更为先进的锚杆无损检测技术打下一定基础。
[关键词]锚杆;检测;岩土工程岩土工程锚固技术是以锚杆喷射混凝土支护为主要技术措施的，在岩土体的利用、整治和改造中，有效控制岩土体的稳定性，使之具有服务功能的加固技术的总称。
岩土锚固能充分发挥岩土能量，调用和提高岩土的自身强度和自稳能力，大大减轻结构物自重，节约工程材料，并确保施工安全与工程稳定，具有显著的经济效益和社会效益，因而世界各国都大力发展岩土锚固技术。
在岩土锚固工程中，锚杆支护占有重要地位。
锚杆加固技术具有安全快速、低成本等特点，一开始就得到人们的广泛关注和高度重视。
1911年，美国首先用岩石锚杆支护矿山巷道，1934年阿尔及利亚的舍尔法坝加高工程使用预应力锚杆。
现在，锚杆支护已经发展成为地下工程的一种主要支护形式。
例如，美国、澳大利亚的地下工程支护中，锚杆支护占90%以上。
西欧、中欧及日本等国，经过近20多年的发展，锚杆支护也已成为地下工程的主要支护形式。
我国锚杆加固技术早在20世纪50年代中期就已经起步。
近年来，随着经济的加强，锚杆支护技术在我国也得到了迅猛的发展，支护量成倍增加，新的科研成果不断涌现。
从硬岩发展到松软、破碎围岩;从小断而发展到大断而酮室、交叉点、马头门等;从一般条件发展到大冒顶、大淋水、底鼓和地质构造带等复杂条件;从地下工程支护发展到地上工程维修;从仅受静压作用的地下工程发展到受动压影响的地下工程。
在矿山、交通、建筑、水利水电、军事人防等工程中得到越来越广泛的应用。
目前，仅三峡船闸各类锚杆数量就共达180 276根，其中直立墙高强锚杆92 657根、普通锚杆8 985根、锁口锚杆8 153根。
由此可见，锚杆已经在岩土工程和地下工程中占有不可缺少的地位。
煤矿锚杆孔钻进设备现状及前景展望
几十年 来 ， 锚 杆孔 钻进 设备 已有 了一 定的提高 ， 随着 知识经济 的发展 ， 锚杆 钻 机及 其配 套钻具 会逐 渐有所 变革 ， 预 计在 以下方 面会 引起产 品的重 大变化 ： （ １ ） 结构 参数 的优化 以及 高科技新 材料 的应用 ， 使 单体锚杆 钻机性 能提 高 、
［ 摘 要］ 煤矿锚杆支护是巷道支护的发展方 向， 锚杆孔钻进设备是推广锚杆支护的基础。 本文介绍了国内外锚杆孔钻进设备的现状、 目前存在的主要技术
问题 以及 发展 前途 。 ［ 关键 词］ 煤矿 锚 杆支 护 锚杆 孔 钻进 设备 中图分 类号 ： Ｔ Ｄ ４ ２ ２ ． １ 文 献标 识码 ： Ａ
展不相适应 ， 煤矿锚杆支护施工中大量使用的还是传统气动凿岩机与煤 电钻。
专 用锚 杆孔 钻进设 备 中 ， 使 用 国外进 口设备 较多 ， 但 因进 口设备 价格 高和 备件
供 应不 及 时 ， 煤 矿 用户希 望 采用 国产 的锚 杆孔 钻进 设备 。 ２ ， 攥矿 用锚 抒孔 钻 进设备 存 在的 主要 技术 问题 ２ ． １ 开发 的 品种 多 ， 但－ 陛能适 宜 且可 靠性 好 的产 品不 多 到 目前 为止 ， 我 国 已开 发 了３ ０ 多种型号 和不 同类型 的锚 杆钻 机 ， 但适 于井 下使用且 可靠性 较好 的只有３ ～４ 种 产 品， 当前正 式投入 使用的 仅 占已开 发产 品
机载式， 按动力分为电动式 、 气动式、 液压式 ； 按破岩方式分为回转式、 冲击式 、
冲 击 回转 式 、 回转 冲 击式 。 与锚 杆钻 机配套 的钻 具 ， 因破岩 方 式不 同而不 同 ， 总 的来说有 回转类 破岩 钻具 、 冲击 类破岩 钻具 以及 回转 冲 击类破 岩 钻具 。 国 内锚杆钻机 的研 制经历 了３ ０ 多年的 历程 ， 曾先 后研制机 械支腿 式 电动 锚 杆 钻机 、 钻 车式锚 杆钻 机 、 支腿 与导 轨式液 压锚 杆钻 机 、 支腿 式气动 锚杆钻 机 、 非 机械 传动 支腿 式 电动 锚杆钻 机 、 机 载式锚 杆钻 机和双 级 气腿凿 岩机 等。 煤 矿 锚 杆钻机 多为 回转式 ， 为配合 推广小直 径树 脂锚杆 ， 钻头 采用２ ７ －２ ９ ｍｍ的回转 钻头， 其 结构类 型多 为两翼对 称 、 两 翼不对 称和两 翼连筋 式 ， 可供钻进 不 同性 质 岩石 时选 用 。 钻杆 由Ｂ ｌ ９ 或Ｂ ２ ２ （ 少数） 六角 中空钢 加工 。 经多 年联合攻 关 ， 锚杆 钻 头和钻 杆 已能初 步 满足一 定条 件 下锚杆 支护 的需 要 。 但是 ， 由于锚 杆 Ｌ 钻 进设 备的开 发 、 研究 和生 产与锚杆 支护 技术 的迅速 发
2023年锚具行业市场分析现状
2023年锚具行业市场分析现状锚具行业市场分析现状锚具是指用于固定或连接物体的工具或设备，广泛应用于建筑、航海、农业等领域。
随着社会经济的发展和技术的进步，锚具行业市场也在不断扩大。
本文将对锚具行业的市场分析现状进行具体介绍。
一、市场规模目前，全球锚具行业市场规模逐年扩大，预计在未来几年内仍将保持稳定增长。
根据市场研究报告，2019年全球锚具市场规模约为500亿美元，预计到2025年将达到700亿美元。
主要驱动力包括建筑业、能源行业、航海业等的快速发展。
二、市场竞争格局锚具行业市场竞争激烈，主要品牌企业有国内外众多知名企业，如Hilti、明阳等。
在国内，锚具行业分布较为集中，主要集中在沿海地区和一些经济发达地区，竞争格局相对较为合理。
三、市场需求趋势随着城市化进程不断加快，建筑业的发展将持续拉动市场需求，其中锚具作为建筑结构中不可或缺的固定工具，市场需求将保持增长。
另外，随着经济的快速发展和投资力度的加大，能源行业、航海业等的发展也将进一步推动锚具市场需求。
四、市场产品特点锚具产品种类繁多，包括预埋式锚具、化学锚固剂、锚杆锚索等。
这些产品在使用时需要兼顾强度、耐腐蚀、抗震等特性。
在产品设计方面，随着科技的进步，新材料、新工艺的应用将为市场带来更多可能性。
五、市场发展机遇与挑战市场发展机遇主要源于以下几个方面：首先，国家政策的支持将促进锚具行业的发展。
例如，政府对基础设施建设的投资力度加大，将带动市场需求的增长。
其次，城乡建设和房地产业的快速发展也将为锚具行业提供机遇，例如新房建设和旧房翻修等。
然而，市场发展也面临一些挑战。
首先，价格竞争激烈，市场份额争夺激烈，企业需要通过不断提升产品质量和服务水平来提高竞争力。
其次，锚具行业存在一定的技术壁垒，企业需要不断创新和研发，提高产品的技术含量和附加值。
六、市场发展趋势与前景未来几年，锚具行业将继续保持稳定增长趋势。
首先，随着经济的发展和城市化进程的推进，建筑业将持续增长，对锚具的需求将保持增长。
2024年矿用锚杆市场前景分析
矿用锚杆市场前景分析引言矿用锚杆是一种重要的支护装置，广泛应用于煤矿和金属矿山等地下工程中。
随着矿业行业的不断发展，矿用锚杆市场呈现出巨大的潜力和发展空间。
本文将对矿用锚杆市场前景进行分析。
市场规模矿用锚杆市场规模庞大。
根据市场研究报告显示，截至2019年，全球矿用锚杆市场规模已达到XX亿美元，预计在未来几年内将继续保持快速增长。
市场驱动因素和趋势1. 井下矿山开发的增加随着全球资源的逐渐枯竭，矿山开采难度逐渐加大。
为了提高开采效率和保证矿山工人的安全，使用矿用锚杆进行支护是不可或缺的。
因此，随着矿山开发的增加，矿用锚杆的需求也将逐渐增加。
2. 安全环保需求的增加近年来，对矿山安全和环保要求的提高成为矿业行业重要的发展方向。
矿用锚杆作为一种重要的支护装置，能够有效提高井下工作环境的安全性，减少事故的发生。
因此，随着安全环保需求的增加，矿用锚杆的市场需求也将随之增长。
3. 技术创新的推动随着科技的不断发展，矿用锚杆的材料和设计也在不断创新。
新型材料的应用和结构设计的改进，使得矿用锚杆的强度和稳定性得到了进一步提升。
这些技术创新推动了矿用锚杆市场的发展，并且为其带来了更广阔的应用前景。
市场挑战尽管矿用锚杆市场发展迅速且潜力巨大，但仍面临一些挑战。
1. 制造成本高矿用锚杆的制造过程较为复杂，需要大量的材料和设备。
由于原材料价格的上涨以及加工成本的增加，矿用锚杆的制造成本也随之上升。
这些高昂的制造成本对市场的进一步扩大构成了一定的制约。
2. 市场竞争激烈随着市场前景的广阔，越来越多的企业涌入矿用锚杆市场。
市场竞争激烈，各家企业之间的价格和产品质量的竞争日益加剧。
这使得企业需要加大研发力度，不断创新以提高产品的竞争力。
市场前景尽管面临挑战，矿用锚杆市场的前景仍然十分乐观。
1. 国际市场需求增长国际市场对矿用锚杆的需求正在持续增长。
发展中国家对矿产资源的需求不断增加，这将进一步推动矿用锚杆市场的发展。
2. 技术创新助推市场增长随着技术的不断进步，矿用锚杆的性能和质量将得到进一步提升。
2024年锚具市场分析现状
2024年锚具市场分析现状1. 引言锚具是一种用于固定、支撑和保护工程结构、设备或船只的设备。
市场上的锚具种类繁多，应用广泛。
本文旨在对锚具市场的现状进行分析，包括市场规模、竞争格局以及市场驱动因素等方面。
2. 市场规模锚具市场规模庞大，其价值受到建筑、交通、船舶等行业需求的推动。
根据国际市场研究公司的数据显示，全球锚具市场规模在2019年达到了X亿元，预计在未来几年将保持稳定增长。
2.1 建筑行业建筑行业是锚具市场的主要需求来源之一。
随着城市化进程的快速推进，建筑市场需求不断增加。
在建筑过程中，锚具被广泛用于桥梁、高楼大厦、地铁等工程结构的固定和支撑。
因此，建筑行业对锚具的需求呈现稳定增长的趋势。
2.2 交通行业交通行业也是锚具市场的重要需求方。
随着交通网络的不断完善，交通设施的建设和维护需求日益增长。
锚具在道路、隧道以及桥梁等交通设施的建设中起着重要作用。
预计未来几年，交通行业对锚具的需求将保持稳定增长。
2.3 船舶行业船舶行业对锚具的需求主要来自于造船业和海上石油勘探。
随着全球贸易的增加以及海洋石油开采的不断扩大，船舶市场正处于快速发展阶段。
锚具作为固定船只的重要装备，在船舶制造和运营过程中得到广泛应用。
3. 竞争格局锚具市场竞争激烈，主要有国际知名企业和国内龙头企业占据主导地位。
国际知名企业如中国锚链集团、日本山口锚具株式会社、美国亚洲锚具公司等，在技术、品牌和市场渗透力方面占据优势。
国内龙头企业如中国重工集团、中国船舶重工集团、中国航空集团等在国内市场具备较强的实力和竞争优势。
4. 市场驱动因素4.1 基础设施建设随着国家基础设施建设的不断推进，对锚具的需求将持续增加。
例如，高速公路、高铁、城市轨道交通等工程项目需要大量的锚具来保证结构的安全和稳定。
4.2 船舶制造和维修全球船舶产业处于快速发展期，锚具市场的增长将受到船舶制造和维修需求的推动。
船舶制造过程中，锚具是必不可少的组成部分。
土遗址锚杆的性质研究现状和问题
土遗址锚杆的性质研究现状和问题土遗址是指主要建筑材料以土为主的古遗址，它属于不可挪动文物，如长城、西夏王陵、交河故城、高昌故城、良渚遗址等。
这些土遗址由于长期遭受自然与人为破坏，大局部濒临倾圮倒塌，严重影响遗址的平安。
土遗址保护是世界性难题，到目前为止还没有形成一套完好的科学体系。
随着科学技术的开展，土遗址的保护越来越受到人们的普遍重视，人们对土遗址的认识逐渐加深，研究也在逐步深化。
对土遗址的保护，主要需解决两个问题：一是外表防风化问题;二是稳定性问题。
锚杆锚固技术是加固土遗址的重要方法，可以有效地进步土遗址的稳定性。
一、锚固技术简介锚固技术是通过埋设在岩土体中的锚杆，将构造物与岩土体严密地连锁在一起。
依赖锚杆和岩土体的抗剪强度传递构造物的拉力，使其岩土体自身的不稳定局部得到加固，以保持锚固系统(岩土体、灌浆体、锚杆杆体和这些介质之间的界面)的稳定。
岩土锚固是岩土工程领域的重要分支。
在岩土工程中采用锚固技术，能较充分地调用和进步岩土体的自稳才能和自身强度，大大减小构造物体积，减轻构造物自重，显著节约施工材料，并有利于施工平安，目前己成为进步岩土工程稳定性和解决复杂的岩土工程问题最有效、最经济的方法之一。
锚固技术经过几十年的开展，几乎已经应用于土木建筑的各个方面。
如边坡、建筑基坑、隧洞、地下工程、坝体、码头、海岸、桥梁、悬索建筑的拉力根底等加固工程。
锚固技术的各道工序定位、钻孔、杆体制作、注浆材料及其工艺、锚杆的张拉及锁定等都有先进、专业的设备和操作标准。
根据工程对象的工程地质条件和工作状态，可以灵敏地选择、设计、采用各类锚固技术。
根据不同功能，锚杆分多种类型。
按锚固方式(机理)，分为粘结型锚杆、摩擦型锚杆、端头锚固型锚杆和混合型锚杆;根据锚杆作用力形式(范围)，分为端头锚杆和全长锚固式锚杆;按是否预先施加预应力分为预应力锚杆和非预应力锚杆;按锚固体的传力方式，分为压力型锚杆、拉力型锚杆和剪力型锚杆;按锚固体的形态，分为圆柱形锚杆、端部扩大型锚杆和连续型锚杆等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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在支护原理上符合现代岩石力学和围岩控制理论,属于“主动”支护。
锚杆安装以后,在围岩内部对围岩进行加固,迅速形成一个围岩—支护的整体承载结构,因而能够调动和利用围岩自身的稳定性,充分发挥围岩的自身承载能力,有效地控制巷道围岩变形,所以锚杆支护更有利于保护巷道围岩的稳定,改善巷道维护状况。
与传统的架棚式支护相比,锚杆支护能更好地适应回采巷道围岩变形大的特点,并能保持围岩的完整性和稳定性,其支护效果优于工字钢支架,在工作面回采期间,工作面端头维护明显得到改善,提高了工作面的推进速度。
1. 2 劳动强度低、效率高与传统架棚式支护相比,由于锚杆支护所采用的支护材料较少、重量较轻,巷道掘进时,极大地减少了支护材料的运输量,劳动强度也大为降低,有利于提高掘进工效。
工作面回采时,也省去了钢棚支架的回撤工作,既降低了工人的劳动强度,又提高了安全系数。
锚杆施工操作工序简单,可紧跟掘进工作面,便于组织掘进支护平行作业和一次成巷,有利于实现快速掘进支护机械化。
1. 3 经济效益明显采用锚杆支护可减少支护材料投入,降低直接支护成本。
由于锚杆支护基本不占用巷道的有效断面,所施工的断面即为净断面,因而在支护设计时,可以相应减少巷道断面,节省大量材料。
锚杆支护可以减少巷道维修量,节约维护费用。
总之,锚杆支护从支护材料、辅助运输、断面设计和维护费用等方面均可降低成本,经济效益明显。
2 国外锚固技术与理论研究的发展现状世界主要产煤国家, 近些年来锚杆支护技术发展很快。
继几乎全部使用锚杆支护的美国、澳大利亚之后, 英国也迅速赶了上来,经过几年的发展, 锚杆支护在煤矿占了主导地位英国自年从澳大利亚引进技术之后, 到年的锚杆支护比例从年的零上升到以上。
目前, 澳、英两国正向国外积极推销他们的锚杆支护技术。
印度、印尼、波兰、日本、南非等国都程度不同地予以引进。
一向以型钢可缩性支架支护技术著称的德国, 虽然采深大、地压大, 但近年来也在积极探索锚杆支护的可行性。
这些事实表明, 巷道锚杆支护技术已成为世界性发展趋势。
2、1 关于锚杆加固围岩的作用机理美国因其巷道埋深较浅、岩层强度高且地应力比较低,因此倾向于悬吊理论和组合梁(加固岩梁)理论,而英国、澳大利亚巷道以受水平应力影响为主,尤其是澳大利亚相对英国其巷道围岩变形量及最大水平应力更剧烈,一般而言,英国、澳大利亚锚杆支护的设计理论倾向于加固拱(挤压支承拱) 理论。
2、2 关于锚杆加固设计方法美国目前有两种基本设计方法: 一为经验法,即是建立在以往解决岩层控制的经验基础上的设计方法。
该方法的主要缺点是强调了顶板控制问题的本身,而缺乏对引起顶板不稳定的内在原因的注意,即由于顶板条件的不同,经验法并不全都有效。
二为理论法,亦称客观法,即是建立在解决顶板支护问题的顶板和岩石力学理论基础上的设计方法。
该方法一般是通过公式或者估算确定有关参数,有代表性的是兰和比肖夫RRU 准则和帕内克设计诺模图。
实践中常采用将上述两种方法相结合的设计方法。
澳、英两国在原采用理论法和经验性或试探法的基础上,认为锚杆加固设计必须保证巷道始终处于可靠的状态,而可靠的设计方法必须以对开挖引起的岩层变形、锚杆受力及加固效果的精确测量为基础。
在此基础上认为应采用以下两种手段相结合的设计方法:一进行巷道监测,确定围岩矿压显现及掘进和回采期间锚杆加固特性;二利用计算机模拟技术,模拟可能遇到的应力场范围内岩层矿压显现与锚杆加固的特性,以及评价新选择的各种锚杆加固。
澳大利亚把该设计方法的实施具体分为4个步骤 : (1) 地质力学评估,包括对巷道围岩(顶底板及煤层) 力学性质测定、地应力(3 个主应力的大小和方向) 测试和现场调查; (2) 初始设计(即利用计算机数值模拟方法在巷道开掘以前进行) ; (3) 现场监测(即利用测力锚杆及位移计等对锚杆受力及围岩位移进行适时观测) ; (4) 信息反馈和修改、完善设计(根据现场监测的数据与曲线与初始设计进行对比,若相同则证明初始设计正确,否则应修正初始设计,调整锚固结构和参数,完成最终设计) 。
这个设计方法已被证明是成功的。
3 国内锚固技术与理论研究的发展现状我国在1955 年开始使用锚杆,但只是在近些年,我国锚固技术尤其是煤炭锚杆支护技术才得到迅速发展。
回顾我国锚固技术的发展,大体可分3个阶段:(1) 初期阶段。
50～60 年代,以钢丝绳水泥砂浆锚杆为代表,锚杆没有托板(盘) ,锚杆相互间缺乏联系,在这种情况下,锚杆只起悬吊作用,被动承载而不与围岩共同作用。
当时由于盲目扩大这类锚杆的应用范围,致使部分井巷冒顶失修,实际上阻碍了锚杆支护的发展。
(2) 组合锚杆支护阶段。
70～80 年代,国家“七五”和“八五”科技攻关将锚杆支护定为软岩巷道支护的主攻方向之一,使锚杆支护技术有了新的发展,进入了以钢带网和锚梁网为代表的组合锚杆支护阶段。
尽管这一阶段开发了多种结构形式的锚杆如各结构形式的可拉伸锚杆等,但仍以水泥药卷钢筋锚杆为主且尾部增加了托盘(板) 和螺母。
这一阶段中虽然也提出了锚杆施加预紧力问题,如我国规范规定锚杆螺母拧紧扭矩不应小于100N ·m ( 对于«16mm 锚杆相应的预紧力不足20kN) ,然而规定的数值过低,施工中又缺乏保证,因而围岩和锚杆体系仍不能共同协调承担载荷,固岩和锚杆易被“各个击破”,限制了锚杆支护的进一步扩大应用。
以下为锚杆技术在我国的发展情况。
3. 1 应用领域和规模不断扩大锚杆支护技术除在地下工程、边坡工程、结构抗浮工程、深基坑工程中继续保持着良好的发展态势外,在重力坝加固工程、桥梁工程以及抗倾覆、抗地震工程中也有了长足的进展。
我国锚杆的发展,自1993 年至1999 年,据初步统计,仅边坡工程与深基坑工程,锚杆的年用量约为3 000 km～3 500 km1. 2 标准化建设日趋完善中国于1986 年颁发了国家标准GBJ 86285 锚杆喷射混凝土支护技术规范,1990 年颁发了CECS 22∶90 土层锚杆设计施工规范,2001 年,修订后的GB 5008622001 锚杆喷射混凝土支护技术规范已经出台。
锚杆支护标准化建设的逐步完善,对我国锚杆应用的健康发展发挥了重要作用。
1. 3 高承载力锚杆的应用稳步增长近十年来,用于加固重力坝的锚杆的极限承载力、长度和锚固力的集中度均有稳步增长的趋势。
国内石泉、李家峡等电站的混凝土重力坝相继采用承载力设计值为6 000 kN～10 000 kN 的预应力锚杆加固。
李家峡电站在大坝加固中应用了承载力设计值为10 000 kN 的预应力锚杆。
我国高承载力锚固体系的设计和施工开始进入世界先进行列。
4 现存的主要问题(1) 锚杆各种作用效应的实现有赖于轴向承载能力的充分发挥,而全长锚固时锚杆中的最大轴力产生于锚杆中部区域的中性点,即最大轴力没有完全转化为对巷道围岩表面的托锚力,使围岩应力状态没有得到最大程度的改善。
(2) 对锚固结构的变形机理及变形适应性的认识还很缺乏。
对锚固体的结构特征及作用机理的认识还不够全面、准确。
对锚杆支护的对象及任务的认识还不够明确与具体。
(3) 深部围岩所受地压大,围岩条件复杂,锚杆支护难度大。
(4) 现有锚杆支护理论存在一定的局限性,难以满足复杂条件下,尤其是全煤及软岩条件下巷道围岩支护设计的要求。
(5) 锚杆支护结构与围岩间的相互作用规律及效果尚不清楚,即不同的锚杆支护结构在不同的围岩条件下将会起到什么样的支护效果还无法把握,尤其是对破碎及松动变形范围内的锚固体所能形成的平衡结构形式及其力学特性还缺乏较深入的研究。
有关整体锚固结构的研究比较缺乏。
5 锚杆支护技术的发展方向及应用前景5、1 进一步完善锚杆支护理论和技术现有锚杆支护理论存在一定的局限性,难以满足复杂条件下,尤其是全煤及软岩条件下巷道围岩支护设计的要求。
现有的悬吊、组合梁、加固拱等理论,也均是针对一般巷道提出的;而对于回采巷道,仍沿袭传统的锚杆支护设计方法,缺乏合理性和可靠性。
所以,有必要在进一步深入研究巷道围岩矿压显现规律的基础上,探索锚杆支护理论。
5、2 锚杆支护监测技术及设计方法的研究新的巷道支护监测技术,力争在不破坏围岩及支护结构的前提下,能够实现对围岩支护结构的应力、变形、离层以及破坏状态等信息的快速量测,为及时修正支护设计提供可靠依据,为准确揭示锚杆的作用机理、把握锚杆的作用创造条件,建立完善的锚杆支护设计体系。
5、3 发展组合锚杆支护技术实践证明,对于岩体较破碎巷道或煤层巷道,单纯的锚杆支护不能满足支护要求,需根据不同的地质条件,采用适当的锚棚联合支护、锚杆金属网联合支护等等。
因此,注重研究组合锚杆是锚杆技术发展的方向之一。
5、4 支护材料标准化对锚杆杆体、螺帽、木垫板、铁托盘、锚固剂等严格按照质量标准和检验标准进行检查,不合格产品严禁入井,确保锚杆支护发挥最大作用。
锚杆支护能主动地加固围岩,最大限度地保持围岩的完整性、稳定性,控制围岩变形、位移和裂隙的发展,充分发挥围岩自身的支承作用,变被动支护为主动支护,有效地改善矿井的支护状况,具有施工方便、效率高,有利于加快施工进度,且施工成本低、支护效果好,已经成为当今巷道支护改革的主要趋势。