一岩石平巷锚杆类型及松动圈理论

乔卫国教授2009.12锚杆支护原理与技术1/26/20241主要内容一、锚杆支护技术的应用二、锚杆种类三、松动圈巷道支护理论（锚杆支护理论及参数设计）1/26/20242一、锚杆支护技术应用1/26/202431/26/202441/26/202451/26/202461/26/202471/26/202481/26/20249三河尖矿综放煤巷1/26/2024101/26/2024111/26/202412二、锚杆种类按应用对象分：岩石锚杆土锚杆（土钉）按锚杆特征分：锚索（柔性）锚杆（有一定的刚度）按锚固形式分：全长锚固式锚杆端部锚固式锚杆按锚杆材料分：金属锚杆木锚杆玻璃钢锚杆1/26/202413端部锚固式锚杆楔缝式锚杆倒楔式锚杆胀壳式锚杆快硬水泥药卷式锚杆树脂药卷端锚式锚杆全长锚固式锚杆水泥浆全长锚固（粘结）式锚杆树脂药卷全长锚固（粘结）式锚杆管缝式全长锚固锚杆胀管式全长锚固锚杆1/26/202414楔缝式锚杆1/26/202415倒楔式锚杆1/26/202416砂浆锚杆1/26/202417锚固装置1/26/202418管缝式锚杆1/26/202419胀管式锚杆1/26/202420树脂锚杆1/26/202421

现场对树脂药卷主要技术指标的测试结果1/26/202422锚索：锚固段、自由段、索固段1/26/202423锚索锚固1/26/202424钢绞线1/26/202425锚索的锁固结构1/26/2024261/26/202427捷马公司的各种锚杆1/26/202428捷马公司的各种锚索1/26/202429几种典型的高性能预拉力锚杆1/26/202430几种配套的新型托盘1/26/202431三、松动圈巷道支护理论

（锚杆支护理论及参数设计）1、围岩松动圈巷道支护理论内容

支护理论的定义：主要是关于支护对象、荷载来源的认识和观点。涉及的是地下工程稳定性。支护理论内容①围岩破裂变形过程中所产生的碎胀力是巷道支护主要的对象；②巷道支护围岩松动圈分类表；③锚喷支护机理及其参数设计方法。

1/26/2024322、松动圈的形成及支护对象松动圈发展过程中产生的碎胀变形是巷道支护的主要对象。松动圈发展过程中产生的碎胀力是巷道支护压力的主要来源。1/26/2024333、松动圈分类表松动圈厚度是一个反映岩石强度与地压综合作用的分类指标。围岩的稳定程度主要与地应力和围岩强度有关，而松动圈的大小正是二者的综合体现。现场调查显示，松动圈大小和围岩收敛及支护的难易程度是一致的。大松动圈巷道收敛变形量大,支护困难，反之则易，松动圈的大小反映出了支护的难易程度。1/26/2024341/26/202435（1）绕过地应力、强度、结构面性质测定困难，理论基础扎实；（2）分类与支护机理相互联系，实用；（3）现场实测，无假设条件，可靠；（4）单一综合指标，简单；（5）本身与岩性无关。围岩松动圈分类表特点1/26/2024364、锚杆支护原理和参数确定（1）悬吊理论中松动圈碎胀变形较小，由于锚杆可以穿过松动圈厚度，用悬吊原理设计锚喷支护。1/26/2024371/26/202438锚杆长度计算L＝L1＋KLp＋L2 式中：L——锚杆长度，mm；

L1——锚杆锚入弹塑性区的深度。机械锚固时，一般为300~400mm，围岩强度较小时取较大值，反之取较小值；树脂药卷锚固时，取700mm。

K——安全系数，一般取1.5-2；

Lp——围岩松动圈的值，mm；

L2——锚杆的外露长度，常取L2＝50~100mm；1/26/202439

锚杆间排距的确定

如果采用等距离布置，每根锚杆所负担的岩体重量为其所承受的荷载，可按下式计算：Q≥γKLpa2 a≤√Q/KLp

式中：Q——单根锚杆负担岩石重量，Kg；

γ——岩体的容重，Kg/m3；

a——锚杆的间排距。一般0.8-1.0m1/26/202440(2)压缩拱理论该理论适用于大松动圈。

理论认为：在拱形巷道围岩的破裂区中安装锚杆后，形成一个较大厚度和较高的强度承压拱，以承受荷载。1/26/2024411/26/2024421/26/202443确定组合拱的厚度

由于目前还不能定量的给出各类围岩碎胀变形载荷，在此仅提供几个工业性试验的经验数据：当围岩岩石强度大于20MPa时，在Ⅳ类围岩中，选用1.0m左右的组合拱厚度；在Ⅴ类围岩中选用1.2m以上的组合拱。1/26/202444锚杆支护组合拱的基本参数依据上图的几何关系，根据组合拱的厚度可用下式计算锚杆长度：

b＝（L×tgα－a)/tgα

＝L－a式中：b—组合拱的厚度；

L—锚杆的长度；

a—锚杆的间排距；

α—锚杆对破裂岩体的压力角，经试验知α接近450。

L＝b＋a1/26/202445锚杆与间排距多采用较密的锚杆布置，其间排距一般在600mm~800mm范围内选用，这样锚杆长度多为1.8m~2.2m。

为了提高组合拱的整体性，多选用全长锚固锚杆。矿山锚杆支护基本参数：长度：1.8—2.5m，（隧道