巷道施工锚杆支护设计培训讲义

锚杆支护

（包括：锚喷、锚网、锚索等支护方式）主讲人：

张学舟主要内容一、锚杆支护的原理二、锚杆支护设计依据、要点三、锚索支护设计依据、要点四、锚喷、锚网和锚索支护概述五、《煤矿安全规程》关于锚杆支护的有关规定一、锚杆支护的原理

从支护机理上看，锚杆支护属于“主动”支护，可以充分利用围岩的自承能力，提高巷道围岩的稳定性，将载荷体变为承载体。在相同生产地质条件下，锚杆支护的巷道围岩变形量比棚式支护减少一半以上。

从技术经济上对比，锚杆支护可以节约大量钢材，减少材料运输工作量，减轻工人的劳动强度和改善作业环境；保持采煤工作面上下两道和开切眼的畅通，为回采工作面快速推进和高产高效低成本生产创造有利条件；锚杆支护巷道施工简单，机械化程度高，可大幅度降低巷道支护成本，提高掘进速度和生产效率。（一）、锚杆支护作用机理1、悬吊理论机理：将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳定岩层上，以避免较软弱岩层的破坏、失稳和塌落，锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量。缺点：没有考虑围岩的自承能力，而且将被锚固体与原岩体分开。适用条件：锚杆可以锚固到顶板坚硬稳定岩层。2、组合梁理论

机理：将锚固范围内的岩层挤紧，增加各岩层间的摩擦力，防止岩石沿层面滑动，避免各岩层出现离层现象，提高其自撑能力；将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁紧成一个较厚的岩层（组合梁）；在上覆岩层载荷的作用下，这种组合厚岩层内的最大弯曲应变和应力都将大大减小，组合梁的挠度亦减小。

缺点：将锚锄杆作副用与雄围岩浆的自侦稳作色用分忽开；忠随着稍围岩视条件猴的变拘化，乏在顶防板较谁破碎璃、连判续性连受到稠破坏娘时，念组合艇梁也狸就不羽存在算了。适用舅条件：层状摆地层携；顶候板在姻相当株距离猫内不糕存在吹稳定嫂岩层榜，悬左吊作垂用处贿于次蜘要地旱位。3、组戚合拱欢（压桶缩拱楚）理膏论机理：在破消裂区艰中安笔装预蓄应力类锚杆喷时，些在杆践体两赵端将客形成渡圆锥匆形分惕布的脏压应赏力，剧如果永沿巷厦道周峰边布陡置锚势杆群装，只晋要锚次杆间昌距足躁够小浸，各纤个锚争杆形羊成的窝压应和力圆拍锥体多将相混互交曲错，暑就能饭在岩温体中取形成涝一个沉均匀霜的压黎缩带拌，即泊承压壳拱，治这个驰承压骗拱可捏以承阻受其床上部彼破碎梳岩石腔施加隙的径型向荷剑载。炸在承贞压拱吗内的舱岩石伸径向雪及切战向均斯受压挨，处辞于三烛向应跨力状湿态，醋其围亩岩强满度得内到提窜高，倡支撑填能力撞也相斯应加呀大。缺点：一般最不能仆作为么准确水的定位量设将计。适用对条件：顶板缺无稳幼定岩父层。1．圆锦钢锚仰杆（二贫）、跨锚双杆的茎结构员类型2．螺消纹钢弱锚杆右旋请全螺狮纹等盒强锚秋杆3.玻璃捡钢锚有杆（1）一呼次支涂护原碰则。旋锚杆羊支护居应尽缴量一腐次支逐护就佳能有龙效控亿制围石岩变源形，朵避免幅二次故支护界，以论及维粱护巷渣道。寻一方则面，初这是吗矿井吨实现葬高效医、安向全生太产的伟要求裙，就被回采纹巷道茂而言肺，要唇实现铺采煤窝工作倡面的落快速丑推进伸，服懂务于烟回采启的巷奴道应趟在使岛用期铃限内涉保持选稳定茂，基忆本不公需要全维修待；对损于大础巷和歉硐室旅等永婆久工喜程，蚕更需攻要保克持长卖期稳绩定，起不能棉经常址维修益。另桨一方捎面，扫这是欺锚杆腐支护闭本身羞的作塌用原页理决普定的箭。巷贺道围侨岩一朗旦揭弯露立积即进彻行锚血杆支锡护效女果最攻佳，塞而在镜已发止生离沟层、萄破坏密的围隶岩中槽安装些锚杆质，支卸护效庙果会上受到摇显著蛋影响鲜。（三斥）、锚杆描支护斜形式驳与参屋数选爹择原障则（2）高糊预紧刊力和箭预紧结力扩垂散原纵则。撤预紧讨力是们锚杆箱支护米中的撇关键建因素烘，是将区别签锚杆插支护坊是被登动支嗓护还叙是主凯动支挂护的慌参数萝，只炸有高堡预紧统力的桶锚杆饲支护冒才是怜真正败的主肤动支津护，奖才能不充分仔发挥叙锚杆碎支护更的作谎用。窑通过像托板狡、钢目带等期构件窗实现是锚杆反预紧淋力的啦扩散蜓，扩疯大预遣紧力罢的作舱用范扬围，碰提高愤锚固适体的胀整体泡刚度梯，保拜持其揭完整诵性。（3）“绣三高框一低装”原坏则。姥即高帖强度报、高贿可靠谱性与走低支轧护密脚度原拴则。貌在提违高锚各杆强平度（删如加陵大锚判杆直厚径或趣高杆制体材猎料的竹强度呈）、词刚度摄（提矩高锚皆杆预淘紧力呀、加锋长或窃全长省锚固口），利保证喝支护黄系统伯可靠吵性的凝条件焰下，莲降低煤支护烧密度竿，减键少单慈位面晴积上胞锚杆速数量罪，提纷高掘诱进速馅度。（4）临敢界支陪护强绳度与搁刚度年原则赢。锚作杆支集护系衔统存先在临塑界支却护强馒度与托刚度咏，如腾果支访护强剩度与窃刚度咸低于挺临界割值，赌巷道唉将长纹期处黄于不雀稳定判状态台，围累岩变喂形与吵破坏圣得不指到有蓄效控谎制。俊因此董，设宝计锚宰杆支伍护系恩统的辉强度乒与刚匪度应孙大于薄临界晃值。（5）相州互匹渐配原相则。病锚杆慢各构叮件，梦包括志托板现、螺偷母、分钢带冬等的拴参数律与力执学性滴能应妥相互遍匹配扣，锚牙杆与豆锚索绪的参植数与趁力学柄性能怕应相搁互匹习配，箩以最业大限宰度地志发挥潮锚杆坏支护设的整毒体支拾护作劣用。（6）可梨操作糊性原厨则。恳提供缺的锚营杆支拆护设激计应辱具有滚可操胃作性闹，有偿利于绣井下洋施工掘管理辟和掘具进速昼度的调提高然。（7）在暂保证挠巷道彼支护份效果纵和安屠全程熟度，宿技术洪上可粗行、差施工爱上可敌操作厌的条苦件下葱，做毕到经绸济合鼠理，它有利俊于降凯低巷歪道支阅护综枣合成敢本。二、暮锚杆氧支护象设计焦依据气和要谨点按悬能吊理早论确望定支宴护参畏数1）锚忙杆长呜度锚杆优长度统的计央算公辞式为正：L=重L1捐+L倘2+护L31、锚绪杆支置护参但数确恰定式中饿：L1为锚慨杆外蠢露长熊度，一漏般L1=鹊0.巾1～0.酬15雀m。对光于端兵头锚佳固型慰锚杆拐，L1=垫板膏厚度+螺母镜厚度+（0.逼03～0.森05）m；对再于全荣长锚鼻固锚甩杆，绢还要俭加上级穹形且球体齐的厚瞎度。L2为锚歌杆有咐效长同度。L3为锚鉴杆锚箭固段持长度，一般看端锚L3=尖0.盒3～0.角4m，由秆拉拔门实验统确定值；当戴围岩禽松软驶时还执要加逆大。对于伞全长嫩锚固瓦锚杆坑，锚泼杆的佣有效腿长度裁则为L2+L3。有效监长度L2，有来以下蚂几种申确定感方法斧：①当含直接归顶需僻要悬顶吊而嫩它们蝴的范继围易冶于划赛定时合，L2应大素于或迎等于伐它们死的厚障度。②一悲般还村可按L2=KH进行列计算，H为软服弱岩给层厚射度（烈或冒冤落拱嗽厚度他），m；K为考朽虑软嚷弱岩讽层变疤化的鸦安全貌系数楼，一般乏取1.剩5～2。软弱能岩层H的确篇定是狱根据顽地质傻资料宅，实刻测或毒经验僚估计公，冒稻落拱态高度歌是按狐下式锈估算，即当f≥3时，--擦--母--盐--饰--捆--首--食-②-1当f≤2时，--勇--速--科--杀--渴-②-2式中车：K伞--捧-安全显系数悔，一偏般取1.晒5～2；b或b1--泥-踢(普氏辞免压钉拱高)围岩葛松动猜圈冒计落高骄度，m；B猾--嚼-巷道李开掘膨宽度峡，m；f华--钓-巷道乌顶板帖的岩投石普纷氏坚奴固性旗系数悄，；H忙--积-巷道堪掘进储高度井，；ω--馅-两帮幅围岩落的似绪内摩购擦角割，取f反算钩；ω=厘ar屈ct堵an联(折f分)2）锚尚杆杆蜻体直陵径锚杆灰杆体返直径淹根据刑杆体笑承载汤力与糖锚固盗力等刃强度警原则闸确定方，即式中斥，d为锚跟杆杆青体直澡径，挎㎜；Q为锚合固力警，由披拉拔泄实验币确定同，KN；σt为杆割体材饥料抗裁拉强泛度，MP宝a。从表2—则1中看刚出，恢对于寨常用市直径20拦mm的锚迁杆杆袍体，乓圆钢世（Q2惩35）、方高强拨度螺眯纹钢眠（BH等RB落40炭0）、月超高德强度陕螺纹五钢（BH怠RB借60欲0）的仆拉断急载荷燥约为11钟9.慈4k秒N、17逮9.监1k高N、25历1.小3k压N，后锯两者失分别臂是前舟者的1.晓5和2.亚1倍。3）锚仁杆间芦、排年距锚杆壳的间营距，多排距污计算牺，通剧常间菜、排是距相源等，皱取为a，并纺根据祝锚杆惧的锚筐固力梯应等社于或赖大于斤被悬宫吊岩黑石的桌重量设的原刃则确亡定，哥即：式中泉，γ为岩符石体恋容重电，KN硬/m碑3。K为安峰全系贪数，慎一般驼取1.嘴5～1.团84）锚动杆的顾锚固例力有懂以下既几种坝确定征方法①锚杆编的锚揪固力呜不应鲜当小屋于被笋悬吊新不稳语定岩横层的拘重量。②实际摘锚固波力按刷药卷班的粘污结强朱度计央算。式中单：γ为岩由石容贯重，KN确/m3；R为锚刺杆眼胆半径郑，m；τ为树垦脂药调卷与花钻孔堵壁的冰粘结宅强度忘，KN狱/m2；L锚为锚膝固长展度，m。2、锚绢杆的刑预紧干力锚杆主预紧距力设厕计的恭原则粥是控众制围成岩不蒙出现阅明显牌的离奴层、愚滑动怕与拉斩应力府区。桑实践授证明党，如炒果选撑择合努理的尤预紧难力值牵，能鹊够实扒现对塞离层赔与滑带动的爹有效绝控制谷。根械据国杰外的青经验感以及析国内恼部分舌矿区丽的试呆验数归据，撒结合哭我国摘煤矿新巷道躬条件仁与施问工机脉具，久一般菊可选戴择锚巡寿杆预朽紧力右为杆互体屈路服载偷荷的30暂%—械50辞%。2、锚贝杆的捡预紧买力3、锚胖杆的挡布置根据乖围岩舰的性堪质，蹄锚杆块可排攻列成粉方形义、五种花形扮等。按方形窜适用这于稳赠定的宗岩层兼，梅弟花形姨适用烈于稳长定性耐较差俭的岩罩层，阳其布泥置图抱所示机。锚娘杆的尘锚入逆方向角，应夹与岩丈层面刑或主潜要裂扯隙面耐成较督大的汽角度芬相交愈，尽鸽可能纤与其细正交坦；层秀面与刷裂隙耽面不扬明显创时，削锚杆崖应垂挤直于晋巷道芝周边雷锚入淋。三、辟锚索痒支护快设计必依据锣和要严点1、锚鸭索支俘护参槽数确若定1）加殖强锚暮索长嫌度校坐核，万应满孟足式中L——见锚索隶总长渴度，m；La——不锚索牙深入等到较桑稳定环岩层选的锚恢固长青度，m；其中K——剥安全睁系数男；d1——封锚索倘直径迈；fa——花锚索普抗拉牛强度偏，N/㎜2；fc——攀锚索郊与锚龟固剂访的粘密合强效度，N/㎜2；Lb——达需要梢悬吊纵的不振稳定互岩层搭厚度皮，m；Lc——舞托板填及锚利具的脸厚度时，m；Ld——口外露永张拉嫂长度锻，m；2）悬然吊理胶论校滨核锚巡寿索排揉距：式中L-世--锚索丝式排距果，m；B-扒--巷道鼠最大它冒落喘宽度求，m；H-询--巷道球最大历冒落千高度铁，m；（聋最大蚂取锚澡杆长捡度）γ--馆-岩体贺容重冷，kN静/m望3（包允括顶魂煤+直接共顶）L1--尤-锚杆熟排距,咳m；F1--嚷-锚杆滨锚固果力,梳kN驱;F2--醋-锚索免极限葛承载忠力,弓kN；θ--嘉-角锚折杆与胞巷道吗顶板串的夹克角,°；n-葵--锚索险排数,取。3）锚筑索的租锚固摔力：式中P-甩--锚索冤锚固将力，m；R-龟--锚索猜孔半崭径，m；τ--钥-为树唯脂药交卷与睁钻孔营壁的添粘结怎强度剪，KN荐/m叠2；L锚--适-锚索寒为锚见固长归度，m。其中R-突--锚索雅孔半乘径，m；R1--门-锚索紧半径蛛，m；R2--迁-树脂有锚固导剂半裤径，m；L2--汤-树脂堤锚固巡寿剂长蛾度，m。四、练锚喷桂、锚娘网和滤锚索管支护笼概述1、锚肿喷支摩护锚杆捧和喷酱射混驼凝土怨虽各逐自有叙优点粉，但昂也有戴不足牢之处察。锚叨喷联亭合支底护，宇恰能冤使两片者取誓长补吼短，锣互为团补充苗，是曾一种军性能脆更好假的支订护形灿式。锚喷们支护造图示掠例2、锚驻网支迎护锚网寺支护欣是将椅金属档网用耕托板居固定畜或绑终扎在殃锚杆串上所撇组成澡的支肃护形塞式。金属损网用毛来维转护锚草杆间雹的围袜岩，寺防止旅小块誓松散摩岩石不掉落尖，也屿可作贩为喷漠射混践凝土妻的配殖筋。串被拉字紧的申金属润网还攀能起给到联芬系各犬锚杆叹组成塞支护填整体返的作湾用。常见因的金呆属网萄有金钟属菱械形网碌、经滑纬网插，一毯般采倒用直薄径3～4㎜的铁怜丝编芽制而铅成，锹一般僚采用约镀锌夺铁丝雾，由脆于金腐属网速消耗违钢材盯较大旬，目觉前正第在使籍用具饥有一猪定抗锈拉强倦度和扬延伸霞率的货玻璃匙钢纤保维或揭塑料育网代隔替。锚网碗支护牺梯形幻玉巷道锚网码支护竞拱形茶巷道3、锚腾喷网瓣联合鼓支护喷射径混凝滥土能烫有效吊的控凭制锚微杆间丧的石舒块掉孝落，用但其阶本身启是脆随弱的兄，当呢岩石庭变形打大时宫，容幼易开货裂剥转落。逼解决予办法颜之一毛就是毫喷射稳混凝氏土之怀前敷坐设金挥属网齐，喷板后成绸钢筋蛾混凝黑土层皮，提乒高了治混凝知土的姻整体负性，症改善君了喷礼层的杜抗拉彩性能糊，这想就形驼成了喘锚喷具网联慢合支暂护，乏能有原效的寒支护黄松散永破碎唐的软篇弱岩宋层。洽金属横网用益钢筋马直径踪蝶一般攀为6～12靠㎜，钢笛筋间今距一止般为20咐0～40母0㎜。4、锚赞网带葡支护锚网隐带支甜护由蕉锚杆速、钢丛带及觉金属树网组本成。扒钢带舍是用描扁钢洪或薄验钢板酿制成驰，为棚了便骗于锚此杆安赵装，呼在钢削带上殃预先懒钻好哭孔，慈钻孔浪形状紫为椭热圆形岁，钻机孔直健径应固由相驴应锚吗杆直惧径确舌定。懂也可鞋采用键钢筋步梯代厌替钢蓝筋带父。5、锚惩索支智护锚索耀支护笑是根嘉据矿创山压赴力中算煤层崇顶板脂是板异块原唐理的智假说,让锚细索直凭接打蜜在不怎冒落杏的老步顶上,然后贪利用响锚索30凤t的预眼应力扭提前涌把直躬接顶叛吊住,来维评护巷益道,减少川顶板敞下沉达量和镰破坏棚程度敬。锚索孔是锚土杆的吨发展壤和延姓伸，捐其材邪料一穴般采变用既隔有一驾定刚跟度又词有一乌定柔杯性的鬼钢铰笛线制杯作，扰长度辛可达10糊m甚至20涂m以上耀，抗拦拔力秘可达外几百kN，是酒地下泄大断狐面巷不道、爽