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树脂锚杆在生产中的技术应用一、锚杆的几种支护理论1、组合梁论。是把层状的巷道看做是由巷道两帮支撑的“梁”，然后再通过这种“梁”来支撑巷道顶板上部的岩石压力。2、悬吊作用论。锚杆上端锚固在围岩内部的坚硬岩层中，把一层或几层稳定（或不稳定）且比较平而薄的直接顶通过锚杆下端的托盘及螺栓，锚固在比较坚硬的岩层上，起到悬吊作用。3、拱形压缩带论。通过系统的布置锚杆，使巷道拱顶节理发育的岩体串联在一起，沿巷道的断面形成一个连续的具有自乘力的拱形压缩带，使岩层得到补强，成为一个连续的整体结构，支撑其自身重量和上部的顶板压力。同时，还可以在锚杆支护的托盘上覆钢网，以防止其表面掉渣及小块岩石冒落现象的继续发生。4、减小压力拱高度论。它能减小压力拱的拱高，假设在巷道跨度中间安设一根锚杆，相当于增加一个支架，使原拱分成两个小拱，小拱跨度为原拱的一半，假设安装三根，可分成四个小拱，亦即压力为原拱的四分之一。二、锚杆的作用(1)、锚杆早期作用：阻止破碎岩块掉落并抑制浅部围岩扩容和离层。锚杆安装越及时，预紧力越大，支护效果越好。锚杆没有预紧力，只有当岩层产生一定变形时锚杆才有载荷，不能控制在这以前顶板岩层的离层和失稳。预应力太小也不能起到良好效果。锚杆安装不及时，较大范围内的岩层已产生滑动、失稳、离层，岩层承载能力丧失很大，再打锚杆，不会取得良好的锚固效果。(2)、锚杆的中期作用随着时间推移，围岩破坏范围逐渐扩大。锚杆能伸入稳定岩层时，其作用为：将破坏区岩层与稳定层相连，阻止破坏岩层垮落。锚杆提供径向和切向约束，阻止破坏区岩层扩容、离层、滑动，从而提高其承载能力。锚杆不能伸入稳定岩层时，其作用主要是在破坏区内形成次生承载层，它可以阻止上部破坏岩层的进一步扩容和离层。次生承载层厚度的影响因素很多，而且是不断变化的。当其远小于巷道尺寸时，必须考虑压曲失稳和弯曲失稳。(3)、锚杆的后期作用当次生承载层压曲失稳后，如果能满足块体咬合平衡，巷道顶板仍能保持稳定。两倾斜锚杆作用明显，它不仅可以阻止破坏岩层滑落，同时有一定的控制转动的作用。但是，当转动角度较大时，要求倾斜锚杆承受的载荷很大，平衡不易满足，因此，锚杆群支护很容易失稳、垮落，而且倾斜锚杆端部的岩层因受力过大也会发生破坏。组合构件的作用，减小了顶板岩层发生转动失稳的可能性。同时，托梁均衡锚杆端头岩层受力，使其工作阻力得以充分发挥，阻止顶板岩层的滑落失稳。托梁与锚杆共同作用组成了一个组合支护统，即使顶板中部锚杆的作用不大，也能保持顶板岩层的稳定性。三、锚杆的受力单体锚杆受力为：拉拔力、剪切力、预应力。四、锚杆与岩性1、锚杆使用于沉积岩和变质岩。2、使用范围：复合岩层1、8米。全煤。岩层不稳定或极不稳定时，另安装锚索。锚索使用：小于1、2米是“之”字型布置，为：1米*2米。1、2---1、8米时，“之”字型布置，为：1米*1米。大于1、8米时，“五花”布置。五、支护设计例：巷道断面：砂岩净宽3.4m,净高3.2m，S净＝9.6m2；荒宽3.7m，荒高3.35m，S荒＝10.9m2；火药硐室（躲避硐室）规格：净宽＝2.0m，净高＝1.8m，净深＝1.5m，S净＝3.6㎡。荒宽＝2.3m，荒高＝2.0m，荒深＝1.7m。S荒＝4.6m2。支护方式1、临时支护形式：（1）顶板完整时采用初喷做临时支护，初喷30mm至迎头，初凝20分钟后进入迎头作业。（2）临时支护顺序：1）放炮通风洒水降尘后；2）用长把工具（≥2m）敲帮问顶，摘除迎头危岩悬矸；3）初喷30mm，初凝20分钟后进入迎头作业。2、特殊情况的临时支护：（1）如顶板完整初喷作为临时支护，如顶板破碎，穿煤层，初喷厚度为50mm至迎头，并采用吊环式前探梁作临时支护，断面使用4根前探梁，前探梁由3寸钢管或π型钢制作，长度不低于3.2m。吊梁器用与前探梁强度相匹配，前探梁距迎头不大于300mm，吊梁器与锚杆规格相匹配在锚杆上固定可靠，上在锚杆上的丝扣40-80mm。前探梁间距0.8-1.2m。前探梁上使用专用方木，长度不小于1.2m，超前支护两帮端面距不超过0.3m。若顶板非常破碎时，放炮前打设2-3根超前锚杆作辅助临时支护。前探梁方木规格：长×宽×厚为1.2×0.12×0.10m。（2）临时支护顺序1）迎头放炮后，洒水降尘；2）用长把工具(≥2m)敲帮问顶，摘除迎头危矸悬岩；3）初喷50mm，初凝20分钟后进入迎头作业。4）松前探梁方木木仨，拿下方木；5）松前探梁木仨，将后面一个前探梁吊环移至前排上紧，前移前探梁，其中一根前探梁端面距迎头不大于300mm，另一根前移至不影响放方木和铺网为原则；6）往前探梁上放后边一根方木；7）往前探梁上放前边一根方木，往前探梁及方木上放钢带，铺顶网；8）前探梁连同网一同托起，将另一根前探梁移至端面距迎头不大于300mm；9）根据锚杆间排距和巷道中线将网调整到合适位置，涨紧网使两帮余留量对称；10）用板枇、木仨紧好前探梁方木，用木仨固定牢固前探梁。3、永久支护：巷道采用“喷锚喷、锚网喷”支护形式。一次支护：临时支护施工完毕后，采用φ20mm、L2000mm金属左旋无肋全螺纹钢高强锚杆，进行一次支护，锚杆间排距为1000×1200mm，锚固方式加长锚，每根锚杆配2根树脂药卷；第一次支护时，锚杆要拴好8#铁丝作为二次支护打锚杆时的标志，然后进行第一次复喷，第一次复喷必须进行拉线喷浆（拱顶、拱肩、拱基），喷厚达到设计厚度的80％，即160mm，但不大于设计厚度200mm，使巷道圆滑无急角,第一次复喷距迎头不超过30m。二次支护：锚杆类型及间距与一次支护相同，布置在一次锚杆的中间，五花型布置。二次支护距迎头不大于100m，第二次支护的锚网必须沿巷道的周长方向进行布置，网与网的连接必须每200mm用10#铁丝扭接一次，并必须用锚杆盘压紧，并充分利用第一次预留的铁丝将金属网扭牢。金属网用10#铁丝制作，网格要均匀，网格为80×80mm。第二次复喷厚度为20～40mm，要求复喷后起到防止金属网锈蚀的作用。顶帮锚杆跟迎头施工，距迎头不超过1.2m，两帮底部最下一根锚杆可拖后一排，下一个循环打眼前必须将迎头两帮底部锚杆补齐后方可打迎头眼。火药硐室（躲避硐室）采用锚网喷一次支护。火药硐室（躲避硐室）位置选择在顶板较为完整区段。1、临时支护形式：顶板完整时采用初喷做临时支护，初喷30mm至迎头，初凝20分钟后进入迎头作业。顶板破碎，初喷厚度为50mm至迎头。2、永久支护：临时支护施工完毕后，采用金属全螺纹钢高强锚杆进行一次支护，锚杆间排距为800×800mm，打锚杆挂网后喷网盖网，喷浆厚度不小于30mm，然后进行拉线复喷，复喷必须进行拉线喷浆（拱顶、拱肩、拱基），复喷后喷厚达到设计厚度，使巷道圆滑无急角。巷道复喷（找喷）成型距迎头不大于30m。网与网的连接必须每200mm用10#铁丝扭接一次，并必须用锚杆盘压紧。金属网用10#铁丝制作，网格要均匀，网格为80×80mm。锚网喷补强措施当巷道穿煤层，煤层从巷道顶板下落的情况（即迎头顶板打设锚杆见煤层），顶板破碎、复合顶板及顶板压力较大时迎头开始打设锚索加强支护。当煤层下落到巷道顶板以上顶板锚杆锚固端在岩石中或顶板较完整无压力时，迎头不再打设锚索。煤层从巷道内（或底板）上抬至巷道顶板情况（即煤层从巷道内升起到达巷道顶板），顶板破碎、复合顶板、顶板压力较大时迎头开始打设锚索加强支护。当煤层底板在巷道顶板以上且巷道顶板锚杆锚固端在岩石中后且顶板较完整无压力时，迎头不再打设锚索。锚索补强支护，规格及质量要求同上。采用锚索加强支护不能有效阻止顶板下沉时另编制加强支护措施。1、顶板破碎，锚杆有效锚固端能够锚入到顶板稳定岩石中时，锚索隔排打设1根，锚索“一”字型布置，打设巷中，垂直巷道顶板打设，锚索拖后迎头不大于2.0米。2、当遇压力集中区、淋水区段、顶板破碎带或遇断层、穿煤层期间（锚杆锚固段局部或者全部锚固在煤层或软岩中），一次支护正顶无锚杆时，正顶补打一根锚杆，且第一次支护顶帮挂网复喷跟迎头，打设锚索加强支护，采用“五花”布置，即第1排距两帮布置2根锚索，分别距帮1.0米，第2排巷中布置1根锚索，第3排布置方式与第1排相同，依次类推，锚索距迎头不超过2.0m。锚索间排距2000*2000±300mm。3、遇断层（复合顶板）：（1）顶板以上3米范围内岩性一致且较为坚硬完整时，不在打设锚索加强支护；（2）顶板为煤或者软岩，锚杆有效锚固端能够锚入到顶板稳定岩石中时，锚索“一”字型布置，打设巷中，垂直巷道顶板打设，锚索拖后迎头不大于2.0米。（2）顶板为煤或者软岩，锚杆锚固段局部或者全部锚固在煤层或软岩中时，采用“五花”布置，即第1排距两帮布置2根锚索，分别距帮1.0米，第2排巷中布置1根锚索，第3排布置方式与第1排相同，依次类推，锚索距迎头不超过2.0m。4、锚索“一”字或者“五花”布置时，“五花”布置巷中的锚索和“一”字型锚索垂直于顶板打设，靠帮的锚索要与铅垂线呈30°-45°夹角向帮顶板打设，锚索距帮数值允许偏差±200mm，锚索成一条线打设。锚索长度为6m，排距2000±300mm，锚索使用5块树脂药卷，最小锚固长度不小于1.5m，锚固方式为端锚。锚索直径不小于17.8mm，单根锚索设计锚固力为不小于200KN。附：巷道支护设计原理：按最大剪切与极限平衡原理。根据弹性岩体极限平衡理论，存在一个使岩体处于极限平衡状态，而不造成松散岩石压力的最小支护抗力。锚喷支护实际提供的抗力，大于此最小抗力就可保证围岩稳固，且支护受力最小。圆形巷道不便于计算，化为等效圆巷计算。已知条件：巷道支护形式：“喷锚喷、锚网喷”支护形式断面形状：半圆拱净高H=3.2m跨度b0=3.4m围岩状况：巷道掘进多位于砂岩中，以砂岩计算。岩体的粘结强度C=0.14kg/cm2岩体的内摩擦角：φ=36°上覆岩体容重：γ=2.46g/cm3巷道深度：Z=474m⑴.选取等效园半径ReH/b0=3.2/3.4=0.94则：Re=b0/2Kf=3.4/2×0.9=1.53mα=45°-φ/3=45°-36°/3=33°形状修正系数：Kf=0.9⑵.初选锚喷支护参数预选锚杆类型：螺纹钢等强锚杆、Φ=0.020m、长度l=2.0m、锚杆间距:一次支护、二次支护间距均1000×1200mm，因此确定e=0.5m、i=0.6m。喷厚0.15m，所选锚杆长度l，必须大于初始楔体破坏深度l1即：ll1l1=(ηH/2)×tgα=(0.85×3.6/2)×tg33°=0.994m则：2.00.994选取合格η：系数，取0.85⑶.计算保持围岩极限平衡状态所需最小支护抗力Ｐimin依次计算下列系数：a1=C×ctgφ=0.17×ctg36°=0.234kg/cm2a2=(P0+a1)×(1-sinφ)=(138.2+0.234)×(1-sin36°)=57.1kg/cm2a3=γRe(1-sinφ)/(3sinφ-1)=2.46/1000×189×(1-sin36°)/(3sin36°-1)=0.2511kg/cm2原岩铅直应力P0=Zγ=561.8×100×2.46/1000=138.2kg/cm2A=(a1+a3)/a2=(0.234+0.2511)/57.1=0.0085B=a3/a2=0.2511/57.1=0.0044利用建井工程手册3-525页图11-5-3查知X=0.02求：ＰiminＰimin=a3(1-X)=0.2511×(1-0.02)=0.2461kg/cm2=2461kg/m2⑷.计算锚喷支护抗力①喷砼抗力Ｐsi则：喷砼抗力ＰsiＰsi=dτscosφ/[sinα(b/2)]=0.15×2×cos57°/[sin33°×(3.73/2)]=0.1608kg/cm2=1608kg/m2τs：喷砼抗剪强度，取2kg/cm2ψ：剪切滑移面倾斜角，取57°b：剪切区高度，取3.73m②锚杆抗力ＰAiＰAi=aＦstσstPcosβ/[e×i×(b/2)]a：剪切区弧长之半，取2.62mＦst：锚杆截面积，取2.54×10-4m2β：锚杆倾斜角