第二節(jié)-錨桿支護(hù)課件

1第八章巷道支護(hù)第二節(jié)錨桿支護(hù)1第八章巷道支護(hù)第二節(jié)錨桿支護(hù)222023/1/3一、錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展

（一）支護(hù)發(fā)展的過程1945～1950：機(jī)械式錨桿的研究與應(yīng)用。1950～1960：廣泛采用機(jī)械式錨桿，開始對(duì)錨桿進(jìn)行系統(tǒng)研究。

1960～1970：發(fā)明了樹脂藥卷，引發(fā)錨桿技術(shù)的一次革命。

1970～1980：發(fā)明管縫式、水力漲管式錨桿，研究新的錨桿設(shè)計(jì)方法，長(zhǎng)錨索產(chǎn)生。

1980～1990：混合錨頭錨桿、組合錨桿、桁架222022/12/29一、錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展332023/1/3錨桿、各種特種錨桿得到應(yīng)用，樹脂錨固材料得到改進(jìn)。（二）錨桿支護(hù)技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用1.美國(guó)美國(guó)作為世界上第二采煤大國(guó)，錨桿支護(hù)技術(shù)是最先進(jìn)的，美國(guó)錨桿支護(hù)技術(shù)至今已有一百多年的發(fā)展歷史，但錨桿支護(hù)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，僅是近五、六十年的時(shí)間，現(xiàn)在美國(guó)礦井的錨桿支護(hù)率為100％。美國(guó)每年錨桿使用量在8000萬(wàn)套以上，每年有2.5萬(wàn)km的煤巷使用錨桿支護(hù)。332022/12/29錨桿、各種特種錨桿得到應(yīng)用，樹脂錨固442023/1/3美國(guó)在復(fù)雜的地質(zhì)條件下成功使用錨桿的經(jīng)驗(yàn)是采用高預(yù)應(yīng)力、高強(qiáng)度錨桿，對(duì)巷道頂板采取積極主動(dòng)的支護(hù)，極大地提高了巷道圍巖的自承載能力和巷道的穩(wěn)定性，減少了錨桿數(shù)量、提高了巷道掘進(jìn)速度、降低了巷道的支護(hù)成本。美國(guó)巷道支護(hù)理念：錨桿、錨索是支護(hù)結(jié)構(gòu)的主體，為了充分實(shí)現(xiàn)錨桿主動(dòng)支護(hù)的效果，通過提高錨桿預(yù)應(yīng)力去主動(dòng)加固受掘進(jìn)破巖影響的松動(dòng)圍巖，以提高圍巖的自身承載能力，控制松動(dòng)圈的擴(kuò)展?，F(xiàn)礦井噴射的混凝土，由于受巷道初始成型的442022/12/29美國(guó)在復(fù)雜的地質(zhì)條件下成功使552023/1/3影響，混凝土噴層厚度很不均勻，現(xiàn)混凝土噴層主要作用是封閉圍巖，防止圍巖風(fēng)化，保證圍巖的長(zhǎng)期強(qiáng)度。2.澳大利亞澳大利亞作為第三大采煤國(guó)，也幾乎全部采用錨網(wǎng)支護(hù)。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家錨網(wǎng)支護(hù)的特點(diǎn)：(1)單體錨桿強(qiáng)度大；(2)錨桿安裝應(yīng)力大；(3)間排距大；(4)錨網(wǎng)支護(hù)效率高，支護(hù)效果良好。（三）錨桿支護(hù)技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用552022/12/29影響，混凝土噴層厚度很不均勻，現(xiàn)混凝662023/1/31.應(yīng)用的情況我國(guó)建有煤礦的歷史以來，煤礦巷道支護(hù)經(jīng)歷了木支護(hù)、砌碹支護(hù)、型鋼支護(hù)、錨桿支護(hù)、噴射砼支護(hù)到錨噴支護(hù)的漫長(zhǎng)過程。自50年代以來，錨桿支護(hù)技術(shù)在我國(guó)得到了逐步應(yīng)用，特別是進(jìn)入90年代，許多礦井改變傳統(tǒng)的棚式和砌體支護(hù)的理念，開始試用推廣錨網(wǎng)支護(hù)，大量的實(shí)踐驗(yàn)證了錨網(wǎng)支護(hù)安全、高效、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)。

與棚式支護(hù)相比，錨桿支護(hù)顯著提高了巷道支護(hù)效果，降低了巷道支護(hù)成本，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)662022/12/291.應(yīng)用的情況772023/1/3度。更重要的是錨桿支護(hù)大大簡(jiǎn)化了采煤工作面端頭支護(hù)和超前支護(hù)工藝，改善了作業(yè)環(huán)境，保證了安全生產(chǎn)，為采煤工作面的快速推進(jìn)創(chuàng)造了良好條件。我國(guó)煤礦錨桿支護(hù)首先在巖巷中應(yīng)用成功，并在巖巷中大力推廣應(yīng)用，與光面爆破技術(shù)結(jié)合，形成了具有我國(guó)特色的光爆錨噴技術(shù)，在巖巷中的應(yīng)用比例已達(dá)80%以上。原煤炭工業(yè)部1995年提出：“煤巷錨桿支護(hù)是我國(guó)煤礦繼綜合機(jī)械化采煤之后的第二次支護(hù)技術(shù)772022/12/29度。更重要的是錨桿支護(hù)大大簡(jiǎn)化了采煤882023/1/3革命”，并將“煤礦錨桿支護(hù)技術(shù)”列為煤炭工業(yè)“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目的五個(gè)項(xiàng)目之一，在攻關(guān)研究的基礎(chǔ)上，在煤礦中大力推廣煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)。經(jīng)過科技攻關(guān)，以高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿加長(zhǎng)或全長(zhǎng)樹脂錨固，動(dòng)態(tài)支護(hù)設(shè)計(jì)方法，小孔徑樹脂錨固預(yù)應(yīng)力錨索等為代表的新技術(shù)、新材料、新方法得到廣泛認(rèn)可。同時(shí)，應(yīng)用于軟巖、動(dòng)壓巷道、煤巷中及復(fù)合與破碎頂板巷道等困難條件，也獲得良好的支護(hù)效果和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。目前，錨桿支護(hù)技術(shù)已得到普遍應(yīng)用，是煤礦882022/12/29革命”，并將“煤礦錨桿支護(hù)技術(shù)”列為992023/1/3實(shí)現(xiàn)安全、高產(chǎn)、高效生產(chǎn)必不可少的關(guān)鍵技術(shù)之一。但是煤礦錨網(wǎng)支護(hù)作為一種主動(dòng)支護(hù)方式，要達(dá)到理想的支護(hù)效果，在技術(shù)細(xì)節(jié)上尚未完全解決。如錨桿組件、錨桿結(jié)構(gòu)、錨桿施工安裝機(jī)具和錨桿與其它支護(hù)結(jié)構(gòu)的耦合問題等。2.我國(guó)現(xiàn)有錨桿支護(hù)存在的不足⑴錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)主要依靠現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)理論依據(jù)有待完善和補(bǔ)充。⑵各類巷道錨桿千篇一律；很多設(shè)計(jì)單位只是籠統(tǒng)選擇了錨桿直徑和長(zhǎng)度。但是不同的錨桿結(jié)構(gòu)992022/12/29實(shí)現(xiàn)安全、高產(chǎn)、高效生產(chǎn)必不可少的關(guān)10102023/1/3和施工工藝會(huì)很大的效果差別。⑶沒有考慮地應(yīng)力大小、方向、比值的影響。⑷沒有進(jìn)行地質(zhì)力學(xué)分析和巷道壓力顯現(xiàn)與錨桿支護(hù)參數(shù)的匹配關(guān)系分析與選擇，所以提出的支護(hù)方案很難適應(yīng)地質(zhì)條件的變化，不能實(shí)現(xiàn)量體裁衣、對(duì)癥下藥。⑸單根錨桿強(qiáng)度低、預(yù)緊力低、可靠性低、間排距小(單體錨桿鉆機(jī)推力小(小于0.5t)、扭距小(小于160Nm)，錨桿基本上沒有預(yù)應(yīng)力)；⑹錨桿消耗量大、施工速度慢、工效低、費(fèi)用10102022/12/29和施工工藝會(huì)很大的效果差別。11112023/1/3高、安全性較低。（四）國(guó)內(nèi)外錨桿支護(hù)技術(shù)對(duì)比如表8-5所示。比較項(xiàng)目中國(guó)美、澳、英錨桿材料強(qiáng)度（MPa）235、335、500450、500、600、700錨桿錨固力（t）5～15>20錨桿直徑（mm）16～2220～22錨桿間排距（m）0.7～0.91.0～1.2錨桿長(zhǎng)度（m）1.6～2.42.2～2.6錨桿安裝應(yīng)力（t）0～44～8表8-5國(guó)內(nèi)外錨桿支護(hù)技術(shù)對(duì)比11112022/12/29高、安全性較低。比較項(xiàng)目中12122023/1/3二、錨桿的結(jié)構(gòu)類型

錨桿支護(hù)材料經(jīng)歷了低強(qiáng)度、高強(qiáng)度到高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力支護(hù)的發(fā)展過程。金屬桿體從圓鋼、建筑螺紋鋼，發(fā)展到煤礦錨桿專用鋼材—左旋無縱筋螺紋鋼；錨固方式從機(jī)械錨固、水泥藥卷錨固，發(fā)展到樹脂錨固；總之，錨桿支護(hù)材料向高強(qiáng)度、高剛度與高可靠性方向發(fā)展，以確保巷道支護(hù)效果與安全程度，為采煤工作面快速推進(jìn)與產(chǎn)量提高創(chuàng)造有利條件。

（一）錨桿分類12122022/12/29二、錨桿的結(jié)構(gòu)類型13132023/1/31.按錨固方式分類按錨固方式分類，可分為機(jī)械式、粘結(jié)式及混合式。

機(jī)械式錨固錨桿，其錨固裝置或桿體與鉆孔孔壁接觸，靠摩擦力提供錨固力。用錨固裝置提供錨固力的機(jī)械式錨桿分楔縫式、倒楔式和漲殼式等；靠桿體摩擦提供錨固力的錨桿分為管縫式和水力膨脹式。

黏結(jié)式錨固錨桿，其桿體部分或全長(zhǎng)采用樹脂、水泥等膠結(jié)材料，將桿體與鉆孔孔壁黏結(jié)在一起，13132022/12/291.按錨固方式分類14142023/1/3以膠結(jié)材料的黏結(jié)力提供錨固力。黏結(jié)式錨固錨桿分為水泥、水泥砂漿、樹脂等類型?；旌鲜藉^固錨桿，兩種或兩種以上的錨固方式混合使用，如漲殼式端部錨固與樹脂全長(zhǎng)錨固相結(jié)合使用，不僅能在錨桿安裝后立即施加較大的預(yù)緊力，而且可實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固。其主要類型如圖8-17所示。各自的優(yōu)缺點(diǎn)見表8-6。

2.按錨固長(zhǎng)度分類按錨固長(zhǎng)度分類，可分為端部錨固、全長(zhǎng)錨固14142022/12/29以膠結(jié)材料的黏結(jié)力提供錨固力。黏15152023/1/3全長(zhǎng)錨固類錨桿類型集中端頭錨固類機(jī)械錨固型粘結(jié)錨固型機(jī)械錨固型粘結(jié)錨固型鋼筋砂漿錨桿全長(zhǎng)水泥錨桿鋼絲繩砂漿錨桿全長(zhǎng)樹脂錨桿快硬水泥錨桿管縫式錨桿普通木錨桿水力膨脹式錨桿壓縮木錨桿漲殼式錨桿木錨桿微膨脹水泥錨桿竹錨桿倒楔式錨桿樹脂錨桿水泥錨桿

圖8-17錨桿類型的劃分

15152022/12/29全長(zhǎng)錨固類錨桿類型集中端頭錨固類16表8-6各種類型錨桿的主要優(yōu)缺點(diǎn)錨桿類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)端頭錨固類機(jī)械錨固型安裝迅速，及時(shí)承載對(duì)深部圍巖強(qiáng)度要求高黏結(jié)錨固型易加工，制造簡(jiǎn)單對(duì)深部圍巖強(qiáng)度要求一般全長(zhǎng)錨固類機(jī)械錨固型易安裝，及時(shí)承載易腐蝕，錨固強(qiáng)度易衰減和喪失黏結(jié)錨固型適用范圍廣，樹脂錨固劑承載速度快。錨固力大樹脂錨錨桿成本高，樹脂易燃有毒2023/1/316與加長(zhǎng)錨固。

端部錨固錨桿的錨固長(zhǎng)度不大于500mm或錨桿鉆孔深度的1∕3，各種用錨固裝置提供錨固力的機(jī)械式錨桿大多屬于端部錨固錨桿；圓鋼水泥、樹脂錨16表8-6各種類型錨桿的主17172023/1/3桿也以端部錨固為主。全長(zhǎng)錨固錨桿的錨固長(zhǎng)度大小于錨桿鉆孔深度的90%。管縫式和水力膨脹式錨桿屬于機(jī)械式全長(zhǎng)錨固錨桿；水泥、水泥砂漿、樹脂錨固劑也可實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固。加長(zhǎng)錨固錨桿的錨固長(zhǎng)度介于端部錨固與全長(zhǎng)錨固之間。如加長(zhǎng)錨固的螺紋鋼錨桿，既能保證錨桿錨固力，又能節(jié)約一定的錨固材料，得到大量的推廣應(yīng)用。3.按錨桿桿體種類與材質(zhì)分類17172022/12/29桿也以端部錨固為主。18182023/1/3按錨桿桿體種類與材質(zhì)分類，如圖8-18所示。

按照桿體材質(zhì)可劃分為金屬錨桿、非金屬錨桿及復(fù)合型錨桿。金屬桿體錨桿有圓鋼錨桿、螺紋鋼錨桿、管式錨桿及柔性錨桿；非金屬錨桿有木錨桿、竹錨桿及玻璃鋼錨桿等，又屬于可切割錨桿；復(fù)合型錨桿桿體由金屬和非金屬材料復(fù)合而成，如尾部帶金屬螺紋段的復(fù)合玻璃鋼錨桿。按照桿體截面形狀可劃分為實(shí)心桿體與管式桿體。按照桿體表面形狀分為光圓桿體、螺紋桿體及18182022/12/29按錨桿桿體種類與材質(zhì)分類，如圖819金屬錨桿錨桿桿體可切割錨桿螺紋鋼錨桿圓鋼錨桿管式錨桿柔性錨桿木錨錨桿玻璃鋼錨桿竹錨錨桿右旋錨桿交叉錨桿左旋錨桿水力膨脹式錨桿注漿錨桿管縫式錨桿粗糙表面桿體全螺紋桿體光圓桿體2023/1/319

圖8-18錨桿桿體分類19金屬錨桿錨桿桿體可切割錨桿螺圓管柔性錨桿木錨玻璃鋼竹錨右20202023/1/3粗糙表面桿體等。按照錨桿桿體的剛度可劃分為剛性錨桿和柔性錨桿。按照錨桿桿體的強(qiáng)度可劃分為低強(qiáng)度錨桿、中等強(qiáng)度錨桿、高強(qiáng)度錨桿和強(qiáng)力錨桿。低強(qiáng)度錨桿主要指圓鋼錨桿，屈服強(qiáng)度小于300Mpa；中等強(qiáng)度錨桿屈服強(qiáng)度介于300～400MPa，通常采用建筑螺紋鋼的材料（20MnSi）制成；高強(qiáng)度錨桿屈服強(qiáng)度介于400～600MPa；強(qiáng)力錨桿屈服強(qiáng)度不小于600MPa，拉斷載荷在300kN以上。20202022/12/29粗糙表面桿體等。212023/1/321（二）錨桿類型簡(jiǎn)述下面介紹幾種常用錨桿的結(jié)構(gòu)型式與特點(diǎn)：1.砂漿錨桿

(1)鋼筋砂漿錨桿鋼筋砂漿錨桿，是先在錨桿孔內(nèi)注滿水泥砂漿，然后插入鋼筋而成，它利用砂漿與鋼筋、砂漿與孔壁的粘結(jié)力錨固巖層，如圖8-19(a)所示。桿體材料宜用20錳硅、25錳硅或5號(hào)鋼筋，亦可采用3號(hào)鋼筋。桿體鋼筋直徑一般為14～22mm，砂漿用325號(hào)、425號(hào)普通硅酸鹽水泥、粒徑小于3mm的中細(xì)砂加水212022/12/2921（二）錨桿類型簡(jiǎn)述22

圖8-19砂漿錨桿(a)鋼筋砂漿錨桿；(b)鋼絲繩砂漿錨桿(a)(b)2023/1/32222圖8-19砂漿錨桿(a)(b)2022/12/29232023/1/323拌和而成，常用的配合比為，水泥：砂=1:(2～3)，水灰比為0.38～0.42。

（2)鋼絲繩砂漿錨桿鋼絲繩砂漿錨桿，如圖8-19(b)所示。是利用直徑10～14mm的廢舊鋼絲繩代替鋼筋插入錨桿孔內(nèi)注入砂漿而成。廢舊絲繩在使用前要經(jīng)過截?cái)?、火燒、破股、除銹和平直等工序處理。鋼筋和鋼絲繩砂漿錨桿是全長(zhǎng)錨固型錨桿，設(shè)計(jì)錨固力為30～50kN。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，成本較底，應(yīng)用較廣。但不能立即承載，不能回收復(fù)232022/12/2923拌和而成，常用的配合比為，水泥：242023/1/3242.木錨桿和竹錨桿

(1)木錨桿木錨桿包括普通木錨桿和壓縮木錨桿，普通木錨桿如圖8-20(a)所示。桿體直徑一般為38mm，長(zhǎng)1200～1800mm。錨桿安裝到位后，一般在孔口的錘擊作用下，內(nèi)楔塊劈進(jìn)錨桿體桿端的楔縫，使桿體楔縫兩翼與圍巖鉆孔孔壁擠緊，產(chǎn)生錨固力，然后放好墊板，再將外楔塊插入錨桿體桿尾楔縫，并用錘打楔塊，將錨桿固定，實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖的支護(hù)作用。木錨桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，成本低，施工安裝242022/12/29242.木錨桿和竹錨桿25圖8-20木錨桿結(jié)構(gòu)(a)普通木錨桿；(b)壓縮木錨桿1-桿體；2-楔縫；3-內(nèi)楔塊；4-墊板；5-外楔塊；6-加固鋼圈(a)(b)2023/1/32525圖8-20木錨桿結(jié)構(gòu)(a)(b)2022/12/29262023/1/326方便，但錨桿強(qiáng)度和錨固力較低，一般錨固力在10kN左右。對(duì)錨桿不作防腐處理的，服務(wù)年限在1年左右。壓縮木錨桿如圖8-20(b)所示。直徑一般為38mm，長(zhǎng)1530～1753mm。錨桿安裝后，能吸收水分，使桿體膨脹，而充滿整個(gè)錨桿孔，實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固，錨固力20kN左右。

(2)竹錨桿竹錨桿包括片竹錨桿和百夾竹錨桿，如圖8-21所示。竹錨桿是用22號(hào)鉛絲將竹片箍成圓形桿體，262022/12/2926方便，但錨桿強(qiáng)度和錨固力較低，一272023/1/327兩端至鐵箍距離稍大于楔子長(zhǎng)度，楔子與墊板均用木材制作。片竹錨桿錨固力不夠穩(wěn)定，錨固力略低于普通木錨桿。在盛產(chǎn)竹材的地區(qū)充分利用當(dāng)?shù)刭Y源，以竹代木，可大大降低成本。圖8-21竹錨桿結(jié)構(gòu)圖1-桿體；2-鐵絲箍；3-墊板；4-內(nèi)楔；5-外楔272022/12/2927兩端至鐵箍距離稍大于楔子長(zhǎng)度，楔28282023/1/33.普通圓鋼黏結(jié)式錨桿普通圓鋼黏結(jié)式錨桿是我國(guó)煤礦曾經(jīng)廣泛使用的錨桿型式。目前，一些巷道圍巖條件比較簡(jiǎn)單的礦區(qū)仍在使用。這種錨桿一般采用端部錨固，按照粘結(jié)劑劃分為水泥錨固與樹脂錨固。

(1)水泥錨固錨桿圓鋼水泥錨固錨桿由桿體、快硬水泥藥卷、托板和螺母組成。桿體由普通圓鋼制成，尾部加工成螺紋，端部制成不同形式的錨固結(jié)構(gòu)。桿體直徑為14～22mm，大多在16～20mm。28282022/12/293.普通圓鋼黏結(jié)式錨桿29292023/1/3圓鋼水泥錨桿的水泥藥卷是以普通硅酸鹽水泥等為基材摻一外加劑的混合物，或單一特種水泥，按一定規(guī)格包上特種透水紙而呈長(zhǎng)條狀，浸水后經(jīng)水化作用能迅速產(chǎn)生強(qiáng)力錨固作用的水硬性膠凝材料。水泥錨桿可端部錨固，也可全長(zhǎng)錨固。水泥錨桿具有錨固快、安裝簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此在過去的一段時(shí)間內(nèi)得到比較廣泛的應(yīng)用?？煊菜嗨幘淼慕僮鞅容^困難。因此，水泥藥卷錨固劑的用量越來越少，逐步被淘汰。(2)樹脂錨固錨桿29292022/12/29圓鋼水泥錨桿的水泥藥卷是30302023/1/3圓鋼樹脂錨桿由桿體、樹脂藥卷、托板和螺母等組成，錨固形式為端部錨固，如圖8-22所示。桿體端部壓扁并擰成反麻花狀，以攪拌樹脂藥卷和提高錨固力。桿體端部設(shè)置擋圈，防止樹脂錨固劑外流，并起壓緊作用。桿體尾部加工螺紋，安裝托板和螺母。圓鋼樹脂錨桿長(zhǎng)度一般在1.4～2.4m之間，大多為1.6～2.0m；桿體直徑為14～22mm，大多在16～20mm，桿體力學(xué)性能見表6-10。普通圓鋼黏結(jié)式錨桿的用量越來越少。除一些30302022/12/29圓鋼樹脂錨桿由桿體、樹脂31圖8-22普通樹脂錨桿及藥包示意圖1-樹脂、加速劑與填料；2-固化劑和填料；3-玻璃管；4-玻璃紙或聚酯薄膜外袋；5-桿尾左旋麻花；6-擋圈2023/1/33131圖8-22普通樹脂錨桿及藥包示意圖2022/12/32322023/1/3地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的礦區(qū)使用外，該種錨桿已逐步淘汰。4.摩擦錨固錨桿摩擦錨固錨桿有管縫式、水力膨脹式錨桿等，其中管縫式錨桿用量較大。

(1)管縫式錨桿管縫式錨桿的桿體由高強(qiáng)度、高彈性鋼管或16錳、20猛硅等低合金鋼薄鋼板卷制而成，沿全長(zhǎng)縱向開縫。桿體端部做成錐形，以便安裝；尾部焊有一個(gè)用φ6～8mm的鋼筋擋環(huán)，用以壓緊托板。其結(jié)構(gòu)如圖8-23所示。錨桿桿體直徑為30～45mm，桿體32322022/12/29地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的礦區(qū)使用外，該種錨33圖8-23管縫式錨桿1-桿體；2-托板；3-擋圈2023/1/33333圖8-23管縫式錨桿2022/12/293334342023/1/3直徑比鉆孔直徑大1～3mm。壁厚一般為2～3mm，開縫寬度10～15mm，長(zhǎng)度根據(jù)需要加工，一般為1.6～2.0m。托板宜采用盆形，板厚不應(yīng)小于4mm，面積不小于120mm×120mm。因管縫式錨桿管徑大于孔徑，需用風(fēng)鉆（需裝特制頂具）或其他專用機(jī)具強(qiáng)行將桿體擠入鉆孔。當(dāng)管縫錨桿桿體被壓人鉆孔后，開縫鋼管被壓縮，鋼管外壁與鉆孔孔壁擠緊，產(chǎn)生沿鋼管全長(zhǎng)的徑向壓應(yīng)力和軸向摩擦力，在圍巖中產(chǎn)生壓應(yīng)力場(chǎng)，阻止圍巖變形。管縫式錨桿的錨固力可達(dá)50～80kN。34342022/12/29直徑比鉆孔直徑大1～3mm。壁厚35352023/1/3管縫錨桿的主要優(yōu)點(diǎn)是全長(zhǎng)錨固，安裝后立即給鉆孔孔壁提供壓應(yīng)力，錨固力隨圍巖變形的加大而逐漸增加。由于這些優(yōu)點(diǎn)，管縫錨桿在一段時(shí)間內(nèi)得到較為廣泛的應(yīng)用，目前在巖石巷道中仍在采用。但是，管縫錨桿存在以下弊端：

①管縫錨桿的錨固力對(duì)孔徑差的變化很敏感?？讖讲钸^小，錨桿無法安裝在鉆孔中；孔徑差過大，無法保證足夠的錨固力。井下鉆孔直徑與圍巖性質(zhì)、鉆頭規(guī)格與尺寸、鉆頭的磨損程度、鉆進(jìn)速度等多種因素有關(guān)，這些影響因素都有可能引起錨35352022/12/29管縫錨桿的主要優(yōu)點(diǎn)是全長(zhǎng)36362023/1/3桿錨固力的變化，導(dǎo)致錨固性能不穩(wěn)定。

②管縫錨桿的安裝為人工或機(jī)械打人式，因此錨桿不能太長(zhǎng)，否則無法安裝，在巷道空間窄小的條件下尤為如此。此外，在安裝過程中，如果桿體較細(xì)或桿體軸線與鉆孔軸線不一致，有可能造成桿體彎曲而報(bào)廢。

③當(dāng)巷道服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)和有淋水時(shí)，管縫錨桿會(huì)受到腐蝕而大大影響錨固力，甚至造成錨桿失效?？傊?，管縫錨桿屬于低強(qiáng)度、低剛度的支護(hù)形式，一般只在圍巖條件較好的巷道，特別是巖巷中使用。36362022/12/29桿錨固力的變化，導(dǎo)致錨固性能不穩(wěn)37(2)水力膨脹錨桿水力膨脹錨桿如圖8-24所示。圖8-24水力膨脹錨桿2023/1/33737(2)水力膨脹錨桿圖8-24水力膨脹錨桿2022/138382023/1/35.高強(qiáng)度錨桿為了徹底改變我國(guó)煤礦錨桿低強(qiáng)度、低剛度的落后局面，實(shí)現(xiàn)錨桿支護(hù)材料的跨越式發(fā)展，在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過集中攻關(guān)，開發(fā)研制出適合我國(guó)煤礦巷道的高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿支護(hù)系列材料，見圖8-25。通過桿體結(jié)構(gòu)與形狀優(yōu)化，更有利于提高錨桿的錨固效果；通過開發(fā)錨桿專用鋼材或調(diào)質(zhì)處理，達(dá)到高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度級(jí)別。高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿良好的價(jià)格性能，可使錨桿支護(hù)的優(yōu)越性得到充分發(fā)揮，并保證巷道支護(hù)效果與可靠38382022/12/295.高強(qiáng)度錨桿39圖8-25螺紋鋼樹脂錨桿2023/1/339性。目前，這種錨桿已大面積推廣應(yīng)用，成為錨桿支護(hù)的主要形式。等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿，如圖8-26所示。39圖8-25螺紋鋼樹脂錨桿2022/12/2939性402023/1/340圖8-26等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿402022/12/2940圖8-26等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨41圖8-27高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿結(jié)構(gòu)1-樹脂藥卷；2-桿體；3-穹形球體；4-托盤；5-塑料；6-驅(qū)動(dòng)螺母412023/1/3錨桿支護(hù)構(gòu)件如圖8-27、28所示。

41圖8-27高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿結(jié)構(gòu)412022/12/42錨桿及附件錨固劑

鋼帶錨索網(wǎng)圖8-28錨桿支護(hù)構(gòu)件42錨桿及附件圖8-28錨桿支護(hù)構(gòu)件43432023/1/3(1)錨桿桿體形式目前，螺紋鋼錨桿桿體主要有以下3種形式：

①普通建筑螺紋鋼桿體普通建筑螺紋鋼桿體是應(yīng)用比較早的一種螺紋桿體，由于當(dāng)時(shí)沒有錨桿專用鋼材，只能采用建筑螺紋鋼。這種桿體存在明顯缺陷：一是桿體帶縱筋，而且比較高，直徑20mm的螺紋鋼桿體很難順利插入中28mm的鉆孔；二是帶縱筋螺紋鋼在攪拌樹脂錨固劑時(shí)，減少了桿體與鉆孔之間的有效間隙，增加了攪拌阻力。同時(shí)錨固劑不易充滿兩縱筋處，降43432022/12/29(1)錨桿桿體形式44442023/1/3低了錨固劑的密實(shí)程度，影響錨固效果；第三是錨桿尾部螺紋加工需要扒皮、滾絲，使桿體出現(xiàn)加工弱面，螺紋段強(qiáng)度明顯低于桿體強(qiáng)度，桿體延伸率不能充分發(fā)揮，造成材料浪費(fèi)。鑒于這些弊端，普通建筑螺紋鋼錨桿桿體已逐步淘汰。②右旋全螺紋鋼桿體右旋全螺紋鋼錨桿桿體表面軋制有全螺紋，螺母可直接安裝在桿體上，如圖8-29所示。這種桿體的優(yōu)點(diǎn)：一是桿體截?cái)嗪蟛恍枰魏渭庸ぃ瑮U體強(qiáng)度相等，材料利用高；二是井下安裝時(shí)，螺母可沿44442022/12/29低了錨固劑的密實(shí)程度，影響錨固效45圖8-29右旋無縱筋螺紋鋼錨桿桿體結(jié)構(gòu)452023/1/345圖8-29右旋無縱筋螺紋鋼錨桿桿體結(jié)構(gòu)452022/46462023/1/3桿體一直擰進(jìn)，不受螺紋長(zhǎng)度的限制。但是，這種桿體也存在以下明顯缺陷：一是桿體螺紋為右旋，采用常規(guī)的鉆機(jī)攪拌樹脂錨固劑時(shí)，有將錨固劑從孔內(nèi)旋出的力，不能壓密錨固劑，影響錨固效果；二是桿體精軋螺紋比較高，對(duì)于同樣外徑的桿體，內(nèi)徑較小，強(qiáng)度也較低；三是由于螺母直接安裝在桿體螺紋上，因此對(duì)軋制螺紋要求高，螺母與螺紋的配合控制難度大。同時(shí)由于螺紋螺距大，很難施加較大的預(yù)緊力，現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)經(jīng)常發(fā)生退扣現(xiàn)象。

③左旋無縱筋螺紋鋼桿體46462022/12/29桿體一直擰進(jìn)，不受螺紋長(zhǎng)度的限制47472023/1/3為了克服上述兩種桿體的缺點(diǎn)，將桿體形狀設(shè)計(jì)為左旋無縱筋螺紋鋼，如圖8-30所示。這種桿體在攪拌樹脂錨固劑時(shí)，左旋螺紋會(huì)產(chǎn)生壓緊錨固劑的力，有利于增加錨固劑的密實(shí)度，提高錨桿錨固力。桿體尾部螺紋加工采用合理的工藝，可保證強(qiáng)度接近和達(dá)到桿體的強(qiáng)度。桿體尾部滾壓成型的螺圖8-30

左旋無縱筋螺紋鋼錨桿桿體結(jié)構(gòu)L-桿體長(zhǎng)度；L1-桿體尾部螺紋段長(zhǎng)度47472022/12/29為了克服上述兩種桿體的缺48482023/1/3紋，加工精度較高，可施加較大的預(yù)緊力?？梢姡笮裏o縱筋螺紋鋼桿體是比較理想的錨桿桿體。根據(jù)煤礦巷道條件，錨桿桿體直徑一般為16～25mm，長(zhǎng)度為l.6～3.0m，見表8-7。無縱筋螺紋鋼金屬桿體與樹脂錨固劑、球形墊圈、螺母、托盤、表8-7螺紋鋼錨桿桿體的幾何參數(shù)項(xiàng)目系列桿體直徑/mm1618202225桿體長(zhǎng)度/m1.61.82.02.22.42.62.83.0鉆孔直徑/mm2628303348482022/12/29紋，加工精度較高，可施加較大的預(yù)49492023/1/3“M”護(hù)板配套，是用于煤礦井下支護(hù)的新型錨桿。該錨桿具有結(jié)構(gòu)合理、錨固性能好、強(qiáng)度高、適應(yīng)性強(qiáng)、施工方便等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)端錨、加長(zhǎng)錨和全錨。同時(shí)也可用于鐵路、水電等各類工程的隧道支護(hù)，具有廣泛的用途。左旋無縱筋螺紋鋼錨桿的技術(shù)性能與額定錨固力可參見表8-8和表8-9。 對(duì)于直徑22mm的BHRB600型鋼筋，屈服力達(dá)228.1kN，拉斷力達(dá)304.1kN。分別是同直徑建筑螺紋鋼的1.79倍和1.63倍，是同直徑圓鋼的2.5倍和49492022/12/29“M”護(hù)板配套，是用于煤礦井下支50表8-8無縱筋螺紋鋼式樹脂錨桿技術(shù)性能表8-9錨固力額定值2023/1/35050表8-8無縱筋螺紋鋼式樹脂錨桿技術(shù)性能51512023/1/32.11倍，真正實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度。無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，如圖8-31所示。圖8-31

無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)MSGLW–335/×桿體長(zhǎng)度，mm桿體公稱直徑，mm桿體屈服強(qiáng)度，MPa無縱肋螺紋鋼式金屬桿體樹脂錨桿51512022/12/292.11倍，真正實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度。無52522023/1/3(2)樹脂錨固劑高強(qiáng)錨桿多為端頭錨固型，即用樹脂為粘結(jié)劑，在固化劑和加速劑的作用下，將錨桿頭部粘結(jié)在錨桿孔內(nèi)。它具有凝結(jié)硬化快，粘結(jié)強(qiáng)度高，安全可靠，施工操作簡(jiǎn)便，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，且可以對(duì)圍巖施加預(yù)壓應(yīng)力，并在很短時(shí)間內(nèi)便能達(dá)到很大的錨固力。目前，樹脂錨固劑已大量使用，成為最主要的錨固方式。我國(guó)煤礦目前已經(jīng)能夠生產(chǎn)超快、快速、中速、慢速等不同固化時(shí)間的樹脂錨固劑，其技術(shù)52522022/12/29(2)樹脂錨固劑53532023/1/3特征見表8-10。表8-10樹脂錨固主要?jiǎng)┘夹g(shù)特征樹脂錨固劑的幾何尺寸與規(guī)格多種多樣，見表8-11。錨固劑的直徑應(yīng)與鉆孔直徑相配合，直徑主型號(hào)特性膠凝時(shí)間/s等待時(shí)間/s固化時(shí)間/s顏色標(biāo)識(shí)備注CKa超快8～2510～30≤300黃在20±1℃環(huán)境溫度下測(cè)定CK8～4010～60≤300紅K快速41～9090～180≤420藍(lán)Z中速91～180480≤720白M慢速＞180≤240053532022/12/29特征見表8-10。表854表8-11樹脂錨固劑（樹脂藥包）的規(guī)格型號(hào)規(guī)格/mm重量/g適用鉆孔/mm每箱支數(shù)適用范圍Z3537ф35×370700±10ф42±240井筒裝備安裝Z3530ф35×300550±10ф42±240巷道錨噴支護(hù)端錨Z2835ф28×350400±10ф32±240巷道錨噴支護(hù)及其它Z2850ф28×500640±10ф32±240巷道支護(hù)及全長(zhǎng)錨固Z2335ф23×350300±10ф28±250巷道小直徑支護(hù)及全長(zhǎng)錨固2023/1/354要有φ23mm、φ28mm及φ35mm三種，如圖8-32所示。以適應(yīng)28mm、Φ32mm及φ42mm的鉆孔，尤以φ23mm的錨固劑用量最大。樹脂錨固劑長(zhǎng)度可根據(jù)需要確54表8-11樹脂錨固劑（樹脂藥包）55圖8-32

樹脂錨固劑552023/1/355圖8-32樹脂錨固劑552022/12/2956562023/1/3定，一般在300～900mm之間，常用的長(zhǎng)度有300mm、350mm、500mm、600mm等幾種。錨固劑過短，錨固長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)需安裝多個(gè)藥卷；錨固劑太長(zhǎng)，不便于運(yùn)輸和攜帶。一般是長(zhǎng)、短結(jié)合使用。一般情況下，一支樹脂錨固劑是一個(gè)固化速度。井下進(jìn)行加長(zhǎng)或全長(zhǎng)錨固時(shí)，需要不同固化時(shí)間的錨固劑搭配使用，如超快或快速配中速錨固劑使用，一個(gè)鉆孔中需要安裝兩支或兩支以上的錨固劑。

(3)錨固桿體的受力分析

如圖8-33、34、35、36所示。56562022/12/29定，一般在300～900mm之間57圖8-33

端頭錨固式錨桿受力特征1-內(nèi)錨頭；2-托板圖8-34

全長(zhǎng)錨固錨桿錨固力分布1-托錨力；2-剪錨力2023/1/35757圖8-33端頭錨固式錨桿受力特征圖8-34全長(zhǎng)錨58圖8-35

全長(zhǎng)錨固錨桿體受力狀態(tài)

τ—桿體剪應(yīng)力；θ—桿體拉應(yīng)力圖8-36

不同螺紋鋼錨桿錨固力試驗(yàn)2023/1/35858圖8-35全長(zhǎng)錨固錨桿體受力狀態(tài)圖8-36不同螺紋59592023/1/3(4)螺母螺母是錨桿的重要部件。其作用主要有兩方面：一是通過螺母壓緊托板給錨桿施加預(yù)緊力；二是圍巖變形后通過托板、螺母?jìng)鬟f到桿體，桿體工作阻力增大，控制圍巖變形。因此，螺母是施加和傳遞應(yīng)力的部件。錨桿螺母有多種類型，如圖8-37所示。從工作原理可分為兩大類，普通螺母和快速安裝扭矩螺母；按材質(zhì)可分為金屬螺母和非金屬(塑料)螺母，后者主要用于坡璃鋼錨桿。普通螺母分為標(biāo)準(zhǔn)螺母和加厚螺母，加厚螺母59592022/12/29(4)螺母60602023/1/3阻尼式螺母銷釘式螺母壓片式螺母標(biāo)準(zhǔn)螺母加厚螺母大螺距螺母球形螺母螺母普通螺母扭矩螺母圖8-37

錨桿螺母分類一端可做成半球形或圓環(huán)形，代替調(diào)心球墊或墊圈。大螺距金屬螺母用于右旋精軋螺紋鋼錨桿。普通螺60602022/12/29阻尼式螺母銷釘式螺母壓片式螺母標(biāo)61612023/1/3母安裝時(shí)，需要先安裝桿體，然后再安裝托板并擰緊螺母，工序多，安裝速度慢。為了實(shí)現(xiàn)桿體攪拌樹脂藥卷與安裝托板、螺母一體化，提高錨桿安裝速度，開發(fā)研制了多種快速安裝扭矩螺母。扭矩螺母主要有鋼片充填式、樹脂(尼龍)充填式和銷釘式，如圖8-38所示。對(duì)快速安裝扭矩螺母的要求是：一方面不能在攪拌樹脂藥卷過程中打開，使安裝半途而廢，螺母打開扭矩必須大于攪拌阻力；另一方面，當(dāng)樹脂藥卷固化后，鉆機(jī)應(yīng)能打開和擰緊螺母，要求螺母打61612022/12/29母安裝時(shí)，需要先安裝桿體，然后再62622023/1/3圖8-38

扭矩螺母形式(a)鋼片充填式；(b)樹脂(尼龍)充填式；(c)內(nèi)銷釘式；(d)外銷釘式1，3-加厚螺母；2-鋼片；4-樹脂或尼龍；5-螺母；6-銷釘；7-桿體尾部開扭矩低于鉆機(jī)的最大輸出扭矩。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，頂板錨桿的扭矩螺母，要求打開扭矩為60～10062622022/12/29圖8-38扭矩螺母形式開扭矩低63632023/1/3N·m，端部錨固取小值，加長(zhǎng)錨固和全長(zhǎng)錨固取大值；幫錨桿，要求螺母打開扭矩為40～60N·m。(5)托板錨桿托板的作用主要有兩方面：一是通過螺母施加壓力，壓緊托板給錨桿提供預(yù)緊力，并使預(yù)緊力擴(kuò)散，擴(kuò)大錨桿作用范圍；二是圍巖變形后載荷作用于托板，通過托板將載荷傳遞到錨桿桿體，增大錨桿工作阻力，進(jìn)而控制圍巖變形。托板分類如圖8-39所示。按托板截面形狀可分為平板、拱形和其他形狀。拱形托板又分正托板與63632022/12/29N·m，端部錨固取小值，加長(zhǎng)錨固64金屬托板非金屬托板木托板混凝土托板塑料托板托板平托板拱形托板其它形狀可調(diào)心托板不可調(diào)心托板圖8-39

托板分類2023/1/36464金屬托板非金屬托板木托板混凝土托板塑料托板托板平托板拱形65652023/1/3斜托板，正托板孔位于托板中心，斜托板孔位于托板一側(cè)傾斜布置。其他形狀包括：與M形鋼帶配合使用的托板，w形鋼護(hù)板，各種鋼梁(如槽鋼)制成的托板?？烧{(diào)心托板配有調(diào)心球墊，當(dāng)錨桿有一定的安裝角度時(shí)，能保證錨桿處于較好的受力狀態(tài)。托板強(qiáng)度與鋼板的厚度、材質(zhì)、形狀及加工工藝等有關(guān)。實(shí)踐應(yīng)用證明，拱形托板(圖8-40)具有良好的力學(xué)性能，同時(shí)托板可調(diào)心時(shí)，又能夠滿足不同錨桿安裝角度的需要。

(6)減摩墊圈65652022/12/29斜托板，正托板孔位于托板中心，斜66圖8-40

拱形托板(a)A型托板；(b)B型調(diào)心托板；(c)托板調(diào)心板D-中心孔直徑；H-托板高度；T-托板厚度；L-托板長(zhǎng)度；B-托板寬度662023/1/366圖8-40拱形托板662022/12/2967672023/1/3為了減少螺母與托板之間的摩擦阻力和摩擦扭矩，最大限度地將錨桿安裝扭矩轉(zhuǎn)化為預(yù)緊力，提高支護(hù)系統(tǒng)的剛度，應(yīng)在螺母與托板之間加減摩墊圈，減少摩擦阻力，而且減摩墊圈的材質(zhì)起著關(guān)鍵作用。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同減摩材料的摩擦系數(shù)相差懸殊，多達(dá)數(shù)十倍。應(yīng)根據(jù)需要選擇減摩性能好的減摩墊圈材質(zhì)，設(shè)計(jì)合理的墊圈厚度與直徑，保證在一定的安裝扭矩下能提供較大的預(yù)緊力。

采用高效減摩副，減少螺母、墊圈和托板之間的摩擦阻力。在螺母與托板之間加金屬墊圈和塑料

67672022/12/29為了減少螺母與托板之間的68682023/1/3墊圈，可減少摩擦阻力，而且塑料減摩墊圈的材質(zhì)起著關(guān)鍵作用。錨桿在使用不同材質(zhì)減摩墊圈的力學(xué)特性如圖8-41所示。

數(shù)字代表減摩材料0不使用減摩墊片1聚四氟乙烯21010尼龍3改性1010尼龍4高密度聚乙烯圖8-41

不同材質(zhì)減摩墊圈錨桿的力學(xué)特性數(shù)字代表的符號(hào)意義68682022/12/29墊圈，可減少摩擦阻力，而且塑料減69692023/1/36.玻璃鋼樹脂錨桿為了減少金屬錨桿與綜采機(jī)械的切割頭碰出火花，引發(fā)瓦斯爆炸和粉塵自燃的可能性。由非金屬錨桿來替代金屬錨桿是一種趨勢(shì)。高強(qiáng)度玻璃鋼樹脂錨桿，如圖8-42所示。

(1)玻璃鋼樹脂錨桿的優(yōu)越性玻璃鋼桿體具有可割性，很適合于綜采工作面臨時(shí)支護(hù)使用，而且具有良好的防腐性能，它在許多技術(shù)參數(shù)上超過了金屬錨桿。其優(yōu)越性具體表現(xiàn)在:

69692022/12/296.玻璃鋼樹脂錨桿70玻璃鋼錨桿（德國(guó)）圖8-42

高強(qiáng)度玻璃鋼樹脂錨桿2023/1/37070玻璃鋼錨桿（德國(guó)）圖8-42高強(qiáng)度玻璃鋼樹脂錨桿271712023/1/3①高強(qiáng)度：高性能的玻璃鋼錨桿的抗拉強(qiáng)度可達(dá)到鋼質(zhì)錨桿的1.5倍。②重量輕：玻璃鋼的相對(duì)密度只有1.5～2.0，而抗拉強(qiáng)度可達(dá)到或超過鋼材，重量?jī)H是同類規(guī)格鋼錨桿的1/4，大大降低安裝操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而使作業(yè)效率提高。

③非金屬：可切割、防靜電、阻燃、不損壞采煤機(jī)，采煤切割不產(chǎn)生火花，在高瓦斯礦不容易引發(fā)事故滿足煤礦安全生產(chǎn)的要求。

④具有良好的耐腐蝕、耐酸、耐堿、耐高溫、71712022/12/29①高強(qiáng)度：高性能的玻璃鋼72722023/1/3耐低溫等性能：井下作業(yè)可確保20年以上不老化，可在井下長(zhǎng)期使用。⑤成本低、節(jié)約鋼材：與金屬錨桿相比，成本降低40％左右。因此，玻璃鋼錨桿可替代現(xiàn)有煤幫金屬錨桿、木錨桿、竹錨桿等煤幫支護(hù)。高強(qiáng)度玻璃鋼樹脂錨桿主要技術(shù)特征見表8-12。

(2)分類按玻璃鋼錨桿桿體表面形狀可分為麻花式、螺紋式和粗糙表面式三類。麻花式桿體端部有左旋麻72722022/12/29耐低溫等性能：井下作業(yè)可確保2073型號(hào)直徑(外徑/內(nèi)徑)/mm質(zhì)量/kg/m桿體拉斷力/kN桿尾拉斷力塑料螺母/鋼螺母/kNK60-17C170.3810050/80K60-17E170.3815050/100K60-22C220.6418060/120K60-22E220.6427070/150K60-25C250.9025080/150K60-25E250.90380100/180J64-25C25/120.6318080/160J64-25E25/120.63250100/180表8-12高強(qiáng)度玻璃鋼樹脂錨桿主要技術(shù)特征2023/1/37373型號(hào)直徑(外徑/內(nèi)徑)/mm質(zhì)量桿體拉斷力/kN桿尾拉斷74742023/1/3花形結(jié)構(gòu)；螺紋式桿體表面加工成一定形狀的螺紋；粗糙表面式桿體表面加工成凹槽、凸起、布紋等各種粗糙外形，如圖8-43所示。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的玻璃鋼錨桿，實(shí)心桿體直徑為16～24mm，空心桿體外徑為25～30mm，長(zhǎng)度一般為1.6～2.4m。全螺紋玻璃鋼錨桿的抗拉強(qiáng)度≥245MPa，抗剪強(qiáng)度≥76MPa，扭矩≥41N·m。近年來我國(guó)煤礦玻璃鋼錨桿生產(chǎn)技術(shù)有了很大發(fā)展，無論是生產(chǎn)工藝、桿體的結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能，還是尾部結(jié)構(gòu)都有明顯改進(jìn)與提高。目前的玻璃鋼74742022/12/29花形結(jié)構(gòu)；螺紋式桿體表面加工成一75圖8-43

玻璃鋼錨桿桿體表面形狀a)麻花式；(b)螺紋式；(c)粗糙表面式752023/1/375圖8-43玻璃鋼錨桿桿體表面形狀752022/12/76762023/1/3錨桿適用于圍巖比較穩(wěn)定、變形量較小的巷道條件，還不能滿足受采動(dòng)影響、高應(yīng)力、大變形巷道的支護(hù)要求。

7.注漿錨桿在不穩(wěn)定圍巖中，錨桿支護(hù)所能提高的圍巖強(qiáng)度達(dá)不到圍巖穩(wěn)定所需的強(qiáng)度要求時(shí)，過分加大錨桿長(zhǎng)度，既不經(jīng)濟(jì)，也不實(shí)用。如果在錨桿支護(hù)基礎(chǔ)上，向圍巖中注入漿液，不僅能將松散巖體膠結(jié)成整體，而且還可以將端頭錨固變成全長(zhǎng)錨固，提高圍巖強(qiáng)度及自承力。錨桿結(jié)構(gòu)圖如圖8-44所示。76762022/12/29錨桿適用于圍巖比較穩(wěn)定、變形量較圖8-44

注漿錨桿結(jié)構(gòu)圖2023/1/377圖8-44注漿錨桿結(jié)構(gòu)圖2022/12/297778782023/1/3

(1)普通外錨內(nèi)注式注漿錨桿對(duì)于不考慮初錨力，不需控壓注漿的巷道施工、修復(fù)和加固，可采用普通外錨內(nèi)注式注漿錨桿。普通注漿錨桿桿體由帶螺紋和小孔的鋼管(一般為焊接管)制成，如圖8-45所示。螺紋用于安裝托板與螺圖8-45

外錨內(nèi)注式注漿錨桿結(jié)構(gòu)1-空心鋼管；2-注漿段；3-錨固段；4-尾部螺紋段；5-擋環(huán)；6-射漿孔78782022/12/29(1)普通外錨內(nèi)注式注漿79792023/1/3母，小孔用于射漿。止?jié){可用止?jié){塞，也可用快硬水泥藥卷、水泥水玻璃膠泥等膠結(jié)材料。這種錨桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但不能施加預(yù)緊力，注漿壓力不能控制。

(2)內(nèi)錨外注式注漿錨桿內(nèi)錨外注式注漿錨桿是在普通外錨內(nèi)注式注漿錨桿的端部增加一個(gè)錨固結(jié)構(gòu)(圖8-46)。錨桿由錨固段、注漿段和封孔段組成。錨固段可采用水泥藥卷、樹脂藥卷進(jìn)行端部錨固，也可采用倒楔式機(jī)械錨固，不僅可增大錨桿錨固力，也可施加預(yù)緊力；79792022/12/29母，小孔用于射漿。止?jié){可用止?jié){塞80802023/1/3注漿段布置有若干個(gè)出漿孔，以便出漿；封孔采用橡膠圈(軟木塞或快速凝結(jié)劑)配合噴射混凝土來實(shí)現(xiàn)。

在支護(hù)初期，錨桿當(dāng)作普通端部錨固錨桿使用。當(dāng)巷道圍巖變形量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，即在巷道周邊圖8-46

內(nèi)錨外注式注漿錨桿結(jié)構(gòu)1-噴層；2-托盤；3-環(huán)狀塞；4-桿體；5-出漿孔；6-擋環(huán)；7-錨固劑80802022/12/29注漿段布置有若干個(gè)出漿孔，以便出81812023/1/3形成一定范圍的松動(dòng)破裂區(qū)時(shí)，再對(duì)圍巖實(shí)施注漿，既能使巷道圍巖得到卸壓，又使注漿變得容易，達(dá)到最佳的支護(hù)效果。同時(shí)，安裝錨桿與注漿分為兩個(gè)工序進(jìn)行，互不干擾，不影響巷道掘進(jìn)速度。

8.鉆錨注錨桿鉆錨注加固技術(shù)將鉆孔、注漿和錨固功能集于一體。在井下使用時(shí)，第一步，錨桿用作鉆桿，錨桿桿體頭部配一鉆頭，尾部用連接器與鉆機(jī)連接；第二步，錨桿用作注漿管，鉆機(jī)連接套由注漿連接套代替，錨桿就像傳統(tǒng)的注漿管一樣，將樹脂、水81812022/12/29形成一定范圍的松動(dòng)破裂區(qū)時(shí)，再對(duì)82822023/1/3泥漿等送人鉆孔中，實(shí)施全長(zhǎng)或加長(zhǎng)錨固。(1)鉆錨注錨桿的組成鉆錨注錨桿由中空桿體、一次性鉆頭、連接套管、托板和螺母組成(圖8-47)。錨桿桿體一般采用圖8-47

鉆錨注錨桿結(jié)構(gòu)82822022/12/29泥漿等送人鉆孔中，實(shí)施全長(zhǎng)或加長(zhǎng)83832023/1/3厚壁無縫鋼管制作，外表全長(zhǎng)具有螺紋，保證力的可靠傳遞。在施工的每個(gè)環(huán)節(jié)，都可方便、快速地將其他部件擰在桿體螺紋上，同時(shí)采用連接套，可將幾根桿體連接在一起。

(2)鉆錨注錨桿的主要特點(diǎn)

①鉆錨注錨桿本身就是鉆桿，其前端帶上一次性鉆頭，鉆進(jìn)后不拔出，直接注漿即可。有時(shí)，非常破碎的巖體可以實(shí)現(xiàn)隨鉆隨注。

②鉆錨注錨桿為非普通鋼材的中空錨桿，其表面為粗螺紋(可根據(jù)工程需要做成左、右旋螺紋)。83832022/12/29厚壁無縫鋼管制作，外表全長(zhǎng)具有螺84842023/1/3由于桿體為中空螺紋鋼管，抗彎曲、抗剪切及表面錨固強(qiáng)度要比相同截面積的實(shí)心鋼筋強(qiáng)度大得多。

③利用錨桿中空作為注漿通道，能使?jié){液自孔底向孔口呈環(huán)狀灌注，保證了環(huán)狀空間和巖石裂縫被填充飽滿。在螺紋桿體上旋上帶螺紋的止?jié){塞堵住孔口，可以實(shí)現(xiàn)高壓注漿。

④鉆錨注錨桿的螺紋為連續(xù)形，可任意連接加長(zhǎng)與縮短使用。既方便于小型鉆機(jī)在狹小的巷道中使用，又方便于各類困難條件中分段聯(lián)結(jié)使用。9.新型錨桿形式與錨桿結(jié)構(gòu)84842022/12/29由于桿體為中空螺紋鋼管，抗彎曲、85852023/1/3(1)左旋預(yù)應(yīng)力阻尼錨桿是一種預(yù)應(yīng)力錨桿，如圖8-48所示。阻尼有樹脂或塑料阻尼、銷式阻尼、金屬蓋片式阻尼三種;錨固力靠樹脂粘結(jié)力實(shí)現(xiàn);阻尼打開實(shí)現(xiàn)樹脂的充分?jǐn)嚢?等待40－60s后，施加錨桿的預(yù)應(yīng)力操作。圖8-48

左旋預(yù)應(yīng)力阻尼錨桿85852022/12/29(1)左旋預(yù)應(yīng)力阻尼錨桿86862023/1/3該錨桿的優(yōu)點(diǎn)：

①錨桿預(yù)應(yīng)力大由于該錨桿螺紋是國(guó)標(biāo)螺紋，螺紋螺距2.5mm，螺紋自鎖效果好，通過特制的阻尼螺母，錨固樹脂攪拌充分、錨固力大，120型氣動(dòng)錨索鉆機(jī)即可實(shí)現(xiàn)4t的預(yù)緊力。

②錨桿錨固力高因該錨桿桿體設(shè)計(jì)的螺紋方向?yàn)樽笮较蚝湾^桿的攪拌樹脂方向（右旋）相反，在攪拌樹脂的過程中會(huì)對(duì)樹脂產(chǎn)生一個(gè)軸向擠壓力，大量測(cè)試表86862022/12/29該錨桿的優(yōu)點(diǎn)：87872023/1/3明，同樣桿體直徑和同樣樹脂的情況下，左旋細(xì)絲預(yù)應(yīng)力錨桿的錨固力，比右旋等強(qiáng)全螺紋鋼錨桿錨桿可提高20％以上。

③桿體的有效斷面大，錨桿強(qiáng)度高

大量試驗(yàn)表明，同直徑同材質(zhì)的左旋細(xì)絲預(yù)應(yīng)力錨桿的破斷力，比右旋等強(qiáng)全螺紋鋼錨桿高出20％以上。

④左旋細(xì)絲預(yù)應(yīng)力錨桿因采用了合理的阻尼螺母，螺母材質(zhì)為球墨鑄鐵，球墨鑄鐵和錨桿桿體的摩擦力是最小的，另外采用了減阻特制塑料墊圈，87872022/12/29明，同樣桿體直徑和同樣樹脂的情況88882023/1/3使錨桿的扭矩應(yīng)力比大大提高。錨桿組裝圖8-49。

錨桿的缺點(diǎn)：加工過程多了壓圓、滾絲兩個(gè)工藝。(a)六方螺母預(yù)應(yīng)力錨桿(b)四方螺母預(yù)應(yīng)力錨桿圖8-49左旋細(xì)絲預(yù)應(yīng)力錨桿組裝圖88882022/12/29使錨桿的扭矩應(yīng)力比大大提高。錨桿89892023/1/3(2)右旋無阻尼等強(qiáng)螺紋鋼錨桿該類錨桿的優(yōu)點(diǎn)：加工制造簡(jiǎn)單。

錨桿的缺點(diǎn)：①桿體螺距大通常在10～12mm左右，大螺距螺母與桿體咬合力低，摩擦力大，時(shí)常出現(xiàn)退絲現(xiàn)象，而且錨桿安裝應(yīng)力低，很難達(dá)到2t以上的預(yù)緊力。②錨桿錨固力低因該錨桿桿體設(shè)計(jì)的螺紋方向(右旋)和錨桿的攪拌樹脂方向(右旋攪拌)旋向相同，在攪拌樹脂的89892022/12/29(2)右旋無阻尼等強(qiáng)螺紋90902023/1/3中會(huì)對(duì)樹脂產(chǎn)生一個(gè)向外的輸送力，大量測(cè)試表明，同樣桿體直徑和同樣樹脂的情況下，右旋全螺紋等強(qiáng)錨桿的錨固力,比左旋細(xì)絲預(yù)應(yīng)力錨桿降低20％。③桿體的強(qiáng)度低大量試驗(yàn)表明，同直徑同材質(zhì)的右旋等強(qiáng)錨桿的破斷力比左旋細(xì)絲預(yù)應(yīng)力錨桿低20％以上。錨桿如圖8-50所示。所以右旋全螺紋鋼等強(qiáng)錨桿已經(jīng)不能滿足深部錨網(wǎng)支護(hù)的要求，現(xiàn)在深部支護(hù)中很少選用。90902022/12/29中會(huì)對(duì)樹脂產(chǎn)生一個(gè)向外的輸送力，91圖8-50右旋無阻尼等強(qiáng)螺紋鋼錨桿2023/1/39191圖8-50右旋無阻尼等強(qiáng)螺紋鋼錨桿2022/12/292表8-13右旋等強(qiáng)螺紋鋼錨桿桿體強(qiáng)度桿體直徑(mm)鋼材級(jí)別（MPa）屈服強(qiáng)度（噸）抗拉強(qiáng)度（噸）國(guó)標(biāo)實(shí)測(cè)國(guó)標(biāo)實(shí)測(cè)Ф18MG3358.7≥9.112.6≥13.0Ф20MG33510.8≥10.215.6≥15.0Ф22MG33513.1≥13.3518.9≥20.252023/1/392(3)右旋與左旋螺紋鋼錨桿強(qiáng)度對(duì)比見表8-13、14所示。92表8-13右旋等強(qiáng)螺紋鋼錨桿桿體強(qiáng)度桿體直徑鋼材93表8-14左旋滾絲螺紋鋼錨桿桿體強(qiáng)度桿體直徑鋼材級(jí)別屈服強(qiáng)度(kN)抗拉強(qiáng)度(kN)國(guó)標(biāo)實(shí)測(cè)國(guó)標(biāo)實(shí)測(cè)Ф16MG33563≥9092≥130Ф18MG33583≥110121≥160Ф18MG500125≥150163≥200Ф20MG335110≥125160≥185Ф20MG500153≥180202≥240Ф22MG335127≥154186≥220Ф22MG500178≥200235≥2702023/1/39393表8-14左旋滾絲螺紋鋼錨桿桿體強(qiáng)度桿體直徑94942023/1/3三、錨桿支護(hù)作用原理正確地設(shè)計(jì)和應(yīng)用錨桿支護(hù)，必須對(duì)錨桿支護(hù)機(jī)理有正確地認(rèn)識(shí)，并以完善的錨桿支護(hù)理論作為指導(dǎo)。傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)理論有：懸吊理論、組合梁理論、組合拱(壓縮拱)理論，近期又發(fā)展了最大水平應(yīng)力理論。它們都是以一定的假說為基礎(chǔ)的，各自從不同的角度、不同的條件闡述錨桿支護(hù)的作用機(jī)理，而且力學(xué)模型簡(jiǎn)單，計(jì)算方法簡(jiǎn)明易懂，適用于不同的圍巖條件，得到了國(guó)內(nèi)外的承認(rèn)和應(yīng)用。近年來，隨著錨桿支護(hù)理論研究的不斷深人，94942022/12/29三、錨桿支護(hù)作用原理95952023/1/3各種新的錨桿支護(hù)理論不斷提出，并在工程實(shí)踐中得到完善和發(fā)展，極大地推進(jìn)了錨桿支護(hù)技術(shù)在巷道支護(hù)中的應(yīng)用，特別是為煤巷和軟巖巷道的錨桿支護(hù)提供了新的理論指導(dǎo)。

1.懸吊理論

懸吊理論認(rèn)為：錨桿支護(hù)的作用就是將巷道頂板較軟弱巖層懸吊在上部穩(wěn)定巖層上，以增強(qiáng)較軟弱巖層的穩(wěn)定性[8-51(a)]在軟弱圍巖中，錨桿的作用是將直接頂板的破碎巖石懸吊在其上部的自然平衡拱上[圖8-51(b)]，拱高可采用普氏的壓力拱理論95952022/12/29各種新的錨桿支護(hù)理論不斷提出，并96圖8-51錨桿支護(hù)懸吊作用(a)堅(jiān)硬頂板錨桿的懸吊作用;(b)軟弱頂板錨桿的懸吊作用2023/1/39696圖8-51錨桿支護(hù)懸吊作用2022/12/299697972023/1/3估算。懸吊理論直觀地揭示了錨桿的懸吊作用，在分析過程中不考慮圍巖的自承能力，而且將被錨固體與原巖體分開，與實(shí)際情況存在一定的差距。如果頂板中沒有堅(jiān)硬穩(wěn)定巖層或頂板軟弱巖層較厚，圍巖破碎區(qū)范圍較大，無法將錨桿錨固到上面堅(jiān)硬巖層或者未松動(dòng)巖層時(shí)，懸吊理論就不適用。

2.組合梁理論組合梁理論認(rèn)為：頂板錨桿的作用，一方面體現(xiàn)在錨桿的錨固力增加了各巖層間的接觸壓力，避免各巖層間出現(xiàn)離層現(xiàn)象；另一方面增加了巖層間97972022/12/29估算。懸吊理論直觀地揭示了錨桿的98982023/1/3的抗剪剛度，阻止巖層間的水平錯(cuò)動(dòng)，從而將作用范圍內(nèi)的幾個(gè)巖層錨固成一個(gè)較厚的組合巖梁。這種組合巖梁在上覆巖層荷載的作用下，其最大彎曲應(yīng)變和應(yīng)力大大減小，撓度也顯著減小，且組合梁越厚，梁內(nèi)的最大應(yīng)力、應(yīng)變和梁的撓度也就越小，如圖8-52所示。組合梁理論很好地解釋了層狀巖體錨桿的支護(hù)作用，但在分析中，將錨桿作用與圍巖的自穩(wěn)作用分開，與實(shí)際情況有一定差距。并且，隨著圍巖條件的變化，在頂板較破碎、連續(xù)性受到破壞時(shí)，組98982022/12/29的抗剪剛度，阻止巖層間的水平錯(cuò)動(dòng)99圖8-52錨桿組合梁作用示意圖(a)疊合梁與組合梁的內(nèi)力比較;(b)層狀頂板錨桿組合粱2023/1/399合梁也就不存在了。99圖8-52錨桿組合梁作用示意圖2022/12/2991001002023/1/33.組合拱理論研究表明，在彈性體上安裝具有預(yù)應(yīng)力的錨桿，能形成以錨頭和緊固端為頂點(diǎn)的錐形體壓縮區(qū)[圖8-53(a)]。因此，如將錨桿沿拱形巷道周邊按一定間距徑向排列，當(dāng)圍巖產(chǎn)生變形時(shí)，錨桿會(huì)對(duì)圍巖產(chǎn)生壓應(yīng)力作用，每根錨桿周圍形成的錐形體壓縮區(qū)彼此重疊連接，便在圍巖中形成一個(gè)均勻的連續(xù)壓縮帶[圖8-53(b)]。它不僅能保持自身的穩(wěn)定，而且能承受地壓，阻止圍巖的松動(dòng)和變形，這就是擠壓加固拱。1001002022/12/293.組合拱理論101圖8-53錨桿的擠壓加固拱(a)單體錨桿對(duì)破裂巖石的控制；(b)錨桿群的擠壓加固拱1012023/1/3101圖8-53錨桿的擠壓加固拱1012022/12/1021022023/1/3錨桿一方面在錐形體壓縮區(qū)內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力，增加節(jié)理裂隙面或巖塊間的摩擦阻力，防止巖塊的轉(zhuǎn)動(dòng)和滑移，亦即增大了巖體的粘結(jié)力，提高了破碎巖體的強(qiáng)度；另一方面，錨桿產(chǎn)生的壓應(yīng)力，改善了圍巖應(yīng)力狀態(tài)，使壓縮帶內(nèi)的巖石處于三向受力狀態(tài)，從而使巖體強(qiáng)度得到提高，這就是擠壓加固拱的力學(xué)特征。

試驗(yàn)表明，加固拱的厚度b取決于錨桿長(zhǎng)度L與錨桿間距a的比值，它們之間的關(guān)系見表8-15。組合拱理論在一定程度上揭示了錨桿支護(hù)的作1021022022/12/29錨桿一方面在錐形體壓1031032023/1/3用機(jī)理，但在分析過程中沒有深入考慮圍巖一支護(hù)的相互作用，只是將各支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大支護(hù)力簡(jiǎn)單相加，從而得到復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)總的最大支護(hù)力，缺乏對(duì)被加固巖體本身力學(xué)行為的進(jìn)一步分析探討，計(jì)算也與實(shí)際情況存在一定差距，一般不能作為準(zhǔn)確的定量設(shè)計(jì)，但可作為錨桿設(shè)計(jì)和施工的重要參考。表8-15加固拱的厚度與錨桿參數(shù)的關(guān)系錨桿長(zhǎng)度L/錨桿間距a321.33加固拱厚度b/錨桿長(zhǎng)度L2/31/31/101031032022/12/29用機(jī)理，但在分析過程中沒有深1041042023/1/3非張拉的鋼絲繩砂漿錨桿，同樣可以加固圍巖，形成加固承載拱。例如，曾用混凝土塊模擬不穩(wěn)定巖層，把跨度為2m、截面為20cm×30cm的混凝土拱劈成34塊大小不等的塊體，然后將拱的兩端頂緊，在拱頂加4個(gè)集中荷載，不穩(wěn)定巖層拱的承載力為75kN；采用鋼筋砂漿錨固后，它的承載力竟達(dá)500kN，而其變位僅為前者的1／2。這說明，采用非張拉的鋼筋砂漿錨桿后，由于砂漿在錨桿孔的全長(zhǎng)范圍內(nèi)與巖石粘結(jié)，能夠阻止巖塊的轉(zhuǎn)動(dòng)滑移，使巖塊間的嵌鑲、咬合、連鎖效應(yīng)得以保持和1041042022/12/29非張拉的鋼絲繩砂漿錨1051052023/1/3加強(qiáng)，從而能夠抑止圍巖變形，提高圍巖的整體剛度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，相當(dāng)于形成了一個(gè)巖石加固承載拱。

4.最大水平應(yīng)力理論最大水平應(yīng)力理論認(rèn)為：礦井巖層的水平應(yīng)力通常大于垂直應(yīng)力，水平應(yīng)力具有明顯的方向性，最大水平應(yīng)力一般為最小水平應(yīng)力的l.5～2.5倍。巷道頂、底板的穩(wěn)定性主要受水平應(yīng)力的影響，且具有三個(gè)特點(diǎn)：①與最大水平應(yīng)力平行的巷道受水平應(yīng)力影響最小，頂、底板穩(wěn)定性最好；②與最大水平應(yīng)力呈銳角相交的巷道，其頂、底板變形破壞1051052022/12/29加強(qiáng)，從而能夠抑止圍巖變形，1061062023/1/3偏向巷道某一幫；③與最大水平應(yīng)力垂直的巷道受水平應(yīng)力影響最大，頂、底板穩(wěn)定性最差，如圖8-54所示。由于最大水平應(yīng)力基本沿層理方向，巖層容易出現(xiàn)水平錯(cuò)動(dòng)和離層，以及沿軸向的巖層膨脹(巷道兩幫收縮)。如圖8-55所示。于是錨桿起到約束離層和抑制巖層膨脹的作用，因此，要求錨桿必須具備高強(qiáng)度、高剛度和高抗剪能力，才能起約束圍巖變形的作用。該理論論述了巷道圍巖水平應(yīng)力對(duì)巷道穩(wěn)定性1061062022/12/29偏向巷道某一幫；③與最大水平107圖8-54最大水平應(yīng)力理論的應(yīng)力場(chǎng)效應(yīng)(a)巷道平行于主應(yīng)力；(b)巷道與主應(yīng)力呈450；(c)巷道與主應(yīng)力呈900圖8-55最大水平應(yīng)力原理1072023/1/3107圖8-54最大水平應(yīng)力理論的應(yīng)力場(chǎng)效應(yīng)圖1081082023/1/3的影響以及錨桿支護(hù)所起的作用。在設(shè)計(jì)方法上，借助于計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)，在使用中強(qiáng)調(diào)監(jiān)測(cè)的重要性，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果修改完善初始設(shè)計(jì)。

5.圍巖補(bǔ)強(qiáng)作用巷道圍巖深部的巖石處于三向受壓狀態(tài)?？拷锏乐苓叺膸r石則處于二向受壓狀態(tài)，故易于破壞而喪失穩(wěn)定性(圖8-56左)。巷道周圍安裝錨桿后，相當(dāng)于巖石又恢復(fù)了三向受狀態(tài)(圖8-56右)，從而增大了它的強(qiáng)度。另外，錨桿還可以增加巖層弱面1081082022/12/29的影響以及錨桿支護(hù)所起的作用109圖8-56錨桿對(duì)圍巖的補(bǔ)強(qiáng)作用圖8-57錨桿縮小懸頂跨度作用1092023/1/3109圖8-56錨桿對(duì)圍巖的補(bǔ)強(qiáng)作用圖8-57錨桿1101102023/1/3的剪斷阻力，使圍巖不易破壞和失穩(wěn)。這就是錨桿對(duì)圍巖的補(bǔ)強(qiáng)作用。6.減小跨度作用巷道頂板打了錨桿，相當(dāng)于在該處打了點(diǎn)柱。減少了頂板跨度(圖8-57)，從而增強(qiáng)了頂板巖石的穩(wěn)定性，使巖石不易變形和破壞。錨桿支護(hù)的上述作用，并非各自孤立存在，往往是同時(shí)并存、互為補(bǔ)充，只不過在不同條件下某種支護(hù)作用占主導(dǎo)地位罷了。例如，在拱形巷道中用錨桿加固圍巖，加固的作用是主要的；而在支護(hù)1101102022/12/29的剪斷阻力，使圍巖不易破壞和1111112023/1/3平層狀的巷道中。就是組合梁作用為主了。近年來，隨著錨桿支護(hù)理論研究的不斷深入，各種新的錨桿支護(hù)理論不斷提出，并在工程實(shí)踐中得到完善和發(fā)展，極大地推進(jìn)了錨桿支護(hù)技術(shù)在巷道支護(hù)中的應(yīng)用，特別是為煤巷和軟巖巷道的錨桿支護(hù)提供了新的理論指導(dǎo)。四、錨桿支護(hù)參數(shù)的確定理論計(jì)算法主要是利用懸吊理論、冒落拱理論、組合拱理論以及其他各種力學(xué)方法，分析巷道圍巖的應(yīng)力與變形，進(jìn)行錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)，給出錨桿支護(hù)1111112022/12/29平層狀的巷道中。就是組合梁作1121122023/1/3參數(shù)的解析值。這種設(shè)計(jì)方法的重要性不僅與工程類比法相輔相成，而且為研究錨桿支護(hù)機(jī)理提供了理論依具。下面分別介紹有代表性的按懸吊理論和按冒落拱理論設(shè)計(jì)錨桿支護(hù)參數(shù)的方法。

（一）按懸吊理論設(shè)計(jì)錨桿參數(shù)懸吊理論認(rèn)為錨桿的作用是將下部不穩(wěn)定的巖層懸吊在上部穩(wěn)定的巖層中，阻止軟弱破碎巖層垮落。懸吊理論只考慮了錨桿的被動(dòng)抗拉作用，根據(jù)不穩(wěn)定巖層厚度計(jì)算錨桿長(zhǎng)度，根據(jù)錨桿懸吊的不穩(wěn)定巖層重量計(jì)算錨桿直徑和間排距。1121122022/12/29參數(shù)的解析值。這種設(shè)計(jì)方法的1131132023/1/31.錨桿長(zhǎng)度如圖8-58(a)所示，錨桿長(zhǎng)度用下式計(jì)算：

L=Ll+L2+L3(8-1)式中L—錨桿長(zhǎng)度，m；

L1—錨桿外露長(zhǎng)度，取決于錨桿類型與錨固方式，一般取0.1m；L2—錨桿有效長(zhǎng)度，不小于不穩(wěn)定巖層的厚度，m；

L3—錨桿錨固長(zhǎng)度，端部錨固一般取0.3～0.4m。1131132022/12/291.錨桿長(zhǎng)度114圖8-58懸吊理論錨桿支護(hù)參數(shù)計(jì)算示意圖(a)錨桿長(zhǎng)度組成；(b)支護(hù)參數(shù)計(jì)算圖1142023/1/3114圖8-58懸吊理論錨桿支護(hù)參數(shù)計(jì)算示意圖114201151152023/1/3對(duì)于不穩(wěn)定巖層的厚度，可根據(jù)地質(zhì)資料、實(shí)測(cè)或經(jīng)驗(yàn)估計(jì)L2；當(dāng)圍巖的普氏堅(jiān)固性系數(shù)，f≥3時(shí)，可按下式計(jì)算：(8-2)式中B—巷道跨度，m。

2.錨桿錨固力與直徑錨桿錨固力應(yīng)不小于被懸吊不穩(wěn)定巖層的重量，用下式計(jì)算：

Q=KL2a1a2

（8-3）1151152022/12/29對(duì)于不穩(wěn)定巖層的厚度1161162023/1/3式中Q—錨桿錨固力，MN；

K—安全系數(shù)，一般取1.5～2.0；a1、a2—錨桿間、排距，m；

—不穩(wěn)定巖層平均重力密度，MN／m3。如果錨桿錨固力與桿體的破斷力相等，則錨桿直徑可由下式得出：（8-4）式中d—錨桿直徑，m；

—桿體材料的抗拉強(qiáng)度，MPa。1161162022/12/29式中Q—錨桿錨固力，MN1171172023/1/33.錨桿間排距圖8-58(b)所示，當(dāng)錨桿間排距相等時(shí)，即a=a1=a2，則間排距為（8-5）式中K—錨桿安全系數(shù)，一般取K=1.5～2.0。

（二）按擠壓加固拱理論計(jì)算錨桿參數(shù)擠壓加固拱理論不要求錨桿伸人堅(jiān)固巖層中。這樣，錨桿長(zhǎng)度和間距之間必須滿足某種關(guān)系，才能形成一定厚度的擠壓加固拱，以支承地壓。按照1171172022/12/293.錨桿間排距（8-1181182023/1/3擠壓加固拱理論，加固拱厚度與錨桿長(zhǎng)度和間距之間的關(guān)系(圖8-53)可按下式確定：（8-6）式中b—加固拱厚度，m；

L—錨桿的有效長(zhǎng)度，m；

—錨桿在松散體中的控制角，°；

a—錨桿的間距，m。如果錨桿的控制角按45°計(jì)，則

b=L－a(8-7)1181182022/12/29擠壓加固拱理論，加固拱厚度與1191192023/1/3根據(jù)上式，如果按常用錨桿長(zhǎng)度L為1800～2200mm和間距a為600～800mm，則加固拱厚度將為1200～1400mm，相當(dāng)于3～4層混凝土碹的厚度。一般情況下，錨桿的長(zhǎng)度應(yīng)大于兩倍的錨桿間距。理論計(jì)算法作為一種比較簡(jiǎn)單、方便的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法，雖然得到一定程度的應(yīng)用，但是由于圍巖地質(zhì)條件復(fù)雜多變，各種理論對(duì)錨桿支護(hù)作用的認(rèn)識(shí)都有片面性和局限性，有些理論的力學(xué)參數(shù)難以確定和選取，這就大大影響了計(jì)算結(jié)果的可信度。因此，理論計(jì)算法的設(shè)計(jì)結(jié)果大多僅能作為參1191192022/12/29根據(jù)上式，如果按常用錨桿長(zhǎng)度1201202023/1/3考。

（三）錨固參數(shù)錨固參數(shù)包括錨固劑的型號(hào)、規(guī)格、尺寸，錨固長(zhǎng)度等。1.錨固劑型號(hào)、規(guī)格、尺寸錨固劑型號(hào)、規(guī)格、尺寸按要求選擇。錨固劑直徑應(yīng)與鉆孔直徑和錨桿直徑相匹配。為了使錨固劑能夠順利安裝到鉆孔中，同時(shí)錨桿桿體又能充分?jǐn)嚢桢^固劑，比較合理的錨固劑直徑是比鉆孔直徑小3～5mm。如φ28mm直徑的鉆孔，采用φ23mm直徑1201202022/12/29考。1211212023/1/3的錨固劑；φ33mm直徑的鉆孔，采用φ28mm直徑的錨固劑。2.錨桿錨固長(zhǎng)度錨桿