锚杆支护原理Word下载.docx

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综上所述，提出锚杆支护机理的要点为：

（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与破坏，尽量使围岩处于受压状态，抑制围岩弯曲变形、拉伸与剪切破坏的出现，最大限度地保持锚固区围岩的完整性，提高锚固区围岩的整体强度和稳定性。

（2）在锚固区内形成刚度较大的次生承载结构，阻止锚固区外岩层产生离层，同时改善围岩深部的应力分布状态。

（3）为了实现上述支护效果，锚杆支护系统的刚度十分重要，特别是锚杆预应力起着决定性作用。

根据巷道围岩条件确定合理的锚杆预应力是支护设计的关键。

当然，较高的预应力要求锚杆具有较高的强度。

（4）锚杆预应力的大小对支护效果非常重要，锚杆预应力的扩散同样重要。

单根锚杆预应力的作用范围是很有限的，必须通过托板、钢带和金属网等构件将锚杆预应力扩散到离锚杆更远的围岩中。

特别是对于巷道表面，即使施加很小的支护力，也会明显抑制围岩的变形与破坏，保持顶板的完整。

因此，钢带、金属网等护表构件在预应力支护系统中发挥重要的作用。

（5）鉴于锚杆支护的上述作用，锚杆支护应尽量一次支护就能有效控制围岩变形与破坏，避免二次支护和巷道维修。

三、锚索支护作用机理分析

锚索作为锚杆的一种，从加固拱理论上讲，它能使更大直径的巷道围岩成为一个整体，使其具有更强的承载能力；

从悬吊理论上讲，它更有把握围岩悬吊于稳定的老顶中，确保巷道支护的可靠性。

锚索与锚杆相比，具有锚固深度大、可施加较大的预紧力等诸多优点，是困难巷道工程支护加固不可缺少的重要手段。

锚索的作用主要有两方面：

其一是将锚杆支护形成的次生承载结构与深部围岩相连，提高次生承载结构的稳定性，同时充分调动深部围岩的承载能力，使更大范围内的岩体共同承载；

其二是锚索施加较大的预紧力，可挤紧和压密岩层中的层理、节理裂隙等不连续面，增加不连续面之间的抗剪力，从而提高围岩的整体强度。

Φ20mm的等强螺纹钢锚杆的锚固力130KN，抗拉载荷156KN；

锚索Φ15.24mm的锚索锚固力不低于200KN，最低抗断载荷为260KN。

所以，锚索无论从锚固力及材料的破断力上讲，都远远优于螺纹钢锚杆。

四、锚杆支护技术管理规定

第3条锚杆的锚固方式

1、端锚：

树脂锚固段长度≥350mm。

2、加长锚：

树脂锚固段长度≥700mm。

3、全锚：

树脂锚固段长度≥锚深的80%；

水泥锚固段长度为锚深的100%。

一般情况下应采用加长锚；

Ⅲ～Ⅴ类煤巷顶板和深部全岩巷道严禁使用端锚。

6、锚杆布置一般要沿巷道轴线方向的岩面上成菱形排列。

锚杆间排距一般在600～1200mm。

要在作业规程中明确规定。

顶板靠巷道两帮的锚杆，必须向巷道两帮倾斜，锚固端距各自邻近帮距离不小于0.5m并与钢带连接；

巷道两帮肩角锚杆距顶板不大于400mm，倾斜角度根据顶板倾角调整，保证锚固端在顶板岩石中；

巷道两帮最下一排锚杆距巷道底板不大于300mm（回采顺槽起底掘进，煤层底板为坚硬岩石时，最下一排锚杆锚至煤层底板岩石，距巷道底板不大于600mm）,并向下倾斜，与水平线呈10°

～30°

夹角，锚固端位于底板岩石中。

肩角锚杆一般比正常使用锚杆长200mm。

第8条煤巷锚杆支护质量监测和检查验收

1、煤巷锚杆支护质量监测

⑴锚杆锚固力检测

①锚杆必须按规定做拉力实验。

在井下做锚固力实验时，必须有安全措施。

试验数量，巷道每成巷30-50m或每300根（含300根以下）抽样一组（5根）进行检查。

②巷道内的锚索每20根抽检2根,锚索锚固力用张拉油缸进行检测。

巷道交岔点和峒室的锚索视其支护状况确定是否需要检测,由分管矿长或分管副总确定。

③锚固力合格条件：

被检查所有锚杆均应符合要求。

其中有1根不合格，继续抽样检查，若再不符合要求，由矿分管矿长组织分析锚杆质量不合格原因，并采取补充加强支护措施进行处理。

④拉拔试验后，应及时重新拧紧螺母；

如果锚杆失效应及时补打锚杆。

⑵螺纹钢锚杆扭矩检测

对当班新打锚杆和迎头10米范围内锚杆，必须进行扭矩检测。

每小班抽样一组（5个）做螺母扭矩的检验，使用扭矩扳手，每个螺母拧紧力矩应不小于400N·

m，埋深大于600米的深部巷道锚杆预紧力≮5T。

如果其中一个扭矩不合格，将扭矩不足的螺母重新拧紧；

有2个以上不合格，应将所有螺母重新拧紧一遍，螺母还应每月检查一次，对松动的螺母要拧紧。

使用新型锚杆时，扭矩及初锚力符合设计要求。

⑶螺纹钢锚杆检测

每月随机抽样一组（5根）锚杆送检，一组不合格再抽样一组；

若再不合格，分析原因，并按规定对有关责任单位和人员进行处罚。

⑷锚杆安装质量检查

①螺纹钢锚杆外露长度符合规定。

锚索外露长度不大于200mm。

②锚杆角度：

巷道各部位锚杆角度要符合设计要求。

⑸锚固剂安装位置监测

①每条锚杆安装时，在未上托盘之前，必须进行锚固剂位置检查，并填写在班质量检查记录中。

②矿旬检、月检时也必须对锚固剂位置进行抽查。

每次抽查不少于5根。

2、检查验收有关规定

⑴锚杆安装班次、人员要有明显标记，并记录于工程档案中。

⑵工区实行班验收制度，矿实行旬检查、月验收制度。

检查验收结果纳入巷道工程档案管理，进行巷道工程质量和巷道保修制考核。

⑶锚杆支护巷道须配齐20或30吨锚杆拉力计，并根据所使锚杆种类配齐拉杆。

同时，还应根据锚杆直径，配齐锚杆扭矩搬手。

⑷煤巷锚杆支护巷道顶、帮基本支护形式、锚杆类型、锚杆直径、锚杆长度、锚固力、锚固形式等要符合附表1要求，否则该巷道工程质量视为不合格。

⑸凡因无质量标准化检查工具造成锚固力、锚杆扭矩无法检查的，锚固力和锚杆安设质量视为不合格。

⑹使用不合格锚杆支护材料的巷道工程，其巷道工程质量视为不合格。

⑺分管矿长、副总及专业管理人员必须按规定对锚杆锚固力等进行抽测，并填表备查。

第三节锚喷支护

第9条锚喷支护设计

1、锚喷支护形式有四种：

⑴锚喷支护；

⑵锚网喷支护；

⑶喷锚喷、锚网喷支护；

⑷喷锚梁喷、锚网喷支护。

2、锚喷支护适用范围：

⑴锚喷支护适用于服务年限5年以下石灰岩、砂岩等坚硬完整岩层巷道。

⑵锚网喷支护适用于服务年限5年以下稳定及较稳定岩层巷道。

⑶锚喷二次支护（高强锚杆一次支护）适用于服务年限5年以上，埋深600米以上的开拓、准备巷道支护。

⑷喷锚梁喷、锚网喷支护适用于处于松软、破碎带或应力集中区的二次锚网喷巷道支护。

3、锚喷支护主要参数选择

⑴锚杆设计锚固力

服务年限5年以下一般巷道，设计锚固力不低于70KN；

服务年限5年以下主要巷道，设计锚固力不低于100KN；

服务年限5年以上主要巷道，设计锚固力不低于130KN。

⑵锚杆长度不低于1.6m。

喷锚喷、锚网喷支护巷道要实行加长锚或全锚。

⑶喷射混凝土强度

服务年限5年以上的锚喷巷道，喷射混凝土强度应为C18以上；

服务年限5年以下的应为C13以上。

特殊地点的锚喷巷道，喷射混凝土强度必须在C18以上。

（利用自然陶粒专利技术喷射混凝土强度不小于此规定）。

⑷喷射混凝土厚度。

服务年限5年以上的主要巷道，喷砼厚度一般不大于150毫米，5年以下的不大于120毫米，一般巷道不大于100毫米。

第10条喷浆材料的技术要求

1、水泥：

喷射砼所用水泥质量要符合标准要求，每批出厂要有合格证，过期失效水泥禁止使用，水泥标号不低于425#。

2、砂子:

采用河砂作配料，下井前要过筛，颗粒粗细要均匀，含泥量按重量计算不大于3%。

3、石子:

采用瓜子石作骨料，颗粒直径为5～10mm。

4、速凝剂：

质量符合标准要求，每批有出厂合格证，过期失效速凝剂禁止使用，其配比为水泥重量的2～4％。

5、喷射混凝土配比：

喷射砂浆的配比一般为1：

2；

喷射砼配比一般为1：

2：

2。

6、利用电厂粉煤灰喷浆时：

⑴粉煤灰组成：

炉底灰80%，烟道灰20%。

⑵质量要求：

粉煤灰严格按要求掺匀，不得有超过10mm的颗粒和脏杂物，其含泥量不得超过3%。

⑶配比。

初喷：

水泥：

粉煤灰：

石子＝1：

1.5；

复喷：

⑷速凝剂用量为水泥用量的2～4%。

⑸水灰比为0.4～0.5。

7、利用自然陶粒喷浆时：

⑴自然陶粒：

煤矸石自燃形成的具有陶粒特性的产物称为自燃氧化的煤矸石陶粒。

经过锤式破碎机破碎,粒度<

15mm。

⑵配比。

自燃氧化的煤矸石混合料：

水泥＝4：

1。

⑶速凝剂用量为水泥用量的2～4%。

⑷水灰比为0.4～0.65。

第11条锚喷支护工艺要求及有关规定

1、采用锚喷支护巷道必须按光爆要求施工，确保眼痕率不少于50%，超挖尺寸不大于150mm，欠挖不超过质量标准规定。

2、锚喷二次支护工艺要求

⑴初期支护。

采用初喷作临时支护。

初喷厚度不小于30mm，初凝20分钟后进行打、安锚杆及扒装。

锚杆间排距一般为1.0～1.6m。

⑵一次支护。

按作业规程规定的距离和喷浆厚度完成第一次喷浆支护。

第一次支护必须进行拉线喷浆，在拱顶、拱肩、拱基处拉线，不少于5条，使巷道成形光滑、平整、无急角。

一次喷浆厚度达不到要求，严禁进行二次支护。

在一次喷浆支护时，要将里层锚杆栓铁丝引出喷层之外，作为布置外层锚杆的标志，并用作二次支护时栓金属网。

⑶二次支护。

一般在距迎头50～100米范围内进行（具体距离由各矿根据巷道矿压显现规律在作业规程中规定）二次支护的锚杆要按里层锚杆所留标志五花布置。

安装二次锚杆时用托盘把网压紧，并用预留的铁丝栓网。

网与网之间每隔200mm扭接一处，然后喷浆盖网。

二次喷浆厚度为20～40mm，要起到防锈作用。

⑷两帮最下边的一排锚杆，距底板距离不大于200mm，必须呈10～30°

打入。

⑸两帮喷浆必须有≮100mm的基础（设计有水沟一侧除外）。

⑹永久水沟的施工

①迎头掘进时，应把水沟一并打眼放炮带出。

②在一次支护段，要把水沟荒断面掘出。

③永久水沟施工要在二次支护后进行。

靠巷帮一侧必须补打一排锚杆，金属网要压入最下一排锚杆，然后浇注水沟混凝土。

3、高强锚杆锚喷一次支护工艺要求

锚杆支护参数设计在规程中明确规定。

⑵锚网支护。

按作业规程规定的锚杆支护参数跟迎头进行一次锚网支护。

⑶喷浆。

一般在距迎头50～100米范围内进行（具体距离由各矿根据巷道矿压显现规律在作业规程中规定），喷浆厚度达到规程设计要求。

4、采用人工上料喷射机喷射混凝土、砂浆时，必须采用潮料，并使用除尘机对上料口、余气口除尘。

5、对松软、破碎岩层或应力集中区锚喷巷道要预先存放备用棚料，其具体规格、型号、数量和存放地点在作业规程中明确规定。

第12条锚喷支护巷道工程质量监测及质量验收规定

1、锚杆锚固力监测按煤巷锚杆支护锚固力监测有关规定执行。

2、喷射混凝土强度检测

⑴喷射混凝土巷道对喷体应做厚度和强度检查，并有检查和实验记录。

⑵检测方法。

采用点荷载试验法。

用混凝土取样钻机在已喷好的经28天养护的巷道中，直接钻取直径30mm，长度大于直径1.1倍的混凝土芯样，用点荷载仪测试其点荷载强度,然后确定混凝土强度。

⑶喷射混凝土芯样数量应符合下表中的规定。

表七喷射混凝土试块芯样数量

序号

工程分类

工程量

检查点数

备注

1

服务年限5年以上巷道

每30米及以下

不少于1

⒈每个检查点取砼芯样5个，取样要均匀分布。

⒉芯样要在养护28天的巷道喷体上钻取。

⒊材料或配合比变更时应另行取样。

2

服务年限5年以下巷道

每50米及以下

3

峒室

1000m3以上

不少于5

⑷喷射混凝土强度质量评判：

①根据5个测点强度值，计算算术平均值，作为该巷道混凝土强度代表值；

②当这5个测点强度中的最大值或最小值与中间值之差，超过中间值的15％时，其强度不应作为评定的依据。

③巷道工程喷射混凝土强度合格的条件。

喷射混凝土抗压强度平均值不低于标准值；

检测点喷射混凝土抗压强度中的最小值不低于标准值的85％时，其喷射砼强度为合格。

3、锚喷支护巷道的检查验收程序及检查制度与煤巷锚杆支护巷道相同。

4、服务年限5年以上，埋深600米以上主要巷道，不按规定进行喷锚喷、锚网喷支护的，工程质量视为不合格。

第四节锚索加固支护

第13条锚索的适用条件。

1、当Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类煤层巷道或深部主要巷道采用锚杆支护不能有效阻止顶板下沉、两帮移近等巷道变形时。

Ⅴ类煤层巷道顶板使用直径17.8mm及以上的锚索。

2、大断面峒室和跨度大于6米交岔点，Ⅴ类煤层巷道顶板使用直径17.8mm及以上的注浆锚索。

第14条锚索支护方式及支护参数的确定

1、煤层巷道直接顶比较完整时、拱型锚喷巷道、大断面峒室及交岔点加固，应采用点式锚索支护；

当巷道直接顶裂隙比较发育且上部为复合顶时，宜采用锚索行架支护。

2、锚索参数的确定原则：

⑴最小锚固长度。

水泥（砂）浆锚固≥3.5m，树脂锚固≥1.5m。

⑵锚索长度。

顶板锚索长度范围为5.5～10.5m，两帮锚索长度范围为3～5m。

⑶锚索间、排距：

S≤L/2（L—锚索孔长度，单位m，S—锚索间排距，单位m）。

⑷锚索锚固力。

预应力锚索单根设计锚固力应大于200KN。

第15条锚索支护材料

1、矿用锚索钢绞线、索具和其它附件应符合中华人民共和国煤炭行业标准MT/T942-2005要求，并应按规定申办索具及整套锚索的国家MA标志。

2、锚索：

一般选用高强度、低松驰（Ⅱ级）粘结式1×

7钢绞线，其技术参数如下：

⑴直径：

15.24mm，每米重量：

1.102kg/m，级别：

270K，强度:

1860N/mm2

截面积：

140.00mm2，延伸率：

≥3.5%，最低破断负荷260KN，执行标准：

ASTMA416-90G

⑵直径：

17.8mm，每米重量：

1.5kg/m，级别：

191.00mm2，延伸率：

≥3.5%，最低破断负荷353KN，执行标准：

⑶直径：

31～35mm，由注浆嘴、预应力锚头、9根φ7mm钢丝、支撑骨架、注浆管、搅拌头等部分组成，破断载荷600KN，预应力250KN。

⑷1×

7结构钢绞线的尺寸及允许偏差、每米参考质量应符合表十的规定，外形见右图：

3、锚固剂：

选用中速树脂锚固剂，全长锚固时可配用慢速锚固剂或水泥（砂）浆。

4、托盘：

宜选用钢制蝶形托盘，规格尺寸不小于230mm×

230mm（方形）或φ230mm（圆形）；

若选用平板托盘，托盘中心孔径比钢绞线公称直径大2-4mm。

托盘强度要与锚索强度相匹配，托盘承载力应不小于锚索设计承载力的1.5倍。

第16条服务年限10年以上锚索，采用树脂锚固剂时，锚孔必须注满砂浆防锈或采用防腐锚索。

采用425号普通硅酸盐水泥，注纯水泥浆，水灰比根据围岩条件调配，一般为1：

0.45—1。

注浆压力0.5—1兆帕。

如钻孔漏浆，需反复注浆，每次注浆间隔约6小时，也可隔天注浆。

第17条锚索施工管理

1、锚索施工人员必须熟悉锚杆打眼机的操作维修，要掌握锚索设计的技术参数和安装要求。

2、钢铰线旋向应与搅拌工具旋转方向相反；

树脂锚固剂凝固1小时后进行张拉和顶紧上托盘工作。

3、锚索安装后必须对锚固剂位置进行检查。

4、锚索张拉预紧力应控制在80—100KN，锚索安装48小时后，如发现预紧力下降，必须及时补拉。

张拉时如发现锚固不合格，必须补打合格的锚索。

5、建立锚索施工管理档案，对逐条锚索进行编号，把施工人员、验收人员记录在档。

第18条对于接近或达到顶板离层临界值，有冒顶危险的区域必须及时进行隔离，挂危险牌，严禁人员进入，自安全区由外向里及时采取合理可靠的加固措施。

第19条合理安排生产接续，尽量缩短回采巷道的服务年限，减少巷道变形时间及破坏程度。

第20条本规范自下发之日起执行，与本规范有抵触的以本规范为准。