錨桿及錨桿支護(hù)概述

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1、錨桿及錨桿支護(hù)概述1.概念及用途錨桿(bolt；bolting（準(zhǔn)確稱謂）；anchor（早期稱謂））是當(dāng)代煤礦當(dāng)中巷道支護(hù)的最基本的組成部分，它將巷道的圍巖加固在一起，起支護(hù)作用。它一端與工程構(gòu)筑物連接，另一端深入地層中，是受拉構(gòu)件；整根錨桿分為自由段和錨固段，由托盤，錨桿，螺母，墊圈構(gòu)成。錨桿不僅用于礦山，也用于國防、隧道及交通運(yùn)輸?shù)榷喾N坑道作業(yè)中，對(duì)邊坡，隧道，壩體進(jìn)行主動(dòng)加固。如我國的世紀(jì)工程—三峽工程，其大壩施工中使用了大量錨桿(索)維護(hù)開挖的邊坡、巖壁。但現(xiàn)今錨桿支護(hù)作用的理論研究落后于其工程應(yīng)用，使得現(xiàn)在錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)中，還多采用

2、技術(shù)要求低、成本低和管理容易的工程類比的經(jīng)驗(yàn)方法。2.錨桿分類按材質(zhì)可以分為：木錨桿，鋼錨桿，玻璃鋼錨桿等；按材質(zhì)強(qiáng)度分為：普通錨桿，<340MPa；高強(qiáng)(度)錨桿，=340~600MPa；超高強(qiáng)(度)錨桿，>600MPa；國外以高強(qiáng)、超高強(qiáng)居多。按錨固長度分為：端錨固，加長錨固和全長錨固；按錨固方式分為：樹脂錨桿，雙快水泥錨桿，倒楔式金屬錨桿；按結(jié)構(gòu)分為：實(shí)心錨桿，中空注漿錨桿；3.錨桿材料要求3.1一般要求設(shè)計(jì)選用的煤巷錨桿支護(hù)材料應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并具有產(chǎn)品合格證。錨桿（錨索）桿體及其附件、其它組合構(gòu)件等的力學(xué)性能應(yīng)相互匹配

3、。3.2桿體、托板、螺母金屬桿體、托板、螺母應(yīng)符合MT146.2－2002的規(guī)定。桿體優(yōu)先選用屈服強(qiáng)度大于335MPa螺紋鋼桿體，在滿足錨桿支護(hù)需要時(shí)，也可采用屈服強(qiáng)度大于235MPa的普通熱軋圓鋼，桿體延伸率應(yīng)不小于15%，直線度2mm/m。尾部螺紋極限載荷不小于桿體屈服載荷。桿體規(guī)格符合表1規(guī)定：螺母優(yōu)選可快速安裝工藝扭矩螺母，采用六角螺母時(shí)，技術(shù)條件須符合GB/T6170的規(guī)定。托盤優(yōu)選碟形托盤，承載力不小于桿體屈服載荷，尺寸不小于100100或100。選用脆性材料時(shí)，其極限載荷應(yīng)為桿體載荷1.5倍以上。3.3錨固劑樹脂錨固劑應(yīng)符合MT

4、146.1－2002的有關(guān)規(guī)定。3.4錨索錨索用鋼絞線應(yīng)符合GB/T5224－2003的規(guī)定；應(yīng)優(yōu)先選用抗拉強(qiáng)度等級(jí)不低于1860MPa，延伸率不小于3.5%，直徑不小于15.2mm的鋼絞線。與鋼絞線配套的錨具應(yīng)符合GB/T14370－2000的規(guī)定。錨索托板的承載力應(yīng)符合MT/T942－2005的要求。4.失效形式主要為錨桿斷裂。多為剪切斷裂，主要是頂板離層，橫向錯(cuò)動(dòng)，施工時(shí)錨索孔與巖面不垂直，而張拉后從外露段來看表面是垂直的，但實(shí)際錨索的空間形態(tài)是個(gè)折線型的，多數(shù)情況下會(huì)沿托盤處斷裂。部分為縱向拉斷，一般發(fā)生在易膨脹變形頂板，沒有計(jì)算好工

5、作面的壓力和錨桿的承受力；斷裂部位一般為外露的螺紋段，這是因?yàn)榇硕蔚膹?qiáng)度最低，要么是未進(jìn)行特殊處理，要么是錨桿直徑選擇不當(dāng)。防斷裂措施：①增加支護(hù)強(qiáng)度，采用高強(qiáng)度錨桿，或輔以U型鋼（或工字鋼）加強(qiáng)支護(hù)。②巷道圍巖注漿，擴(kuò)大自承圈范圍，起到穩(wěn)固圍巖，增強(qiáng)圍巖自身承重能力。③減少施工空頂距，及時(shí)打錨桿支護(hù)，減少頂板離層時(shí)間。5.煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)澳大利亞是應(yīng)用高強(qiáng)度錨桿支護(hù)較早、技術(shù)水平較高的國家。目前，錨桿支護(hù)是煤礦巷道的主要支護(hù)方式，若一個(gè)礦區(qū)煤層頂板不適合采用錨桿支護(hù)，則認(rèn)為開采這樣的煤層在經(jīng)濟(jì)上是不合理的。我國的煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)研究與應(yīng)用主

6、要經(jīng)歷了三個(gè)階段1980～1990年為第一階段，主要進(jìn)行一些基礎(chǔ)性的研究和試驗(yàn)，煤巷錨桿支護(hù)應(yīng)用主要集中在少數(shù)幾個(gè)礦區(qū)。1991～1995年為第二階段，國家把煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)作為“八五”期間重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行攻關(guān)，無論是課題的數(shù)量、研究內(nèi)容的深度和廣度，還是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)推廣的面積，都明顯大于第一階段。但是，人們真正認(rèn)識(shí)和應(yīng)用高強(qiáng)度錨桿還是在第三階段(1996年至今)，在原煤炭部的組織下，我國引進(jìn)了澳大利亞錨桿支護(hù)技術(shù)，在邢臺(tái)礦務(wù)局進(jìn)行了技術(shù)演示，顯著推進(jìn)了我國煤巷高強(qiáng)度錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展和提高。5.1支護(hù)設(shè)計(jì)依據(jù)地質(zhì)力學(xué)評(píng)估是煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)

7、，錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)前應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)力學(xué)評(píng)估。5.2支護(hù)初始設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容：a）巷道地質(zhì)與生產(chǎn)條件及地質(zhì)力學(xué)評(píng)估結(jié)果；b）煤巷斷面設(shè)計(jì)；c）錨桿支護(hù)形式設(shè)計(jì)；d）錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)；e）錨桿支護(hù)材料選擇和施工機(jī)具設(shè)備配套；f）錨桿支護(hù)施工工藝、安全技術(shù)措施和施工質(zhì)量指標(biāo)；g）錨桿支護(hù)礦壓監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)；h）煤巷圍巖復(fù)雜地段的支護(hù)方法和煤巷受到采動(dòng)影響時(shí)的超前支護(hù)設(shè)計(jì)。初始設(shè)計(jì)可采用方法：a）工程類比法；b）理論計(jì)算法；c）數(shù)值模擬法5.3支護(hù)設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容：a）錨桿種類（螺紋鋼錨桿、圓鋼錨桿、玻璃鋼錨桿或其它錨桿等）；b）錨桿附件（托板、球形墊圈、減摩墊圈

8、和螺母等）的規(guī)格和力學(xué)性能；c）錨桿幾何參數(shù)（直徑和長度等）；d）錨桿力學(xué)參數(shù)（屈服載荷、破斷載荷和延伸率等）；e）錨桿預(yù)緊力；f）錨桿布置（錨桿間距、排距、安裝角