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1、礦山井巷支護(hù)之錨桿支護(hù)的原理與常用錨桿介紹錨桿是一種錨固在巖體內(nèi)部的桿狀體。采用錨桿支護(hù)巷道，就是當(dāng)巷道掘進(jìn)后向圍巖中鉆眼，然后將錨桿安設(shè)在錨桿眼內(nèi)，對巷道圍巖進(jìn)行人工加固。錨桿具有很多優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約坑木和鋼材，降低支護(hù)成本，掘進(jìn)斷面小，巷道的變形小，維修費(fèi)用低，工作安全，輕便，可以減輕體力勞動，減小通風(fēng)阻力，有利于一次成巷施工和加快掘進(jìn)速度，使用范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)，減少運(yùn)輸量，有利于礦井的運(yùn)輸和提升。但是錨桿不能預(yù)防圍巖風(fēng)化，不能完全防止錨桿與錨桿之間裂隙巖石的剝落，因此，錨桿配合其他支護(hù)措施，如與金屬網(wǎng)、噴漿或噴射混凝
2、土等聯(lián)合使用，會取得更好的支護(hù)效果。錨桿支護(hù)原理(1)懸吊作用：錨桿將軟弱巖層吊掛在上面堅(jiān)固穩(wěn)定的巖層上，防止離層脫落。煤層巷道的直接頂板一般比較軟弱且較薄，容易離層冒落，它上面的老頂則比較堅(jiān)固。錨桿可以通過直接頂板達(dá)到老頂，把直接頂錨固在老頂上。錨桿的懸吊作用圖（2）組合梁作用：在層狀巖層的巷道頂板中，通過錨人一系列的錨桿，將錨桿長度以內(nèi)的薄層巖石錨成巖石組合梁，從而提高其承載能力。在相同的荷載作用下，組合梁比未組合板梁的撓度和內(nèi)應(yīng)力大為減小。(3)圍巖補(bǔ)強(qiáng)作用：巷道深部圍巖中的巖石處于三軸受壓狀態(tài)，而靠近巷道周邊
3、的巖石則處于二軸受力狀態(tài)，強(qiáng)度小于前者，故易于破壞而喪失穩(wěn)定性。巷道圍巖被錨桿錨固后，表層巖石部分地恢復(fù)了三軸受力狀態(tài)，增大了它本身的強(qiáng)度，另外，錨桿還可以增加巖層弱面的剪斷阻力，使巷道周邊圍巖不易破壞和失穩(wěn)，這就叫作圍巖補(bǔ)強(qiáng)作用。(4)擠壓聯(lián)結(jié)作用：錨桿將巷道圍巖擠緊，對巖石施加預(yù)應(yīng)力，阻止裂隙的繼續(xù)擴(kuò)大，而且，對于松散巖石也能起到擠壓聯(lián)結(jié)和加固作用。國外做過一個簡單而有趣的試驗(yàn)：用一個長方形木箱，里面填緊小碎石，并用模擬的錨桿將它們錨固起來，錨桿擰緊以后，將木箱翻轉(zhuǎn)，其中充填的小碎石竟倒不出來。通過錨桿的預(yù)應(yīng)力作
4、用，可以在彼此毫無粘結(jié)力的碎石之間產(chǎn)生一種側(cè)向擠壓摩擦阻力，足以支持碎石自身的重量而不會掉下來，好像碎石間互相聯(lián)結(jié)起來一樣。（5）擠壓加固拱作用：將上述試驗(yàn)繼續(xù)做下去，用錨桿錨拴起來的小碎石，不僅它們擠壓聯(lián)結(jié)在一起足以支持自身的重量，而且，它還可以作為一種承載結(jié)構(gòu)，支持額外的荷重。通過加載試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)加載的錨固碎石構(gòu)件在錨桿墊板之間會出現(xiàn)一個拉應(yīng)力區(qū)，致使該區(qū)內(nèi)的小碎石松散而脫落下來，并形成了穹窿。當(dāng)荷載增大時，這穹窿將擴(kuò)大而導(dǎo)致承載結(jié)構(gòu)的崩塌解體。為防止這一情況，在錨桿墊板下張掛細(xì)鐵絲網(wǎng)便大大提高了錨桿的支護(hù)能力，當(dāng)
5、荷載加到相當(dāng)大日寸（反復(fù)加載），破壞是以鐵絲網(wǎng)被剪斷而開始的。以上試驗(yàn)說明，松散碎石在預(yù)應(yīng)力作用下圍繞每根錨桿形成一個兩頭帶圓錐形的筒形擠壓區(qū)或壓縮應(yīng)力區(qū)，在系統(tǒng)排列的錨桿群中，這些擠壓區(qū)便組成了一個具有相當(dāng)寬厚的均勻壓縮加固帶，它相當(dāng)于一種承載結(jié)構(gòu)而支承相當(dāng)大的荷載。巷道周圍安裝成組排列和徑向布置的錨桿后，便在圍巖的一定厚度范圍內(nèi)形成了一個拱形壓縮帶或擠壓加固拱，它使巷道圍巖由原來是支架上的“荷載”變成了“承載”結(jié)構(gòu)。拱形壓縮帶的厚度與錨桿的長度、間距有關(guān)。以上所述錨桿的五種作用，通常不是單獨(dú)存在，而是互相聯(lián)系、互
6、相補(bǔ)充、共同作用的。錨桿的類型多種多樣：按錨固原理來分，有端頭錨固、全長錨固和兩者并用型；按錨桿組成材料來分，有金屬錨桿、木錨桿、鋼筋或鋼絲繩砂漿錨桿和樹脂錨桿等。下面介紹幾種常用錨桿。(1)金屬錨桿①金屬楔縫式錨桿。由桿體、楔子、墊板和螺帽組成。桿體常用直徑18-22mm的3號鋼制作，其上端加工成寬2-5mm、長150-200mm的縱向楔縫，桿體下端100-150mm長的范圍內(nèi)加工成螺紋。楔子用軟鋼或鑄鐵制造。墊板多用厚6—lOmm的鋼板制成，其規(guī)格為150mm×150mm或200mm×200mm。安裝時，先把楔子
7、夾在楔縫中，輕輕插入預(yù)先鉆好的錨桿眼眼底，在桿體下端加保護(hù)套筒或擰上保護(hù)螺紋的螺母，然后對桿體不斷錘擊，楔子擠入楔縫，從而迫使桿體的錨入端張開而擠緊眼底孔壁，最后取下保護(hù)套筒，安上墊板，擰緊螺帽。這種錨桿結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，在硬巖中錨固力較大，一般可達(dá)lOOkN或以上。但它對鉆孔的精確性要求嚴(yán)格，桿體直徑較大，鋼材用量較多，在軟巖中它的錨固力不足，不宜采用。②金屬倒楔式錨桿。它的錨入端有一個大頭朝向孔底的鑄鐵固定楔，固定楔與圓鋼桿體澆注在一起，另外配有一個鑄鐵活動倒楔，桿體的另一端加工成螺紋。安裝時，先把倒楔綁在固定
8、楔的下部，慢慢送人錨桿眼內(nèi)，并使楔底距眼底一定距離，然后用一根專用的錘擊桿，頂在倒楔的尾端，再用鑿巖機(jī)進(jìn)行錘擊，就可將錨桿錨固在巖層中，最后裝上墊板擰緊螺帽即成。這種錨桿除了結(jié)構(gòu)簡單制造容易外，它比楔縫式錨桿的桿體直徑小，一般為12-16mm，可節(jié)省鋼材，對鉆孔深度的要求不太嚴(yán)格，而且巷道報廢時能夠回收，一般錨固力在50kN以上，因此這種錨桿在
