树脂锚杆支护工艺与技术

1、 1 1 树脂锚杆支护定义、原理树脂锚杆支护定义、原理 树脂锚杆支护树脂锚杆支护是树脂锚固剂配以各种材质杆是树脂锚固剂配以各种材质杆 体的锚杆进行工程支护的锚杆支护技术。体的锚杆进行工程支护的锚杆支护技术。 它的工作原理是它的工作原理是把以树脂胶泥为基础的胶粘把以树脂胶泥为基础的胶粘 剂和固化剂（二者完全分开）用锚杆轻轻装入钻孔，剂和固化剂（二者完全分开）用锚杆轻轻装入钻孔， 随后将锚杆以一定速度边旋转边搅拌地推入到眼孔随后将锚杆以一定速度边旋转边搅拌地推入到眼孔 底部，把两种化学物质充分混合，使胶粘剂迅速聚底部，把两种化学物质充分混合，使胶粘剂迅速聚 合并使锚固段锚杆与钻孔孔璧紧密地粘结在一

2、起取合并使锚固段锚杆与钻孔孔璧紧密地粘结在一起取 得较高的强度，并通过托板的安装和螺母的拧紧，得较高的强度，并通过托板的安装和螺母的拧紧， 对围岩起到支护作用对围岩起到支护作用(锚杆支护示意图锚杆支护示意图.exe)。 锚杆杆体-左旋无纵筋螺纹钢(专用锚杆钢)加工，必须符合MT/T 11042009（MT1104-2009 煤巷锚杆支护技术规范.doc）国家煤巷锚杆 支护技术规范要求;不得应用非专用锚杆钢加工锚杆(如建筑螺纹钢)，尽可能地 避免用右旋全螺纹大螺距锚杆(郑煤），以确保锚杆施工质量（合理存放锚杆- -郑煤）。 锚杆托板-分标准和异型两种，其规格强度必须与杆体匹配。 螺母-必须应用快

3、速安装螺母(郑煤）。 锚固剂-必须符合树脂锚杆“锚固剂MT 146.1-2002”的标准要求。 3000 2200 800 3600 800 800 A-A局部放大 锚杆 锚杆 图2 锚杆托盘位置图 锚杆与巷道的表面不垂直，普通的锚杆托盘对锚杆起剪切作用，导致锚杆拉 应力降低甚至断裂(郑煤）。 异型托盘能保证锚杆托盘与围岩壁、锚杆螺母与锚杆托盘紧贴，改善锚杆托 盘和杆体的受力状态，实现锚杆杆体及其构件在结构上达到合理匹配的目的。 现场施工的锚杆杆体使用该异型托盘后，能达到设计极限载荷受力要求。将 锚杆的锚固力完全转化为对托盘的压力，解决了锚杆螺母与托盘对锚杆的剪切破 坏的问题，避免了锚杆的断裂

4、破坏。 快速安装螺母和减摩垫圈图片快速安装螺母和减摩垫圈图片 树脂锚固剂图片 类型 特性 凝胶时间 /s 等待时间 /s 参考搅拌 时间（s） 颜色标识 CK 超快 840 815 815 红 K 快速 4190 90180 1525 蓝 Z 中速 91180 480 2535 白 M慢速180 双速双速 多以多以CK/Z；K/Z两种形式居多，其凝胶时间、等待时间两种形式居多，其凝胶时间、等待时间 和参考搅拌时间以速度低的为准。和参考搅拌时间以速度低的为准。 树脂锚固剂产品类型和技术参数 树脂锚固剂生产必须执行中华人民共和国行业标准。厂家应提供质 量合格、稳定的产品，锚固剂中固化剂的颜色必须符

5、合行业标准中的规定，对锚 固剂的性能、特征、外形尺寸、搅拌时间、初凝时间及正确的使用方法均在产品 说明书中说明。使用树脂锚固剂的井口内不得同时混用不同生产厂家的锚固剂。 变更供应厂家或应用新型锚固剂前必须经本单位分管掘进副总工程师以上技术领 导批准，并针对变更后的锚固剂性能采取相应措施。 原则上一根锚杆锚固所用的锚固剂数量不应超过 2支。一根锚索所用的锚固剂数量不应超过3支； 当使用两支及以上不同型号的树脂锚固剂时，应 按锚固剂凝固速度先快后慢的顺序，将锚固剂依 次放入钻孔中，先将锚固剂推到孔底，再启动锚 杆钻机搅拌树脂锚固剂。 一根锚杆（锚索）锚固若用双速锚固剂，只能用 1根，严禁用两卷及以

6、上双速锚固剂 锚固剂使用前应进行检查，不应使用过期、 硬结、破裂等变质失效的锚固剂。 现场控制和杜绝变质失效锚固剂的途径： 1、先进库先出库、先下井先使用的原则； 2、存放环境杜绝水、泥等影响； 3、控制码放高度，防止挤压变形； 4、综掘机作业工作面杜绝油脂影响因素。 2 2 树脂锚杆支护三径匹配定义、原理树脂锚杆支护三径匹配定义、原理 树脂锚杆支护三径匹配定义树脂锚杆支护三径匹配定义 树脂锚杆支护三径是指钻孔直径、锚杆直径、树脂药卷直径。 树脂锚杆支护三径匹配是指钻孔直径、锚杆直径、树脂药卷直径“三径”之间的最佳配合，从而使树脂锚 杆支护结构整体达到最佳的支护状态。 钻孔直径、锚杆直径、树脂

7、药卷直径关系示意图 树脂药卷锚固100mm螺纹钢锚杆锚固力 树脂锚杆支护三径匹配原理树脂锚杆支护三径匹配原理 （1） 锚杆直径对于是否能够有效充分地均匀搅拌树脂药卷以及锚杆是否能够顺利 安装起着非常关键的作用。当使用无纵筋左旋螺纹钢锚杆时钻孔直径与锚杆直径之差 应在610mm之间；当使用带纵筋建筑螺纹钢锚杆时钻孔直径与锚杆直径之差应在6 12mm之间（对于少量应用普通圆钢杆体锚杆的可参照使用带纵筋建筑螺纹钢锚杆的原 则执行）；为了获得较大的锚固力和较好的支护效果，上述数值一般应取中间偏下值, 即78mm之间。 （2） 树脂药卷直径应比钻孔直径小36mm。 因此，综合各方面因素，目前一般选用直径

8、28mm的钻头，应用1822mm 的左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，直径23mm的树脂药卷。 树脂锚杆支护结构整体匹配原则树脂锚杆支护结构整体匹配原则 指除树脂锚杆支护三径匹配外，树脂锚杆支护结构中的其它构件也必须匹 配，如托板、螺母、网、梁。在各构件强度不均的情况下，这些构件中锚杆 的强度应该是最低的，但锚固强度（锚固力）应是最大的，螺母次之，托板 再次之。 3、锚固类型 端头锚固 加长锚固 全长锚固 规范标准第2页（MT1104-2009 煤巷锚杆支护技术规 范.doc） 爆破 锚杆支护在任何时候都存在一个在破岩 的同时如何保护围岩的问题。这是锚杆支护的 工艺技术基础，也是锚杆支护能否成功的关键

9、。 因为爆破成形不好，直接降低围岩强度，不利 于锚杆托板与顶帮密贴，锚杆受力条件变差， 围岩加固强度减小，强化程度变低，减弱了它 的抗外载能力，直接影响巷道维护效果。 “三软”煤层因采用传统的爆破工艺，掘进巷道成形较差，片帮严重。 采用“预留爆破，手镐成形”的方法，能够实现既爆破围岩又保护围岩的目的。 所谓“预留爆破，手镐成形”就是在爆破图表设计时把炮眼布置成倒梯形，以 巷道宽度4.2m的断面为例，上边眼距帮250，下边眼距帮8001000， 其它边眼在这两个边眼的连线上，边眼间距650。巷道中部向上的炮眼深度 800，向下的1500mm。 装药时，孔深800的装药300g，孔深1500的掏槽

10、眼装药600g， 其余炮眼装药450g。采用这样的爆破图表施工，爆破后巷道断面成倒梯形， 上部巷宽接近巷道毛断面宽度，下部宽度比巷道毛断面宽度小14002000， 一侧预留7001000。预留的松动煤体，利用其残余强度保护巷道轮廓线 处的煤岩体的完整稳定。在需要支护时，再用风动铲将预留松动煤体刷大到巷 道设计断面尺寸。 7001000 28002200 7001000 “三软”煤层预留爆破后的倒梯形巷道断面 对于中硬的煤层，坚固性系数f=1.53，采 用修边爆破的方法来控制巷帮成形。修边爆破的实 质就是增加帮眼数量，缩小帮眼间距和抵抗线距离， 适当减少装药量。设计爆破图表时，要求帮眼口距 巷道

11、轮廓线150，眼底落在巷道轮廓线上。帮眼 间距300350，与辅助眼的抵抗距离450 500。顶眼距顶板200250，眼距500 600。 在钻孔深度掏槽眼和底眼2000，其它眼 1800时，按以下装药量装药：顶眼300g，帮眼 150g。辅助眼600g，掏槽眼和底眼750g。采用 这种方法能够减少炮震裂隙，使煤帮整齐稳定，为 锚杆支护奠定基础。 4 4 锚杆孔施工锚杆孔施工 顶板锚杆孔应由外向掘进工作面逐排顺 序施工，每排锚杆孔宜由中间向两帮顺序施 工。 打眼的顺序和原则打眼的顺序和原则 （1）、锚杆支护巷道落煤（岩）后，迎头达 到可以进行顶板锚杆支护的高度时，必须立即进行 顶板支护，巷道顶

12、板锚杆支护必须紧跟迎头施工， 不得为了网的压茬而使迎头一排锚杆虚设。如两帮 稳定、不片帮，帮锚杆施工可适当滞后一段距离， 但滞后距离和最大空帮时间必须在作业规程、措施 中明确规定（要注意预留滞后支护和滞后支护的区 别）。 （2）、顶锚杆必须逐排由外向迎头顺序施工， 每排内锚杆必须由中间向两帮顺序施工，必须采用 快速安装工艺钻孔、搅拌、安装，应尽可能减少顶 板空锚时间。严禁采用一次性将所有钻孔打好，再 一次性安装锚杆的方法施工。 （3 3） 施工锚杆孔还要兼顾以下问题 顶部永久支护锚杆必须紧跟迎头，且逐排向迎头施工， 距离迎头的最大控顶距离不得超过1个循环进尺加300的 距离。 每个循环支护工作

13、完成后，紧靠迎头的一排顶部锚杆， 距迎头的最大控顶距离不得大于1/2个锚杆排距，不得小于 200； 巷道顶板最外侧锚杆距帮不大于300，不得小于200 ；两帮最上端锚杆距顶不大于300，不得小于200； 类围岩巷道两帮墙基锚杆距底板不大于300， 该锚杆宜向底板倾斜，其倾斜角度应在支护设计中作出规 定，倾斜锚杆宜与异形托板配套使用，以提高锚固效果。 锚杆必须推到孔底，螺母外锚杆丝扣长度应控制在50 以内。 安装撅顶道的顶部锚杆螺母丝扣外露宜在3040， 便于装撅顶道吊环。撅顶道吊环使用螺母厚度不得低于25 ，安装时必须上满丝。 （4）、顶板锚杆眼施工时，一般换钎子次数 不应超过1次。顶板锚杆眼

14、施工一般可按下列快 速方法施工：如图4，第1次打锚杆眼将锚杆机放 在断面中间，一次成孔，（接着一次性快速安装 锚杆）；第2次将锚杆机放在右帮位置21下方 （也可以放在左帮位置21下方），用约1.2m 的短钎子分别打21、22号眼孔，换长钎子再分 别打22、21号眼孔。这样打1排锚杆眼少挪两次 钻机。据统计，每少挪1次钻机平均可节省时间 2min，按1个循环进尺1.6m，两排锚杆计算， 每循环可节省时间8min。每天节省挪钻机时间 在2430min。如果巷道断面较大，应安排多台 锚杆机施工，挪锚杆机的原理是相同的，次数减 少，既节省了时间，又避免了多台钻机互相影响。 锚杆钻孔施工示意图 121

15、22 21 22 aa 掘进迎头（特别是上山掘进）一排锚杆的设计与施工（顶部与煤壁距离/拖 根或造成第一排锚杆倾斜 巷道锚杆支护的整体性（主动支护和被动支护交替进行的危害） 树脂锚固剂 锚杆孔 锚杆 树脂锚固剂 锚杆孔 锚杆 树脂锚固剂 锚杆孔 锚杆 托板 螺母 图A图B图C 锚锚杆杆正正确确支支护护示示意意图图 单位：mm 对锚杆孔的深度要求对锚杆孔的深度要求 现场眼深的控制方法主要采用定长的钎子进行钻眼，即施工锚 杆孔所用的钻杆长度不得大于所用锚杆的长度； 眼孔过浅：有效锚固的范围降低，会导致锚固的深度不足， 同时将会锚杆的丝扣全部暴露在外，锚杆螺母不能将托盘紧固到贴 紧煤岩面。（锚固杆体

16、的丝扣加工的长度为90mm，眼孔的深度超 过标准的30mm后，会导致锚杆的丝扣外露小于60mm，螺母外露 丝扣不足20mm。） 眼孔过深：锚固剂被顶入眼底，部分锚固剂不参与支护，锚固 长度降低，降低了支护的效果。 巷道帮部、特别是巷道的底角锚杆孔可采用压风扫眼进行清除 岩沫和水分，保持锚固剂与锚杆眼孔亲密结合。现场常用清孔器， 利用压缩空气将杂物吹出眼内。由于煤帮锚杆孔含水或湿润对树脂 锚杆的锚固效果有一定的影响，帮锚杆孔可采用干打外喷方式施工， 但必须确保外喷降尘效果。 5 5 锚杆安装锚杆安装 锚杆安装应优先采用快速安装工艺。 锚固剂使用前应进行检查，不应使用过期、硬结、破裂等变质失效的锚

17、固剂。 当使用两卷以上不同型号的树脂锚固剂时，应按锚固剂凝固速度先快后慢的顺序， 将锚固剂依次放入钻孔中，先将锚固剂推到孔底，再启动锚杆钻机搅拌树脂锚固剂。 螺母应采用机械设备紧固，需要二次紧固时，其扭矩或预紧力大小、紧固时间应在作 业规程、措施中明确规定。 螺母安装达到规定预紧力矩后，一般不得将螺母卸下重新安装。 托板应紧贴钢带、网或巷道围岩表面，当锚杆与巷道的周边不垂直时应使用异型托板。 锚杆托板与螺母之间宜使用减摩垫圈。 锚杆快速安装工艺 使用销钉式力矩螺母或尼龙衬垫力矩螺母， 利用锚杆机扭矩将销钉切断并上紧螺母，实现锚、 安一体化(见下页图片)。 实施过程：先打一个锚杆眼铺网上 钢带上

18、托盘装锚固剂搅拌(锚固剂初凝) 上紧螺母对准锚带控制孔打下一个锚杆眼装 锚固剂搅拌(锚固剂初凝) 上紧螺母。 根据测算使用快速安装螺母比使用普通螺 母施工效率可提高1/3上，缩短了掘进循环时间， 加快了施工速度，效益显著。 （关于树脂锚固剂的相关内容前面已经论述） 锚杆安装 锚杆安装过程中应严格按树脂药卷说明书上 规定的搅拌、等待时间等安装方法操作，向孔中送 树脂药卷时，应轻轻将药卷试送到孔中。当使用两 种胶凝速度的树脂药卷时，应将胶凝速度快的放在 前面，胶凝速度慢的放在后面。每个锚杆眼中不得 应用两卷及以上双速药卷。 锚杆安装 应将树脂药卷缓慢匀速地推到眼底后， 方可转动机械边旋转边匀速上推

19、，边旋转边匀 速上推到眼底的时间一般占总搅拌时间的70%， 推到眼底后继续搅拌，其时间一般占总搅拌时 间的30%。待树脂药卷搅拌后一段时间、树脂 锚固剂已具有锚固力后，方可开始紧固螺母。 紧固螺母时，应使螺母扭矩达到规定扭矩要求。 锚杆安装时，应使锚杆穿过钢带或钢筋梯梁控 制孔和金属网锚入顶板后，应将钢带或钢筋梯 梁和金属网压紧，贴实顶板（锚杆安装示意图 示意图 链接4）。同时还应避免以下错误操 作方法： 正 错 错 确 误 误 1 2 图7 安装锚杆正确、错误操作示意图 （1）、错误1：树脂药卷未推至眼底，在眼孔口即开始搅拌，致使锚杆眼 壁上沾满树脂药剂，影响锚固效果。 （2）、错误2：树脂

20、药卷被快速推至眼底，致使锚杆穿进树脂药卷的药包 中，俗称“穿糖葫芦”，影响锚固效果。 安装锚杆的其它规定： （1）锚杆支护必须采用快速安装工艺安装 （2）锚杆托板与螺母之间必须使用减摩垫圈 一般认为，锚杆的预紧力与螺母安装扭矩有密切的 关系，可以用以下表达式表示： P = k M 其中：预紧力：P; 螺母扭矩：M; 系数：k 预紧力P与螺母扭矩M成正比关系。影响k值的关键 因素是螺母与螺纹段间摩擦系数，摩擦系数越大，k值越 小；螺母、垫圈端面间摩擦系数越小，k值越大；锚杆直 径的影响，锚杆越粗，k值越小。所以提高预应力途径必 须一是提高螺母扭矩M，二是提高系数k。 为了减少螺母与托板之间的摩擦

21、力，以便锚杆安装扭矩最大限度的转化为预 紧力、增大锚杆的初锚力，锚杆托板与螺母之间宜使用减摩垫圈。减摩垫圈应具有 可塑性、适应性能好，其孔径与托盘眼孔一致，厚度35mm。 螺母安装扭矩由锚杆机具输出扭矩决定的，是影响预紧力的关键因素。国外 常采用锚杆台车、掘锚机组等钻机提供的400500Nm的扭矩，来保证锚杆高预 紧力。但是国内的单体锚杆钻机，输出扭矩仅仅为100150Nm，顶推力10kN， 无法实现锚杆高预紧力。 当前采用的单体锚杆钻机提高预紧力应 该采取以下的途径： （1）提高螺纹加工精度等级，减少摩擦 阻力和摩擦扭矩；采用油脂对螺纹部进行润 滑，减少摩擦阻力。 （2）减小螺母、垫圈端面间

22、摩擦系数。 即采用高效减摩垫圈，减少螺母、垫圈和托 盘之间的摩擦阻力和摩擦扭矩。在螺母与托 板之间加金属垫圈和塑料垫圈，可减少摩擦 阻力。而且塑料减摩垫圈的材质起着关键作 用，一般应根据所要达到的扭矩对材质进行 设计，当锚杆钻机提供的扭矩达到设计的要 求后，将减摩垫圈均匀地挤压变形，从外观 上也可以直接显示出锚杆螺母的扭矩达没达 到设计要求。 减摩垫圈的主要作用 大大降低锚杆托板与螺母之间的摩擦力,提高 初锚力(锚托力); 有效提高锚杆锚固力,充分发挥锚杆的高强作 用; 适当调节因锚杆角度施工偏差造成的锚杆托 板与螺母之间不能实现面接触的弊病; 有效监测首次或者二次紧固的螺母扭矩是否 符合要求

23、. （3）、托盘应紧贴钢带、网或巷道围岩表面，锚杆托板处及周围50范围 内的浮煤矸必须找掉、找平、找实。 （4）、螺母的拧紧必须采用机械设备进行，且必须对锚杆螺母进行二次紧 固，以保证螺母扭矩符合规定要求。 螺母扭矩按锚杆直径一般为：16，100 Nm扭矩150 Nm；18或20mm，150 Nm扭矩200 Nm；22，200 Nm，一般不大于300 Nm。其螺母扭矩大小、二次紧固时间应在作业规 程、措施中明确规定。 对不同直径锚杆螺母扭矩设计指标不同 (某集团早期规定) 螺母扭矩按锚杆直径分： 16及以下；100 Nm扭矩150 Nm； 18：120 Nm扭矩150 Nm； 20及以上：15

24、0 Nm扭矩200 Nm。 二次紧固必须符合以下要求： 16及以下：150 Nm扭矩200 Nm； 18：200 Nm扭矩250 Nm； 20及以上：250 Nm扭矩300 Nm。 其螺母扭矩大小、二次紧固时间应在作业规 程、措施中明确规定。 螺母的拧紧可以选用 静止扭矩不小于 1000Nm的锚杆安 装机（风炮、气板 机），应杜绝人工紧 固锚杆螺母。 预紧扳手预紧扳手 扭矩倍增器扭矩倍增器 （5）、网规格、联网方式必须在规程措施中明确规定，采用压茬联接方式的压 茬宽度应保持在100200范围内，并用铁丝双排扣连接，且将网拉紧压实， 紧贴巷道围岩表面。有条件用锚杆托盘压网的必须采用锚杆托盘压网；

25、采用不 压茬联接方式的，其网与网之间必须通过自身连接或用铁丝连接形成整体。联 网材料必须采用不低于14#双股铁丝联接，联接点间距不大于200。 （6）、作为支护的锚杆安装达到规定的螺母扭矩后，不得为网的压茬等原因卸 下螺母重新安装。 螺母安装达到规定预紧力矩后，螺母卸下重新 安装时，从微观上观察，其控制的区域顶板会发生 一定的位移，造成应力的重新分布；松软的顶板围 岩往往会导致再次安装螺母失败。 6 6 树脂锚索支护施工工艺树脂锚索支护施工工艺 树脂锚索支护主要是指应用直径15.24mm、17.8mm、18.9mm的小孔径钢绞 线通过树脂锚固进行加强支护的技术。原有的理论认为，锚索支护的主要作

26、用是将下部不 稳定岩层悬吊在上部稳定岩层中，用悬吊理论进行支护设计。而徐州矿区经过研究、试验 提出，锚索支护的主要作用是通过锚固段与锚索托板之间的作用对巷道上方不稳定岩层起 到挤压加固作用，而悬吊作用仅仅起到次要作用。因此，一般认为没有形成悬吊作用的锚 索是最好的锚索。 一般情况下，尤其是地质条件比较差、巷道变形比 较大的区域，锚索主要应该起到预防性挤压加固作用，不 宜仅仅起到悬吊作用，一旦锚索仅仅起到悬吊作用，悬吊 的重量一般都很大，将是很危险的，因此，锚索的施工时 间应很好把握。为了弥补锚索低延伸率的弊病，在锚索托 板里面可垫一块湿柳木托板。常规情况下顶板越好的情况 下，锚索的张拉力相对较

27、小；顶板越差的情况下，锚索的 张拉力相对应大些，最好应相应增加托板面积。 安装锚索时，钢绞线应推到孔底，安装后外 露钢绞线长度不宜超过300mm。 锚索施工后，应及时对锚索进行检查，锚索 预紧力的最低值应不小于设计预紧力的90%。发 现工作载荷低于预紧力时应及时进行二次张拉。 锚索钻孔中有淋水时，应采用补强措施。 1、外露钢绞线长度不宜超过300mm。 评定标准规定的锚索外露长度100mm。规范 规定外露钢绞线长度不宜超过300mm是指眼口外露的 钢绞线部分，考虑到锁具、托板等厚度的影响，并考虑 到张拉机具千斤顶的抱卡长度一般为120130mm。 事实上外露的长度在150200mm为宜，不影响

28、行人 等影响一般不强制的予以切割。 2、锚索预紧力的检查。 施工中逐根检查，按张拉设备上的压力仪表读数 做好施工检查记录。施工后采用敲击、观看等方法抽查， 或直接采用张拉机具抽查，及时进行二次张拉。 3、钻孔中有淋水时的补强措施。 （1）采用超前钻孔放水； （2）加大锚索密度，加长锚索的锚固距离 ； （3）原则上采用树脂锚固锚索的锚固位置不得选择 在含水层中。但在遇到水量不大的淋水岩层时，可根据 经验适当加大用量，达到设计锚固力。 其它施工要求其它施工要求 锚杆支护作业时，如遇复杂地段，应停止作 业、分析原因，采取措施后方可施工。 复杂地段应优先选用锚杆、锚索、锚注等支 护形式进行支护，并适当

29、加大支护密度，必要时 应采用金属支架、支柱等进行加固。 对失效、松动等不合格的锚杆、锚索应及 时补打或紧固。 采用锚杆支护的煤层巷道，应备有一定数量 的其它支护材料作防范措施。 任何煤巷作业地点，作为永久支护的锚杆、 锚索、钢带、金属网等不应作为起吊设备或悬挂 其他重物。 新郑煤电12205工作面掘进巷道支护参数建议（具体以矿批准的作业规程和补 充措施为准） 锚杆间排距0.7*0.7(7根) 锚索以五花式布置，间距2.5米,排距2.1米,长度6到7米 7 7 影响树脂锚杆、锚索锚固效果的影响树脂锚杆、锚索锚固效果的 3 3个不容忽视的因素个不容忽视的因素 (1) 不同直径锚杆螺母扭矩指标 在煤

30、巷锚杆支护实践中，从锚杆托板的初始 锚托力（用液压枕监测）可以发现，对不同直径的 锚杆而言，虽然螺母扭矩相同，但锚杆托盘的锚托 力有明显差异。经过实验室试验和推断可以得出以 下曲线，见下图。 从图中可以看出，对于不同直径的锚杆来说， 相同的螺母扭矩所获得的锚杆托板的锚托力不同， 若不考虑其它因素的影响，直径越小，初始锚托力 越大，直径越大，初始锚托力越小。 120锚杆 218锚杆 316锚杆 414锚杆 不同锚杆直径的扭矩与初始锚托力关系曲线 0 5 10 15 20 25 50150100 R l 1 2 3 4 托板初始锚托力/kN 螺母扭矩 /N.m (2) 锚杆锚索耦合支护时间 锚杆锚

31、索耦合支护一般指在松散破碎围岩煤、岩巷用 锚杆初始支护后的锚索加强支护。由于这两种支护的特殊 性，要使锚杆锚索耦合支护达到预期的效果，必须给出恰 当的锚杆锚索耦合支护最佳时间。 目前应用的钢绞线为直径15.24mm、18.9mm的标 准型，此种钢绞线的延伸率仅为3.5%左右，显然，它不适 应较大变形的情况。因此，在掘进工作面过早支护会因巷 道围岩的大变形而造成钢绞线被拉断；太迟支护会造成锚 杆锚固段与锚索锚固段之间的岩层离合。实践证明，在围 岩表面与锚杆锚固段之间岩层急剧变形期内，锚索不宜支 护；在围岩表面与锚杆锚固段之间岩层变形由急剧向缓慢 变形转化时，是锚索的最佳支护期，见下图。 二次藕合

32、支护时间的确定 dmax 0 围岩最大变形量 TG tG t 时间 围岩变形量 (3) 锚杆、锚索二次补强的时间和 强度 不论应用锚杆钻机或气扳机对锚杆 螺母实施的扭矩多大，不论锚索张拉力 多大，经过一段时间后，锚杆螺母扭矩 和锚索托板的锚托力都经过一个急速下 降期、快速承载期和缓慢承载期的过程， 甚至有的锚杆的锚托力、螺母扭矩会下 降到零，见下图。 为了防止锚杆、锚索的锚托力在急速下降期 带来的被动承载，在煤巷锚杆支护设计时，要求必 须给出锚杆螺母的二次紧固、锚索的二次张拉的明 确时间和指标。设计时，一方面应考虑到给锚杆、 锚索一定的变形、稳定时间，另一方面在不让锚杆、 锚索的锚托力下降到最

33、低点且具有一定锚托力的情 况下，适时进行锚杆螺母的二次紧固、锚索的二次 张拉，以保证锚杆、锚索自安装后自始至终都有适 当的锚托力。补强的强度必须高于初期强度。图中 的S1、S1是没有采取补强措施的锚杆、锚索锚 托力变化曲线；S2、S2是采取补强措施的锚杆、 锚索锚托力变化曲线。 t1t0 s1 s2 L2 L1 L3 L(kN) t(h) 0 锚杆锚托力曲线示意图 t1t0 s1 s2 L2 L1 L3 L(kN) t(h) 0 锚索锚托力曲线示意图 先进矿区锚杆支护技术主要特点： 多数矿区皆依据围岩强度强化理论指导 矿区锚杆支护技术； 锚索支护依据挤压加固作用机理设计； 严格细化施工工艺和现

34、场的控制； 严格控制施工机具材料管理规范统一； 以解决现场问题为宗旨，立足基础工作， 便于现场施工，利于组织生产； 将煤巷锚杆支护的先进经验推广到岩巷 和采煤工作面； 锚杆支护率90%以上，个别矿区基本达 到100%。 困难地质条件煤巷锚杆支护遵循的原困难地质条件煤巷锚杆支护遵循的原 则则 困难地质条件下，煤巷锚杆支护指导性理论为围岩强度强化理论。 必须有高素质的施工队伍； 必须应用性能优越、质量可靠的支护材料； 困难地质条件巷道必须实施锚杆支护；特殊地质条件地点不放弃锚杆支护，以确 保巷道支护的整体性，稳定性； 依据围岩强度强化理论，不过多依赖锚索支护，确立锚杆支护为主体支护地位， 提高支护

35、强度，辅以锚注工艺和卸压技术； 遵循“二快三大”原则，即锚杆、锚索施工快、大锚固力、大初锚力、大螺母 扭矩； 适当扩大巷道断面，即预留一定断面。顶板破碎可优先考虑拱形断面。 煤巷锚杆支护巷道局部掉顶、片帮时，宜优先采用锚杆进行支护，并采用“掉 到那里，锚到那里”的支护方法，不得瞒顶、瞒帮。 修改检查标准，允许巷道适当变形，两个巷道断面考核；掘中尽量不处理，掘 后一次处理，防止围岩应力频繁重新分布。 8、困难地质条件下煤巷锚杆支护实 例 （1） 沿空留巷技术(切顶机理) 图15（2） 切顶阻力计算及切顶简图 巷旁支护和临时支护 沿空留巷维护状况之一 沿空留巷维护状况之二 （2 2）巷道遇断层情况

36、下的锚杆支护技）巷道遇断层情况下的锚杆支护技 术术 此处介绍的用锚杆、锚索过断层的方法仅限于断层面较为明此处介绍的用锚杆、锚索过断层的方法仅限于断层面较为明 显的独立断层，在连续两个断层以上的断层带或向斜、背斜轴显的独立断层，在连续两个断层以上的断层带或向斜、背斜轴 部岩层扭转等复杂构造区域一般不能单独用锚杆、锚索过断层部岩层扭转等复杂构造区域一般不能单独用锚杆、锚索过断层 的方法支护，常规要用复合支护，如锚杆、锚索的方法支护，常规要用复合支护，如锚杆、锚索架棚复合支架棚复合支 护等。护等。 （3）将煤巷支护的先进技术推广到岩 巷工作面支护中光爆锚喷改进后的新光爆锚喷改进后的新 工艺工艺(郑煤） 初喷打锚杆复喷的施工顺序， 改变了传统的打锚杆初喷复喷工艺， 作业方式上由“二掘一喷”改为“三掘三 喷”。 对传统工艺进行了突破性的变革。新老 工艺巷道支护效果见下图. 托板