锚杆技术概述

  锚固体或锚固段做成扩体,以缩短锚杆长度. 2．在新开挖基坑边离邻近建筑物或构筑物很近, 原有建筑物的基础对锚杆施工的影响. 3．如何回收锚杆,在回收锚杆的同时,如何加固曾 作为锚固段的地基. 4． 在沿海大、中城市软土地区如何扩大土层锚 杆的应用场景范围. 5．土层锚杆的徐变和松弛的研究.

  我国的锚杆支护是在1956 年开始研究的, 但由于技术 条件等原因, 锚杆支护的发展一直比较缓慢, 直到九十年代, 我国煤巷锚杆支护才开始得到迅速发展。我国国有大中型 煤矿每年掘进的巷道总长度高达5000km 以上, 到1995 年 底, 我国不受回采影响的岩巷, 其锚喷( 网) 支护比重达 57.129% , 而在占每年掘进巷道总长度80%的受采动影响 的煤巷、半煤岩巷中, 其锚杆支护率却很低, 煤巷中锚杆支 护率仅为15.115% , 仍然大量使用安装施工不方便、支护 效果不理想且支护维护费用较高的金属支架及其它支护形 式, 不利于巷道维护状况和安全性能条件的改善, 制约了矿井稳 产高产的发展和工作面单产及效率的提高。

  是一种将受拉杆件一端固定(称锚固段) 在边坡或地基的岩(土) 层中,另一端与工程 建筑物相连接,用以支承由于土压力、水压 力或风压力所施加于建筑物的推力,从而利 用地层锚固力以维持建筑物稳定的技术.

  经过近10年的迅速发展，我国煤矿锚 杆支护已形成较为显著的四个方向，即组 合锚杆、预应力锚杆、可拉伸锚杆和“三 小”锚杆。

  组合锚杆分为对水平拉杆施加预应力与不施加预应力 两种。施加预应力的组合锚杆即行架锚杆架锚杆的结构形 式有多种。但其主要构件和工作原理基本相同，即在顶板 斜拉锚杆和水平拉杆的共同作用下，形成对顶板中部的压 缩，一方面增大了顶板裂隙体中的摩擦力，另一方面减小 甚至抵消了顶板中部可能会产生的拉应力，同时，由于两根 斜拉锚杆通过水平拉杆连结一体，既能协调受力，又具有 一定的柔性，允许顶板微量下沉并在微量下沉过程中，增 大顶板岩体摩擦角中和摩擦力，产生自锁作用，从而能够 有效地维护高应力区的破碎顶板，阻止节裂岩体中单体锚 杆之间有几率发生的松脱冒顶。

  自锚杆支护技术问世以来, 随着在生产实践中 的应用, 锚杆支护理论也在持续不断的发展。近年来, 锚 杆支护理论在悬吊理论、组合梁理论、压缩拱理 论的基础上又提出了锚杆支护的扩容—稳定理论, 进一步揭示了锚杆支护的实质。随着锚杆支护理 论的发展, 锚杆支护设计方法也在持续不断的发展、完善。 晋城矿区以前多采用传统的设计方法, 如工程类比 法、理论分析法及监测法。随着计算机的广泛应 用, 借助数值模拟进行锚杆支护设计得到了较大的 发展, 提出了全新的动态信息设计法, 并得到了广 泛应用。

  土层锚杆技术有许多优点,其主要优点有: 1锚杆施工机械及设备的作业空间不大,因此能 适合各种地形及场地; 2．用锚杆代替钢横撑做侧壁支撑,不但可节省大 量钢材,还可改善施工条件; 3．锚杆的设计拉力可由抗拔试验获得,因此可保 证设计有足够的安全度; 4．锚杆可采用预应力,以控制建筑物的变位量; 5．施工量、噪音和振动均很小。

  锚杆支护技术始于国外，1905年美国在建筑 修缮方面开始使用喷浆技术，1911年德国第一次 在井下巷道喷浆，1924年前苏联的顿巴斯矿开始 应用锚喷支护。50年代初，瑞士和西德生产了高 效喷射机，并采用了速凝剂。随后，锚喷与锚杆 支护右奥地利，瑞士、瑞典、挪威、德国、加童 大英国、法国、美国和澳大利亚等国家的地下工 程中得到了普遍应用。目前，对锚杆支护技术研 究和应用最为活跃的当属澳大利亚 。

  监测是监督实施工程质量、保证锚杆支护 安全可靠的重要手段。锚杆支护是一项隐 性工程，因而更需要及时可靠和行之有效 的施工检测与跟踪监测。

  人是一切工作规划的制定者积执行者， 人是最重要的资源，人的管理是最难的管 哩。无论从结构符合常理、质量上乘的锚杆到 性能优良的锚固剂，还是从灵验时，将 “使用综合测量装置，对安装好的锚杆进 行监测”作为成功的五项经验之一。

  “三小”锚杆光爆锚喷新技术于1991 年试验成功。近几年在我国国有重点矿区 推广应用根据结果得出:在可比条件下，小直径 树脂锚杆可节约锚固剂50%左右，钻孔速 度比钻大孔径提高50%左右，且节省了杆 材。

  制约锚杆支护技术发展速度与水平的四大因素： 国内外锚杆支护实践表明，锚杆支护是加固围岩，提高和 利用围岩自身支撑能力，实现共同承载的主动支护形式， 具有经济、快速和安全的巨大优越性。然而，这种优越性 并非在所有采用锚杆支护的煤矿都能体会到。相反，有相 当一部分煤矿锚杆支护的成巷速度并不快，安全性也不好， 原因就在于没解决好至少以下四个主要方面的问题，即 锚杆与锚固剂的产品质量、锚杆机具与安装质量、锚杆监 测仪器与监测技术和锚杆支护技术人员培训。

  锚杆机具性能是决定锚杆安装质量与施工速度的关键。 澳大利亚不仅重视研制各种具体用途的锚杆结构型式，而 且极为重视锚杆钻装机的不断研制更新，如新型ABM20锚 杆钻装机不仅可同时完成打眼与安装两项作业，同时安装 顶板锚杆的数量多达6根，而且还能安装两帮锚杆，并 保证安装的锚杆锚固可靠，有足够的预紧力，因而保证了 锚杆支护的高质量与高速度。而我国目前虽然电动、风动 和液压锚杆钻机都有，但性能结构不尽合理，零部件质量 和整机性能都急需加强完善与提高，

  锚杆的材质、结构与其力学性能紧密相关， 锚固剂的质量指标更是决定支护可靠性的关键， 澳大利亚和英、美等国极为重视锚杆和锚固剂的 生产，制定了严格的技术性能质量指标。而我国 煤矿目前使用的锚杆及其构件很多是自产白用， 存在着很大的随意性，缺乏必要的检测和监督;锚 固剂的生产也很复杂，性能质量难以保证。

  预应力锚杆有纵向预应力和横向预应 力之分，纵向预应力锚杆是通过对锚杆 端部螺帽施加足够的扭矩使杆体中产生足 够拉应力;横向预应力锚杆主要有水涨式和 缝管式两种。组合锚杆，又是预应力锚杆， 而且既有横向预应力又有纵向预应力，因 而是一种性能优越的预应力组合锚杆。

  如前所述，可拉伸锚杆有很多种，但其作用原理基本 相同。锚杆对围岩的加固作用是通过二者之间的相互作用 实现的，这种相互作用来源于二者之间的变形差，变形差 则来源于二者之间的刚度差。由于软岩刚度过小，动压巷 道的应力集中较大，因而往往导致软岩和动压巷道中的锚 杆与围岩之间的变形差过大，过早地达到极限而引起锚杆 与围岩之间相互作用状态发生明显的变化，锚固力大幅度的降低。可 拉伸锚杆通过杆体伸长可适应锚杆与围岩之间产生的大变 形量而不丧失锚固力，这正是可拉伸锚杆能适应软岩和动 压巷道围岩大变形的原因和工作原理。