锚杆支护设计课件精美版.pptx

1、5.1锚杆支护锚杆支护要求要求煤矿安全规程煤矿安全规程对锚杆支护作出了以下规定：对锚杆支护作出了以下规定：第第44条条规定：规定：采用采用锚杆、锚喷等支护形式时，应锚杆、锚喷等支护形式时，应遵守下列规定：遵守下列规定：（一）（一）锚杆锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离，锚杆的形式、安装角度，混凝土标号、喷体厚离，锚杆的形式、安装角度，混凝土标号、喷体厚度，挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理度，挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等，必须在施工组织设计或作业规程中规定等，必须在施工组织设计或作业规程中规定。2023-1-241(二二)采用钻爆法掘

2、进的岩石巷道，必须采用光面爆破。采用钻爆法掘进的岩石巷道，必须采用光面爆破。(三三)打锚杆眼前，必须首先敲帮问顶，将活矸处理掉，打锚杆眼前，必须首先敲帮问顶，将活矸处理掉，在确保安全的条件下，方可作业。在确保安全的条件下，方可作业。(四四)使用锚固剂固定锚杆时，应将孔壁冲洗干净，砂使用锚固剂固定锚杆时，应将孔壁冲洗干净，砂浆锚杆必须灌满填实。浆锚杆必须灌满填实。(五五)软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。(六六)采用人工上料喷射机喷射混凝土、砂浆时，必须采用人工上料喷射机喷射混凝土、砂浆时，必须采用潮料，并使用除尘机对上料口、余气口除尘。喷采用潮料，并使用除尘机

3、对上料口、余气口除尘。喷射前，必须冲洗岩帮。喷射后应有养护措施。作业人射前，必须冲洗岩帮。喷射后应有养护措施。作业人员必须佩戴劳动保护用品。员必须佩戴劳动保护用品。2023-1-242(七七)锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进行锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进行顶板离层监测，并用记录牌板显示。对喷体必须做顶板离层监测，并用记录牌板显示。对喷体必须做厚度和强度检查，并有检查和试验记录。在井下做厚度和强度检查，并有检查和试验记录。在井下做锚固力试验时，必须有安全措施。锚固力试验时，必须有安全措施。(八八)锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧，确保锚杆的锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧，确保锚杆的托板

4、紧贴巷壁。托板紧贴巷壁。(九九)岩帮的涌水地点，必须处理。岩帮的涌水地点，必须处理。(十十)处理堵塞的喷射管路时，喷枪口的前方及其附处理堵塞的喷射管路时，喷枪口的前方及其附近严禁有其他人员。近严禁有其他人员。2023-1-243煤炭行业标准煤炭行业标准中中煤巷锚杆支护技术规范煤巷锚杆支护技术规范MT/T 1104-2009对锚杆支护作出了以下规定：对锚杆支护作出了以下规定：1.巷道围岩地质力学评估结果证明锚杆支护可行时，巷道围岩地质力学评估结果证明锚杆支护可行时，进行锚杆支护设计。进行锚杆支护设计。2.在采区巷道布置时，应尽量使煤巷的轴线方向与最在采区巷道布置时，应尽量使煤巷的轴线方向与最大水

5、平主应力的方向平行。大水平主应力的方向平行。3.煤巷锚杆支护设计应采用动态设计方法。煤巷锚杆支护设计应采用动态设计方法。4.锚杆支护初始设计可采用一种或多种方法组合进行。锚杆支护初始设计可采用一种或多种方法组合进行。2023-1-2445.锚杆支护形式以锚杆为基本支护构件，可选用以锚杆支护形式以锚杆为基本支护构件，可选用以下构件进行组合：下构件进行组合：1）组合构件（钢筋托梁、钢带、钢梁等）；）组合构件（钢筋托梁、钢带、钢梁等）；2）护网；）护网；3）锚索。）锚索。6.钻孔直径、锚杆直径和树脂锚固剂直径应合理匹钻孔直径、锚杆直径和树脂锚固剂直径应合理匹配，钻孔直径和锚杆杆体直径之差应为配，钻孔

6、直径和锚杆杆体直径之差应为610mm，钻孔直径和树脂锚固剂直径之差应为钻孔直径和树脂锚固剂直径之差应为48mm。2023-1-2457.煤巷顶板优先采用树脂锚固螺纹钢锚杆。煤巷顶板优先采用树脂锚固螺纹钢锚杆。8.采煤工作面侧的煤帮优先采用可切割锚杆。采煤工作面侧的煤帮优先采用可切割锚杆。9.煤巷顶板锚杆支护补强加固手段应优先采煤巷顶板锚杆支护补强加固手段应优先采用锚索。用锚索。10.煤巷复杂地段应进行联合支护。复杂地段煤巷复杂地段应进行联合支护。复杂地段的支护范围应延伸到正常地段的的支护范围应延伸到正常地段的5m以上。以上。2023-1-2465.2 锚杆支护锚杆支护材料材料一般要求一般要求

7、设计选用的煤巷锚杆支护材料应符合国家标准和设计选用的煤巷锚杆支护材料应符合国家标准和相关行业标准，并具有产品合格证。锚杆（锚索）相关行业标准，并具有产品合格证。锚杆（锚索）杆体及其附件、其他组合构件等的力学性能应相杆体及其附件、其他组合构件等的力学性能应相互匹配。互匹配。2023-1-247这种锚杆属端头锚固型，安装后可立即承载，可回收。使用115型树脂锚固剂，可在35min内凝胶达到很高的锚固强度，15min后即可套上垫板紧固螺帽。0m，每隔3排普通锚杆打1排锚索。综上所述，选用破断力为260.P0 锚杆锚固力，P0=40kN；适用于围岩自稳时间超过12min的各类永久性地下工程。此种锚杆由

8、杆体、固定楔、活动倒楔、垫板和螺帽组成，如下图所示。锚喷、锚网喷等形式多应用于服务年限长的开拓巷道和硐室（岩巷）。这种锚杆属端头锚固型，安装后可立即承载，可回收。影响因素：问题，介质，精度，边界条件和初始条件，参数选取，软件。普通锚杆加固断面示意图煤层的内摩擦角为20；这种锚杆属端头锚固型，安装后可立即承载，可回收。综上所述，选用破断力为260.影响因素：问题，介质，精度，边界条件和初始条件，参数选取，软件。适用于围岩自稳时间超过12min的各类永久性地下工程。(十)处理堵塞的喷射管路时，喷枪口的前方及其附近严禁有其他人员。这种锚杆的成本较高，不能回收复用，但锚固性能好，锚固力大（5070KN

9、）。8m），上部泥岩厚度为1.支护材料支护材料1.锚杆、托盘、螺母锚杆、托盘、螺母 金属锚杆金属锚杆、托盘、托盘、螺母应符合螺母应符合MT 146.2-2002的规定。的规定。树脂锚杆玻璃纤维增强塑料杆体应符合有关标准的树脂锚杆玻璃纤维增强塑料杆体应符合有关标准的规定。规定。2.锚固剂锚固剂 树脂树脂锚固锚固剂应符合剂应符合MT 146.1-2002的规定。锚固剂生的规定。锚固剂生产家应提供质量合格证。产家应提供质量合格证。2023-1-2483.钢带钢带 钢带的选用应根据巷道具体情况选用不同型号和规钢带的选用应根据巷道具体情况选用不同型号和规格，钢带材料抗拉强度应不低于格，钢带材料抗拉强度应

10、不低于375MPa。4.锚索锚索 锚索用钢绞线应符合锚索用钢绞线应符合GB/T 5224-2003的规定，应优的规定，应优先选用抗拉强度等级不低于先选用抗拉强度等级不低于1860MPa，延伸率不小，延伸率不小于于3.5%，直径不小于，直径不小于15.2mm的钢绞线。的钢绞线。与钢绞线配合的锚具应符合与钢绞线配合的锚具应符合GB/T 14370-2000的规定。的规定。2023-1-2495.网网 煤巷锚杆支护巷道宜选用金属焊接网，在条件允许煤巷锚杆支护巷道宜选用金属焊接网，在条件允许的情况下，可选用符合相应技术标准的编织金属网的情况下，可选用符合相应技术标准的编织金属网或其他材料的网。或其他材

11、料的网。6.喷射混凝土喷射混凝土 服务期长的巷道或维修巷道可采用喷射混凝土等封服务期长的巷道或维修巷道可采用喷射混凝土等封闭措施。闭措施。2023-1-24108 m，则每根锚索的锚固力为：5m，每根锚索选用4卷直径为25mm、长为350 mm的树脂药卷来锚固锚头，锚索间距为2.锚杆支护形式以锚杆为基本支护构件，可选用以下构件进行组合：（）校核杆体抗剪强度所需锚杆间距S2树脂锚固剂应符合MT 146.4304回采巷道支护设计（4）锚网支护或锚笆支护此种锚杆由杆体、固定楔、活动倒楔、垫板和螺帽组成，如下图所示。使用82型锚固剂，可在1560s内凝胶，5min后锚固力可达40KN以上，可满足5mi

12、n以上垫板拧紧螺帽的要求。综上所述，选用破断力为260.4304回采巷道支护设计（四）高强预应力让压锚杆设计2）两帮：锚杆+网，锚杆长度为2.用优质钢材，并对材料进行专门加工处理，可制成较大延伸率的锚杆杆体。（4）锚网支护或锚笆支护如下图所示，对于两帮的加固，可以取在破坏范围的2/3处，即合力作用点所处位置，作为两帮支护长度的下限，而全部破坏范围作为支护的上限。1m左右的复合软层顶板起到有效的加固作用，如下图所示。济宁二号矿4304顶煤最大厚度可达2.因此，两帮锚杆有效范围长度l帮=1.锚杆安设在岩体内部，它的受力以及它作用于围岩的力同框式支架相比要复杂很多。k安全系数，取k=3；煤炭行业标准

13、中煤巷锚杆支护技术规范MT/T 1104-2009对锚杆支护作出了以下规定：5.3 锚杆支护设计方法锚杆支护设计方法工程类比工程类比法法 我国我国多数锚杆支护设计规范都明确规定，锚杆支护多数锚杆支护设计规范都明确规定，锚杆支护设计算应以工程类比法为主，在必要时量测法及解设计算应以工程类比法为主，在必要时量测法及解析法为辅。析法为辅。工程工程类比法类比法是建立在已有工程支护设计的成功经验是建立在已有工程支护设计的成功经验基础之上，在围岩条件、施工条件等各种影响因素基础之上，在围岩条件、施工条件等各种影响因素基本一致的情况下，根据工程师的经验和判断能力，基本一致的情况下，根据工程师的经验和判断能力

14、，选定待建工程锚杆支护类型及参数选定待建工程锚杆支护类型及参数。2023-1-2411理论计算法理论计算法（一）按悬吊作用计算（一）按悬吊作用计算（二）按挤压加固拱理论计算（二）按挤压加固拱理论计算（三）组合梁理论计算（三）组合梁理论计算（四）高强预应力让压锚杆设计（四）高强预应力让压锚杆设计2023-1-2412数值模拟法数值模拟法1）应用广泛。）应用广泛。2）求解过程：）求解过程：建模，求解大规模的方程。建模，求解大规模的方程。影响因素：问题，介质，精度，边界条件和影响因素：问题，介质，精度，边界条件和初始条件，参数选取，软件。初始条件，参数选取，软件。2023-1-24133）数值模拟软

15、件：）数值模拟软件：（1）有限元软件：）有限元软件：ANSYS,MARC（2）离散元软件：）离散元软件：UDEC,3DEC（3）有限差分软件：）有限差分软件：FLAC 3D.2023-1-24145.4 锚杆支护设计内容锚杆支护设计内容确定锚杆确定锚杆类型类型锚杆类型：锚杆类型：1）金属金属倒楔式倒楔式锚杆锚杆2）管缝式锚杆管缝式锚杆3）水力胀管式锚杆水力胀管式锚杆4）木木锚杆和竹锚杆和竹锚杆锚杆5）钢筋或钢丝绳砂浆锚杆钢筋或钢丝绳砂浆锚杆2023-1-24156）树脂树脂锚杆锚杆7）快快硬水硬水泥锚杆泥锚杆8）内内注式锚杆注式锚杆9）可可拉伸锚杆拉伸锚杆10）其它其它锚杆锚杆2023-1-2

16、416金属倒楔式锚杆金属倒楔式锚杆 此此种锚杆由杆体、固定楔、活动倒楔、垫板种锚杆由杆体、固定楔、活动倒楔、垫板和螺帽组成和螺帽组成，如下图所示。如下图所示。这种这种锚杆属端头锚固型，安装后可立即承载，锚杆属端头锚固型，安装后可立即承载，可回收。锚固力达可回收。锚固力达40KN左右。常用于围岩比左右。常用于围岩比较破碎，需要立即承载的较破碎，需要立即承载的地下工程地下工程。2023-1-24172023-1-24182023-1-24192023-1-2420管缝式锚杆管缝式锚杆 管管缝式锚杆又称开缝式或摩擦式锚杆，它是采用高缝式锚杆又称开缝式或摩擦式锚杆，它是采用高强度钢板卷压成带纵缝的管状

17、杆体外径强度钢板卷压成带纵缝的管状杆体外径38.1，用，用凿岩机强行压入比杆径小凿岩机强行压入比杆径小23mm的锚孔，为安装的锚孔，为安装方便，打入端略呈锥形。由于管壁弹性恢复力方便，打入端略呈锥形。由于管壁弹性恢复力挤压挤压孔壁而产生锚固力，属全长锚固型锚杆孔壁而产生锚固力，属全长锚固型锚杆。对对地层横向错动，有良好适应能力，钻孔变弯曲，地层横向错动，有良好适应能力，钻孔变弯曲，锚固得更牢锚固得更牢。这种锚杆的成本较高，不能回收复用，这种锚杆的成本较高，不能回收复用，但锚固性能好，锚固力大（但锚固性能好，锚固力大（5070KN）。）。2023-1-2421巷道围岩地质力学评估结果证明锚杆支护

18、可行时，进行锚杆支护设计。使用前需浸水23min，在锚杆孔内经杆头搅拌，12min后锚固力开始增长，1h后锚固力可达40-60kN。煤炭行业标准中煤巷锚杆支护技术规范MT/T 1104-2009对锚杆支护作出了以下规定：适用于围岩自稳时间超过12min的各类永久性地下工程。同时又加之巷道断面扩大至4.杆体结构与树脂锚杆相同，是端头锚固型锚杆。此种锚杆由杆体、固定楔、活动倒楔、垫板和螺帽组成，如下图所示。综上所述，选用破断力为260.1）顶板：锚杆+网+钢梯，锚杆长度2.锚杆支护初始设计可采用一种或多种方法组合进行。在实际应用中，大都以抗拔力为锚固力。由于管壁弹性恢复力挤压孔壁而产生锚固力，属全

19、长锚固型锚杆。24 mm的钢绞线锚索，总长度为5.0 m，用18mm螺纹钢作为锚杆杆体，两个25mm350mm树脂药卷，间排距为700mm700mm。使用82型锚固剂，可在1560s内凝胶，5min后锚固力可达40KN以上，可满足5min以上垫板拧紧螺帽的要求。使用115型树脂锚固剂，可在35min内凝胶达到很高的锚固强度，15min后即可套上垫板紧固螺帽。济宁二号矿4304顶煤最大厚度可达2.4 锚杆支护设计内容(十)处理堵塞的喷射管路时，喷枪口的前方及其附近严禁有其他人员。5m，每根锚索选用4卷直径为25mm、长为350 mm的树脂药卷来锚固锚头，锚索间距为2.0 m，用18mm螺纹钢作为

20、锚杆杆体，两个25mm350mm树脂药卷，间排距为700mm700mm。普通锚杆支护顶板失稳示意图2023-1-2422水力胀管式锚杆水力胀管式锚杆 钢管钢管双层异形钢管。双层异形钢管。高压水注入钢管内，膨胀变大，挤压孔壁。高压水注入钢管内，膨胀变大，挤压孔壁。锚固力较大，可达锚固力较大，可达80KN。木木锚杆锚杆普通木锚杆，普通木锚杆，压缩木锚杆压缩木锚杆2023-1-24232023-1-2424a.普通普通木锚杆；木锚杆；b.压缩木锚杆压缩木锚杆1外楔；外楔；2铁垫圈；铁垫圈；3木托板；木托板；4木杆体；木杆体；5内楔内楔2023-1-2425钢筋或钢丝绳砂浆锚杆钢筋或钢丝绳砂浆锚杆 钢

21、筋钢筋或钢丝绳砂浆锚秆是全长锚固型锚杆。设计或钢丝绳砂浆锚秆是全长锚固型锚杆。设计锚锚固固力力为为3050KN。2023-1-2426树脂锚杆树脂锚杆 用用树脂为粘结剂，在固化剂和加速剂的作用下，将树脂为粘结剂，在固化剂和加速剂的作用下，将锚杆的锚杆的头部粘结在锚杆孔内。端头锚固型树脂锚杆是头部粘结在锚杆孔内。端头锚固型树脂锚杆是由树脂药由树脂药包和包和杆体组成杆体组成(下下图图)。使用使用82型锚固剂，可在型锚固剂，可在1560s内凝胶，内凝胶，5min后锚固后锚固力可达力可达40KN以上，可满足以上，可满足5min以以上垫板拧紧螺帽的上垫板拧紧螺帽的要求。要求。使用使用115型树脂锚固剂，

22、可在型树脂锚固剂，可在35min内凝胶达到很内凝胶达到很高的锚固强度，高的锚固强度，15min后即可套上垫板紧固螺帽。后即可套上垫板紧固螺帽。2023-1-24272023-1-2428快快硬水泥硬水泥锚杆锚杆 杆体结构与树脂锚杆相同，是端头锚固型锚杆。杆体结构与树脂锚杆相同，是端头锚固型锚杆。胶结胶结材料：国产定型早强水泥和双快水泥按一定比例材料：国产定型早强水泥和双快水泥按一定比例混合而成。使用前需浸水混合而成。使用前需浸水23min，在锚杆孔内经杆，在锚杆孔内经杆头搅拌，头搅拌，12min后锚固力开始增长后锚固力开始增长，1h后锚固力可达后锚固力可达40-60kN。适用于适用于围岩自稳时

23、间超过围岩自稳时间超过12min的各类永久性地下工的各类永久性地下工程。配合先喷后锚，在软岩中亦可应用程。配合先喷后锚，在软岩中亦可应用。2023-1-24292023-1-2430内内注式注浆锚杆注式注浆锚杆 不稳定不稳定围岩中，单纯提高锚杆长度和强度作用很小围岩中，单纯提高锚杆长度和强度作用很小时时，可采用可采用内注式注浆内注式注浆锚杆锚杆。注浆注浆硬化围岩硬化围岩；1）可可控内压注浆锚杆控内压注浆锚杆 断层断层破碎带、淋水带，需要初锚力和控压注浆。破碎带、淋水带，需要初锚力和控压注浆。2）普通普通内注式锚杆内注式锚杆2023-1-2431可拉伸锚杆可拉伸锚杆 套管摩擦式可拉伸套管摩擦式可

24、拉伸锚杆锚杆 这种锚杆是对杆件、内锚头、外锚头及托板等构件这种锚杆是对杆件、内锚头、外锚头及托板等构件采用特殊结构实现可伸缩的目的。采用特殊结构实现可伸缩的目的。2023-1-2432 弯曲可伸长缩锚杆弯曲可伸长缩锚杆 用优质钢材，并对材料进行专门加工处理，可制成用优质钢材，并对材料进行专门加工处理，可制成较大延伸率的锚杆杆体。较大延伸率的锚杆杆体。2023-1-2433锚杆支护初始设计可采用一种或多种方法组合进行。如下图所示，对于两帮的加固，可以取在破坏范围的2/3处，即合力作用点所处位置，作为两帮支护长度的下限，而全部破坏范围作为支护的上限。使用前需浸水23min，在锚杆孔内经杆头搅拌，1

25、2min后锚固力开始增长，1h后锚固力可达40-60kN。取=25KN/m3;树脂锚固剂应符合MT 146.P0 锚杆锚固力，P0=40kN；综上所述，选用破断力为260.济宁二号矿4304顶煤最大厚度可达2.影响因素：问题，介质，精度，边界条件和初始条件，参数选取，软件。采煤工作面侧的煤帮优先采用可切割锚杆。济宁二号矿4304顶煤最大厚度可达2.综上所述，选用破断力为260.0 m，用18mm螺纹钢作为锚杆杆体，两个25mm350mm树脂药卷，间排距为700mm700mm。使用82型锚固剂，可在1560s内凝胶，5min后锚固力可达40KN以上，可满足5min以上垫板拧紧螺帽的要求。k安全系

26、数，取k=3；1m左右的复合软层顶板起到有效的加固作用，如下图所示。普通锚杆支护顶板失稳示意图锚杆安设在岩体内部，它的受力以及它作用于围岩的力同框式支架相比要复杂很多。0m，每隔3排普通锚杆打1排锚索。2）两帮：锚杆+网，锚杆长度为2.对地层横向错动，有良好适应能力，钻孔变弯曲，锚固得更牢。采煤工作面侧的煤帮优先采用可切割锚杆。中空中空自钻式锚杆自钻式锚杆：2023-1-2434各类锚杆特征表（一）各类锚杆特征表（一）2023-1-2435各类锚杆特征表各类锚杆特征表（二）（二）2023-1-2436各类锚杆特征表各类锚杆特征表（三）（三）2023-1-2437选择锚杆支护形式选择锚杆支护形式

27、（1 1）单体锚杆支护）单体锚杆支护（2 2）锚喷支护）锚喷支护（3 3）锚网喷支护）锚网喷支护（4 4）锚网支护或锚笆支护）锚网支护或锚笆支护（5 5）锚带支护）锚带支护2023-1-2438（6 6）锚梁支护）锚梁支护（7）锚桁支护）锚桁支护（8）锚网带或锚网梁支护）锚网带或锚网梁支护（9）锚网桁支护）锚网桁支护（10）锚索支护）锚索支护（11）锚注支护）锚注支护2023-1-2439 锚杆支护形式的选择，必须根据巷道的用锚杆支护形式的选择，必须根据巷道的用途、服务年限、围岩强度、地应力大小等因途、服务年限、围岩强度、地应力大小等因素来确定。素来确定。锚喷、锚网喷等形式多应用于服务年限长锚

28、喷、锚网喷等形式多应用于服务年限长的开拓巷道和硐室（岩巷）。的开拓巷道和硐室（岩巷）。锚带、锚网、锚梁、锚带网、锚杆桁架形锚带、锚网、锚梁、锚带网、锚杆桁架形式多应用于服务年限较短的采准巷道。各类式多应用于服务年限较短的采准巷道。各类围岩煤巷的锚杆支护形式如围岩煤巷的锚杆支护形式如下下表表所示所示。2023-1-24401）顶板：锚杆+网+钢梯，锚杆长度2.f分层间摩擦因数，取f=0.煤炭行业标准中煤巷锚杆支护技术规范MT/T 1104-2009对锚杆支护作出了以下规定：煤巷顶板优先采用树脂锚固螺纹钢锚杆。煤巷顶板锚杆支护补强加固手段应优先采用锚索。在采区巷道布置时，应尽量使煤巷的轴线方向与最

29、大水平主应力的方向平行。锚喷、锚网喷等形式多应用于服务年限长的开拓巷道和硐室（岩巷）。服务期长的巷道或维修巷道可采用喷射混凝土等封闭措施。因此，必须选用较长的锚杆进行加固。8 m，则每根锚索的锚固力为：端头锚固型树脂锚杆是由树脂药包和杆体组成(下图)。为了控制底板的变形，下帮角处锚杆与水平夹角为45。煤炭行业标准中煤巷锚杆支护技术规范MT/T 1104-2009对锚杆支护作出了以下规定：普通锚杆加固断面示意图式中 b顶板最大破坏范围;0m，每隔3排普通锚杆打1排锚索。煤巷顶板锚杆支护补强加固手段应优先采用锚索。同时又加之巷道断面扩大至4.在采区巷道布置时，应尽量使煤巷的轴线方向与最大水平主应力

30、的方向平行。此种锚杆由杆体、固定楔、活动倒楔、垫板和螺帽组成，如下图所示。(二)采用钻爆法掘进的岩石巷道，必须采用光面爆破。（二）按挤压加固拱理论计算2023-1-2441计算锚杆支护计算锚杆支护参数参数1）锚固力）锚固力 锚固锚固力：锚杆对于围岩的约束力。力：锚杆对于围岩的约束力。在实际应用在实际应用中，大都以抗拔力为锚固力。中，大都以抗拔力为锚固力。锚杆锚杆安设在岩体内部，它的受力以及它作用于安设在岩体内部，它的受力以及它作用于围岩的力同框式支架相比要复杂很多。围岩的力同框式支架相比要复杂很多。2）锚杆长度和直径）锚杆长度和直径3）锚杆间距和排距）锚杆间距和排距2023-1-2442锚杆锚

31、杆约束围片的力约束围片的力2023-1-24432023-1-24442023-1-24452023-1-24462023-1-24472023-1-24482023-1-2449组合拱作用计算锚杆参数组合拱作用计算锚杆参数 由由锚杆预应力形成的承压拱稳定性，可按照结构锚杆预应力形成的承压拱稳定性，可按照结构力学理论由拱座处岩石的最大抗压强度、岩拱的力学理论由拱座处岩石的最大抗压强度、岩拱的抗剪能力及岩拱保持其承载拱形状的变形等三个抗剪能力及岩拱保持其承载拱形状的变形等三个方面校核，并确定锚杆参数；方面校核，并确定锚杆参数；也也可按照固体力学理论由弹塑性解试算锚杆参数。可按照固体力学理论由弹塑

32、性解试算锚杆参数。2023-1-2450 根据根据锚杆组合拱作用，巷道围岩内的锚杆将在破裂锚杆组合拱作用，巷道围岩内的锚杆将在破裂区内形成一个防止破裂区扩展到承压拱，可以承受区内形成一个防止破裂区扩展到承压拱，可以承受破裂区上部岩石的径向荷载。破裂区上部岩石的径向荷载。2023-1-2451案例案例济济宁二号矿宁二号矿4304回采巷道支护设计回采巷道支护设计2023-1-2452即需每根锚索的锚固力不低于165.2m长的普通锚杆很难对4.对喷体必须做厚度和强度检查，并有检查和试验记录。综上所述，选用破断力为260.2m长的普通锚杆很难对4.设计选用的煤巷锚杆支护材料应符合国家标准和相关行业标准

33、，并具有产品合格证。6m左右，煤与泥岩复合形成的软层顶板厚度最大可达4.（）校核杆体抗剪强度所需锚杆间距S2(十)处理堵塞的喷射管路时，喷枪口的前方及其附近严禁有其他人员。锚固力：锚杆对于围岩的约束力。根据锚杆组合拱作用，巷道围岩内的锚杆将在破裂区内形成一个防止破裂区扩展到承压拱，可以承受破裂区上部岩石的径向荷载。4304回采巷道支护设计这种锚杆属端头锚固型，安装后可立即承载，可回收。复杂地段的支护范围应延伸到正常地段的5m以上。3 锚杆支护设计方法使用115型树脂锚固剂，可在35min内凝胶达到很高的锚固强度，15min后即可套上垫板紧固螺帽。煤巷顶板优先采用树脂锚固螺纹钢锚杆。普通锚杆支护

34、顶板失稳示意图锚杆支护形式的选择，必须根据巷道的用途、服务年限、围岩强度、地应力大小等因素来确定。影响因素：问题，介质，精度，边界条件和初始条件，参数选取，软件。同样，沿着支护合力作用点为端点形成的拱高b1作为顶板锚杆支护的下限，顶板在支护条件下全松动范围拱高作为支护的上限，故顶板锚杆有效锚固长度l顶为:这种锚杆的成本较高，不能回收复用，但锚固性能好，锚固力大（5070KN）。1.支护问题支护问题 济济宁二号矿宁二号矿4304顶煤最大厚度可达顶煤最大厚度可达2.5m左右左右（巷（巷道高度道高度2.8m），上部泥岩厚度为），上部泥岩厚度为1.6m左右，煤与左右，煤与泥岩复合形成的软层顶板厚度最大

35、可达泥岩复合形成的软层顶板厚度最大可达4.1m左右；左右；同时又加之巷道断面扩大至同时又加之巷道断面扩大至4.2m，这样，这样，2.2m长长的普通锚杆很难对的普通锚杆很难对4.1m左右的复合软层顶板起到左右的复合软层顶板起到有效的加固作用，如下图所示。因此，必须选用有效的加固作用，如下图所示。因此，必须选用较长的锚杆进行加固。较长的锚杆进行加固。2023-1-2453普通锚杆支护顶板失稳示意图普通锚杆支护顶板失稳示意图2023-1-24542.支护方式选择支护方式选择 根据根据这种软层复合顶板的特点，采用预应力锚索与这种软层复合顶板的特点，采用预应力锚索与锚杆联合加固锚杆联合加固方案，即方案，

36、即在普通锚杆锚固的基础上通过在普通锚杆锚固的基础上通过沿适当断面安装锚索对顶板进行加固，其作用为：沿适当断面安装锚索对顶板进行加固，其作用为：（a）锚索可将上位的顶板加固成为一个具有较强承）锚索可将上位的顶板加固成为一个具有较强承载能力的上位压力拱，称之为载能力的上位压力拱，称之为“外拱外拱”；（b）“外拱外拱”不仅能保持自身的稳定性，而且成为不仅能保持自身的稳定性，而且成为下位由常规锚网支护形成的平衡拱即下位由常规锚网支护形成的平衡拱即“内拱内拱”赖以保赖以保持稳定的基础，持稳定的基础，如下图所如下图所示；示；2023-1-2455锚索加固机理示意图（断面图）锚索加固机理示意图（断面图）20

37、23-1-2456（c）通过适当的排距，锚索将使得沿巷道的走向）通过适当的排距，锚索将使得沿巷道的走向“外拱外拱”相互重叠，保持相互重叠，保持“外拱外拱”范围内岩体整体范围内岩体整体稳定性，稳定性，如如下下图所示：图所示：锚索锚索加固机理示意图加固机理示意图（走向剖面图）（走向剖面图）2023-1-24572023-1-2458当宽度比当宽度比3.8/2.8=1.36时，时，kc=3.0；取；取=25KN/m3;当两侧均为实体煤时，当两侧均为实体煤时，Kc=1；帮的单向抗压强度帮的单向抗压强度m=19.1Mpa；煤层的内摩擦角煤层的内摩擦角为为20；埋深取为埋深取为H=651.49 m。将上述

38、参数带入得：将上述参数带入得：C=2.02m2023-1-24592023-1-2460mb06.291.1)02.29.1(4.普通锚杆加固参数普通锚杆加固参数（a）帮锚杆）帮锚杆长度长度 如下图所如下图所示，对于两帮的加固，可以取在破坏范示，对于两帮的加固，可以取在破坏范围的围的2/3处，即合力作用点所处位置，作为两帮支护处，即合力作用点所处位置，作为两帮支护长度的下限，而全部破坏范围作为支护的上限长度的下限，而全部破坏范围作为支护的上限。因。因此此，两帮锚杆有效范围长度，两帮锚杆有效范围长度l帮帮=1.3462.02m，取平，取平均值均值l帮帮=1.68，考虑到外露部分长度，考虑到外露部

39、分长度0.2 m，则实际，则实际帮锚杆长度为帮锚杆长度为l帮帮=2.0 m。2023-1-2461对地层横向错动，有良好适应能力，钻孔变弯曲，锚固得更牢。2 m，则实际帮锚杆长度为l帮=2.喷射前，必须冲洗岩帮。6m左右，煤与泥岩复合形成的软层顶板厚度最大可达4.1m左右的复合软层顶板起到有效的加固作用，如下图所示。锚杆支护形式的选择，必须根据巷道的用途、服务年限、围岩强度、地应力大小等因素来确定。设计选用的煤巷锚杆支护材料应符合国家标准和相关行业标准，并具有产品合格证。1m左右的复合软层顶板起到有效的加固作用，如下图所示。此种锚杆由杆体、固定楔、活动倒楔、垫板和螺帽组成，如下图所示。这种锚杆

40、属端头锚固型，安装后可立即承载，可回收。取平均值并考虑外露端长度0.（4）锚网支护或锚笆支护4 锚杆支护设计内容煤巷还必须进行顶板离层监测，并用记录牌板显示。02m，取平均值l帮=1.普通锚杆支护顶板失稳示意图（四）高强预应力让压锚杆设计（2）离散元软件：UDEC,3DEC使用前需浸水23min，在锚杆孔内经杆头搅拌，12min后锚固力开始增长，1h后锚固力可达40-60kN。树脂锚固剂应符合MT 146.采煤工作面侧的煤帮优先采用可切割锚杆。在采区巷道布置时，应尽量使煤巷的轴线方向与最大水平主应力的方向平行。巷道围岩破坏范围示意图巷道围岩破坏范围示意图2023-1-2462（b）顶锚杆长度）

41、顶锚杆长度 同样同样，沿着支护合力作用点为端点形成的拱高，沿着支护合力作用点为端点形成的拱高b1作为作为顶板锚杆支护的顶板锚杆支护的下限下限，顶板顶板在支护条件下全松动范围在支护条件下全松动范围拱高作为支护的上限，故顶板锚杆有效锚固长度拱高作为支护的上限，故顶板锚杆有效锚固长度l顶顶为为:取平均值并考虑外露端长度取平均值并考虑外露端长度0.2 m，则顶板锚杆的实际，则顶板锚杆的实际长度长度取取l顶顶=2.2m。2023-1-2463mfcafcabbl06.275.1321顶（c）顶板锚杆间排距）顶板锚杆间排距 顶板顶板锚杆数量应满足以下两个条件：锚杆数量应满足以下两个条件：1）能）能有效承受

42、拱内岩重有效承受拱内岩重；2）杆体）杆体抗剪强度能满足要求。抗剪强度能满足要求。2023-1-2464（）平衡拱内岩重所需锚杆间距）平衡拱内岩重所需锚杆间距S1式中 RT锚杆的实际锚固力，取RT=40KN/根；k安全系数，取k=3；煤的体积密度，取=13.5KN/m3。将上述参数代入得：将上述参数代入得：2023-1-2465bkRST1mS68.006.25.133401（）校核杆体抗剪强度所需锚杆间距）校核杆体抗剪强度所需锚杆间距S2式中 b顶板最大破坏范围;k2顶板抗剪安全系数，一般取k2=35；P0 锚杆锚固力，P0=40kN；2a巷道跨度，取2a=4.2 m；l顶顶板锚杆有效锚固长度

43、 f分层间摩擦因数，取f=0.3。将上述参数代入得：将上述参数代入得：s2=1.2m。2023-1-2466)2(3)25.0(82022aklfPbS顶2023-1-2467综上所述，综上所述，4304回采巷道锚杆支护形式及参数回采巷道锚杆支护形式及参数选择（选择（见见下图）如下：下图）如下：1）顶板）顶板：锚杆：锚杆+网网+钢梯，锚杆长度钢梯，锚杆长度2.2 m，杆体为，杆体为20 mm的螺纹钢，的螺纹钢，3卷树脂药卷，进行全长锚固，卷树脂药卷，进行全长锚固，锚杆间排距锚杆间排距0.7 m0.7 m.。2）两）两帮：锚杆帮：锚杆+网，锚杆长度为网，锚杆长度为2.0 m，用，用18mm螺螺纹

44、钢作为锚杆杆体，两个纹钢作为锚杆杆体，两个25mm350mm树脂药卷，树脂药卷，间排距为间排距为700mm700mm。为了控制底板的变形，。为了控制底板的变形，下帮角处锚杆与水平夹角为下帮角处锚杆与水平夹角为45。2023-1-2468普通锚杆加固断面示意图普通锚杆加固断面示意图2023-1-24695.锚索加固参数锚索加固参数（a）锚索长度、间距）锚索长度、间距 考虑考虑到煤岩层厚度的变化，为保证锚索在上部硬到煤岩层厚度的变化，为保证锚索在上部硬岩中有一定的长度，即保证锚固力，选取锚索的岩中有一定的长度，即保证锚固力，选取锚索的有效长度有效长度5 m（孔深（孔深5 m），外露部分为），外露部

45、分为0.5 m，锚，锚杆总长度为杆总长度为5.5 m。按按煤岩层最大厚度计，这样深入到上部硬岩中的煤岩层最大厚度计，这样深入到上部硬岩中的长度约长度约0.73m左右。左右。2023-1-2470锚索加固断面示意图1锚索；2钢梁；3金属网；4普通锚杆2023-1-2471各类围岩煤巷的锚杆支护形式如下表所示。1m左右的复合软层顶板起到有效的加固作用，如下图所示。采煤工作面侧的煤帮优先采用可切割锚杆。(十)处理堵塞的喷射管路时，喷枪口的前方及其附近严禁有其他人员。树脂锚固剂应符合MT 146.这种锚杆属端头锚固型，安装后可立即承载，可回收。（4）锚网支护或锚笆支护5m，每根锚索选用4卷直径为25m

46、m、长为350 mm的树脂药卷来锚固锚头，锚索间距为2.用优质钢材，并对材料进行专门加工处理，可制成较大延伸率的锚杆杆体。管缝式锚杆又称开缝式或摩擦式锚杆，它是采用高强度钢板卷压成带纵缝的管状杆体外径38.树脂锚固剂应符合MT 146.组合拱作用计算锚杆参数适用于围岩自稳时间超过12min的各类永久性地下工程。取平均值并考虑外露端长度0.f分层间摩擦因数，取f=0.套管摩擦式可拉伸锚杆3 锚杆支护设计方法煤层的内摩擦角为20；（4）锚网支护或锚笆支护钢带的选用应根据巷道具体情况选用不同型号和规格，钢带材料抗拉强度应不低于375MPa。煤巷还必须进行顶板离层监测，并用记录牌板显示。普通锚杆加固断

47、面示意图（b）锚索排距）锚索排距 锚索锚索最主要的任务是保证最主要的任务是保证“内拱内拱”的稳定性。的稳定性。取取间隔间隔3排锚杆打排锚杆打1排锚索，即锚索排距排锚索，即锚索排距2.8 m，则每根锚索的锚固力为：则每根锚索的锚固力为：即即需每根锚索的锚固力不低于需每根锚索的锚固力不低于165.5KN/根，在实根，在实际中取锚固力为际中取锚固力为170KN/根。根。2023-1-2472根/5.165)7.02.406.25.138.289(21KNRT 综上所述综上所述，选用破断力为，选用破断力为260.7KN、低松弛的、低松弛的15.24 mm的钢绞线锚索，总长度为的钢绞线锚索，总长度为5.

48、5m，每，每根锚索选用根锚索选用4卷直径为卷直径为25mm、长为、长为350 mm的的树脂药卷来锚固锚头，锚索间距为树脂药卷来锚固锚头，锚索间距为2.0m，每隔，每隔3排普通锚杆打排普通锚杆打1排排锚索锚索。2023-1-2473煤炭行业标准煤炭行业标准中中煤巷锚杆支护技术规范煤巷锚杆支护技术规范MT/T 1104-2009对锚杆支护作出了以下规定：对锚杆支护作出了以下规定：1.巷道围岩地质力学评估结果证明锚杆支护可行时，巷道围岩地质力学评估结果证明锚杆支护可行时，进行锚杆支护设计。进行锚杆支护设计。2.在采区巷道布置时，应尽量使煤巷的轴线方向与最在采区巷道布置时，应尽量使煤巷的轴线方向与最大

49、水平主应力的方向平行。大水平主应力的方向平行。3.煤巷锚杆支护设计应采用动态设计方法。煤巷锚杆支护设计应采用动态设计方法。4.锚杆支护初始设计可采用一种或多种方法组合进行。锚杆支护初始设计可采用一种或多种方法组合进行。2023-1-2474理论计算法理论计算法（一）按悬吊作用计算（一）按悬吊作用计算（二）按挤压加固拱理论计算（二）按挤压加固拱理论计算（三）组合梁理论计算（三）组合梁理论计算（四）高强预应力让压锚杆设计（四）高强预应力让压锚杆设计2023-1-24755.4 锚杆支护设计内容锚杆支护设计内容确定锚杆确定锚杆类型类型锚杆类型：锚杆类型：1）金属金属倒楔式倒楔式锚杆锚杆2）管缝式锚杆

50、管缝式锚杆3）水力胀管式锚杆水力胀管式锚杆4）木木锚杆和竹锚杆和竹锚杆锚杆5）钢筋或钢丝绳砂浆锚杆钢筋或钢丝绳砂浆锚杆2023-1-24762023-1-2477选择锚杆支护形式选择锚杆支护形式（1 1）单体锚杆支护）单体锚杆支护（2 2）锚喷支护）锚喷支护（3 3）锚网喷支护）锚网喷支护（4 4）锚网支护或锚笆支护）锚网支护或锚笆支护（5 5）锚带支护）锚带支护2023-1-2478（6 6）锚梁支护）锚梁支护（7）锚桁支护）锚桁支护（8）锚网带或锚网梁支护）锚网带或锚网梁支护（9）锚网桁支护）锚网桁支护（10）锚索支护）锚索支护（11）锚注支护）锚注支护2023-1-2479案例案例济济宁