煤礦深部巷道錨桿支護(hù)技術(shù)課件

卓越工程師培訓(xùn)

煤礦深部巷道支護(hù)技術(shù)

主講：王永寶匯報(bào)提綱二、錨桿支護(hù)作用機(jī)理三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用四、錨桿熱點(diǎn)問題的探討一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系1．概念一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井工作面錨固力預(yù)緊力拉拔力預(yù)緊扭（力）矩預(yù)應(yīng)力1．概念一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井工作面1.1錨固力：指錨桿對圍巖的約束力，它包括徑向錨固力和切向錨固力，徑向錨固力含托錨力和粘錨力。托錨力是托板阻止向巷道內(nèi)位移，對圍巖施加的徑向支護(hù)力；粘錨力是錨桿通過粘結(jié)劑對圍巖施加的徑向作用力；切向錨固力是錨桿體施加貫穿巖體弱面，對弱面的滑動(dòng)和張開產(chǎn)生的限制力，單位：kN。1．概念一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井工作面1.1.1錨固力的作用：錨桿的錨固作用體現(xiàn)為徑向和切向錨固力的作用。徑向錨固力對圍巖施加圍壓，將圍巖由單向、雙向受力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為雙向、三向受力狀態(tài)，提高圍巖的穩(wěn)定性。錨桿貫穿同一巖層中的弱面，切向錨固力改善了弱面的力學(xué)性質(zhì)，從而改善了圍巖的力學(xué)性質(zhì)。因此錨桿是兼有支護(hù)和加固兩種作用的較完美的支護(hù)形式。徑向錨固力主要起著支護(hù)作用，切向錨固力主要起著加固作用。而在煤巷圍巖中，主要是徑向錨固力起作用，起到支護(hù)作用。1．概念一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井1.2拉拔力：

指阻止錨桿從巖體拔出的力。拉拔力可分為設(shè)計(jì)拉拔力和檢測拉拔力。通常說的拉拔力指設(shè)計(jì)拉拔力，其值應(yīng)大于錨桿破斷力，單位：kN。1．概念一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井1.2.1拉拔力檢測標(biāo)準(zhǔn)：

抗拔力應(yīng)符合以下規(guī)定合格：最低值不小于設(shè)計(jì)的90%。

優(yōu)良：最低值不小于設(shè)計(jì)值。

檢查數(shù)量：每安裝300根錨桿，抽試三組進(jìn)行測試，每組不得少于3根，其中每組拱頂錨桿2根，邊幫錨桿1根；錨索測試數(shù)量取總數(shù)的5%。

1．概念一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井1.2.1拉拔力檢測標(biāo)準(zhǔn)：錨索合格條件為:首先錨索支護(hù)材料要符合施工措施的規(guī)定，且最小錨固長度要≥1.5米；分級張拉，分級方式為0―30千牛―60千牛―90千牛―130千牛。測試要求：ASTMA419-98(1*7×15.24mm)單根鋼絞線，抗拔力大于120KN。1．概念一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井1.3錨桿預(yù)緊力：在錨桿安裝過程中，對錨桿桿體施加的軸向力，單位：kN1.3.1錨桿預(yù)緊力的作用：

1.3.1.1發(fā)揮錨桿主動(dòng)支護(hù)作用，特別是在層狀巖層、破碎圍巖條件下，增大預(yù)緊力能夠改變圍巖性質(zhì)，防止圍巖破壞，保持圍巖穩(wěn)定，有利于對圍巖支護(hù)。

1．概念一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井

對頂板穩(wěn)定性具有決定性的作用。當(dāng)預(yù)緊力大到一定程度時(shí)，錨桿長度范圍內(nèi)和錨桿長度以上的頂板離層可以得以消除。

高預(yù)緊力錨桿指在建立預(yù)應(yīng)力頂板，預(yù)應(yīng)力頂板存在一定程度上保護(hù)著頂板使其免受水平應(yīng)力的破壞，使頂板巖層處于橫向壓縮的狀態(tài)，以克服高水平應(yīng)力對頂板穩(wěn)定性的影響。

1.3.1錨桿預(yù)緊力的作用：1．概念一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井1.3.1錨桿預(yù)緊力的作用：

1.3.1.2預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的形成是有條件的，錨桿預(yù)緊力是關(guān)鍵。在水平應(yīng)力大的條件下，錨桿的作用在于給頂板及時(shí)提供很高的預(yù)應(yīng)力以形成預(yù)應(yīng)力頂板，形成一個(gè)壓力自撐結(jié)構(gòu)。

1．概念一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井1.4錨桿的預(yù)緊扭矩：在錨桿安裝過程中，對錨桿螺母施加的力矩，單位N?m；

1.4.1錨桿預(yù)應(yīng)力：在錨桿安裝過程中，對錨桿桿體施加的軸向拉應(yīng)力，等于錨桿預(yù)緊力與桿體橫截面積的比值，單位MPa。

M=F*L，M為扭矩，F(xiàn)為力（N），L為距離(m)2．幾種易混淆的力之間的關(guān)系一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井2.1錨固力與拉拔力區(qū)別：

2.1.1錨固力是錨桿對圍巖產(chǎn)生的約束力，是限制圍巖變形，起支護(hù)作用的力。錨桿拉拔力是錨桿錨固后拉拔實(shí)驗(yàn)時(shí)，所能承受的極限載荷，反映的是桿體、錨固劑、巖石粘結(jié)到一起后，錨桿破斷或失效的最大拉力。

2．幾種易混淆的力之間的關(guān)系一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井2.1錨固力與拉拔力區(qū)別：

2.1.2錨固力隨著被支護(hù)圍巖變形、圍巖的膨脹而增大，因此錨固力是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展并不斷變化的力。錨桿拉拔力是一個(gè)固定值，不隨圍巖變形和錨桿受力而改變。如果圍巖不發(fā)生變形且不考慮桿體的松馳效應(yīng)，錨固力等于初錨力。

2．幾種易混淆的力之間的關(guān)系一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井2.1錨固力與拉拔力區(qū)別：

2.1.3錨固力檢測使用安裝于錨桿螺母和托盤之間的錨桿測力計(jì)，一般在錨桿安裝時(shí)把錨桿測力計(jì)安好。檢測錨固力是為了監(jiān)測錨桿受力狀況，需要進(jìn)行長期觀測。錨桿拉拔力檢測使用錨桿拉力計(jì)，檢測可以在錨桿安裝完成后任何時(shí)候進(jìn)行，檢測錨桿拉拔力是為了查驗(yàn)錨桿桿體、錨固劑、巖石粘結(jié)效果。在施工中，檢測錨桿拉拔力時(shí)，一般只要達(dá)到設(shè)計(jì)錨固力即可；在做破壞性檢測時(shí)，則要求錨桿被拉斷或錨桿被拉出才終止。2．幾種易混淆的力之間的關(guān)系一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井2.1錨固力與拉拔力區(qū)別：2.1.4檢查錨桿施工質(zhì)量時(shí)，一般檢查錨桿拉拔力。監(jiān)測分析錨桿工作情況時(shí)，測錨固力。測量錨固力是為了驗(yàn)證支護(hù)的可靠性，為以后修改支護(hù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。設(shè)計(jì)和施工時(shí)，必須保證錨桿拉拔力大于桿體破斷力這一基本原則，即錨桿桿體受力超過其破斷力后，錨桿可能被拉斷，但錨桿不能被拉出。常見錯(cuò)誤是設(shè)計(jì)的錨桿拉拔力小于桿體破斷力。

2．幾種易混淆的力之間的關(guān)系一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井2.2預(yù)緊力和預(yù)緊扭矩的關(guān)系：2.2.2預(yù)緊力是力，是施加在錨桿（錨索）上的拉力，單位kN;預(yù)緊扭矩是力矩，施加在壓緊螺母上，單位N·m.

2.2.3二者測量儀器不同。預(yù)緊力可以通過安裝在錨桿托盤與螺母間的錨桿測力計(jì)觀測；預(yù)緊扭矩可以通過數(shù)字顯示或帶有刻度顯示的錨桿扭力扳手觀測。

2．幾種易混淆的力之間的關(guān)系一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井2.3預(yù)緊力與預(yù)緊應(yīng)力區(qū)別：錨桿預(yù)緊力：在錨桿安裝過程中，對錨桿桿體施加的軸向拉力。

錨桿預(yù)應(yīng)力：錨桿預(yù)緊力與桿體橫截面積的比值。

2．幾種易混淆的力之間的關(guān)系一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井2.2預(yù)緊力和預(yù)緊扭矩的關(guān)系：2.2.4錨桿施工設(shè)計(jì)要求的是預(yù)緊力，而不是預(yù)緊扭矩。但在實(shí)際施工中，由于預(yù)緊扭矩測讀方便而預(yù)緊力測量相對復(fù)雜，且預(yù)緊力隨著預(yù)緊扭矩增大而增大，為了檢測方便，通過直接檢測預(yù)緊扭矩而達(dá)到間接檢測錨桿的預(yù)緊力的目的。因此，錨桿安裝時(shí)通常檢測預(yù)緊扭矩，而不檢測預(yù)緊力。

2．幾種易混淆的力之間的關(guān)系一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井2.2預(yù)緊力和預(yù)緊扭矩的關(guān)系：

2．幾種易混淆的力之間的關(guān)系一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井2.2預(yù)緊力和預(yù)緊扭矩的關(guān)系：

一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井牌號屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度屈服力/KN拉斷載荷/KN

MpaMpaφ18mmφ20mmφ22mmφ18mmφ20mmφ22mmQ23524038061759196.7119.4144.5BHRB33533549085105127124.7153.9186.3BHRB500500670127157190170.5210.5254.7BHRB600600800152188228203.6251.3304.1常見錨桿鋼材強(qiáng)度比較例如：王樓煤礦現(xiàn)用φ22mm高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿(Q500)施工過程中對錨桿施加預(yù)緊扭矩為350N?m，則錨桿預(yù)緊力：F=M/（DK）=350N?m/(0.022m*0.39)=40792N≈40KN錨桿預(yù)應(yīng)力：P=F/S=40792N/380*10-6m2=107MPaF：錨桿預(yù)緊力NM：預(yù)緊扭矩N?mD：錨桿直徑mmP：錨桿預(yù)應(yīng)力MPaK：系數(shù)S：錨桿截面積m21KN=0.98噸一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井MT/T1104—2009《煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范》中明確要求，錨桿的錨固力應(yīng)不小于錨桿桿體屈服強(qiáng)度的1.2倍。

例如：Ф22×2800mm高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿(Q500)屈服強(qiáng)度190kN，故錨固力應(yīng)不小于228kN?，F(xiàn)場使用錨桿拉力計(jì)做拉拔試驗(yàn)，一般規(guī)定達(dá)到20MPa，即72.4KN（7.4t）后即認(rèn)為錨桿施工質(zhì)量合格，只達(dá)到了錨固力的31.2%。

一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井從經(jīng)驗(yàn)來講，錨桿預(yù)緊力不易超出錨桿屈服強(qiáng)度的50%。一、幾個(gè)基本概念及關(guān)系主井副井PFPFPFMPaKNtMPaKNtMPaKNt13.60.42072.47.439141.114.427.20.72176.07.840144.714.8310.91.12279.68.141148.415.1414.51.52383.28.542152.015.5518.11.82486.88.943155.615.9621.72.22590.59.244159.216.2725.32.62694.19.645162.816.6828.93.02797.710.046166.417.0932.63.328101.310.347170.017.31036.23.729104.910.748173.717.71139.84.130108.611.149177.318.01243.44.431112.211.450180.918.51347.04.832115.811.851184.518.81450.75.233119.412.252188.219.21554.35.534123.012.553191.819.61657.95.935126.612.954195.419.91761.56.336130.313.355199.020.31865.16.637133.913.756202.620.71968.77.038137.514.0LDZ-200煤礦用錨桿拉力計(jì)千牛、兆帕、噸位對照表計(jì)算公式：F=S×P。其中：F為錨固力（KN）；S為活塞面積；P為拉力指示表讀數(shù)（MPa）。二、錨桿支護(hù)作用機(jī)理拉伸-阻止巖層離層剪切-阻止巖層滑動(dòng)1.錨桿支護(hù)作用的新認(rèn)識(shí)控制圍巖離層、滑動(dòng)及新裂紋等不連續(xù)、不協(xié)調(diào)擴(kuò)容變形，保持圍巖完整性和自承能力，減小圍巖強(qiáng)度降低。二、錨桿支護(hù)作用機(jī)理1.1錨桿強(qiáng)度-抗破壞能力拉伸：屈服強(qiáng)度（力）、拉伸強(qiáng)度（力）、延伸率等；剪切：剪切強(qiáng)度（力）。錨桿桿體拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線二、錨桿支護(hù)作用機(jī)理1.2剛度-抗變形能力A–錨桿桿體截面積；E–錨桿彈性模量；L–錨桿長度。安裝時(shí)間：錨桿安裝越及時(shí)，錨固體剛度越大；預(yù)應(yīng)力：錨桿預(yù)應(yīng)力越高，錨固體剛度越大；錨固方式：全長錨固剛度大。位移支架載荷支架載荷與位移關(guān)系曲線錨桿支護(hù)系統(tǒng)剛度非常重要，及時(shí)支護(hù)、施加合理的預(yù)應(yīng)力，并有效擴(kuò)散到圍巖是關(guān)鍵，可抑制圍巖擴(kuò)容變形。圍巖變形：不連續(xù)、不協(xié)調(diào)擴(kuò)容變形；連續(xù)、整體變形。錨桿主要對前者起作用；巷道掘進(jìn)工作面空間布置二、錨桿支護(hù)作用機(jī)理2、錨桿實(shí)際受力狀態(tài)

錨桿井下受力狀態(tài)復(fù)雜

巷道表面凹凸不平及施工原因，井下錨桿與巷道表面不垂直，不處于理想拉伸狀態(tài)，而是處于受拉、彎、扭、剪切的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)。施加預(yù)應(yīng)力前施加預(yù)應(yīng)力后二、錨桿支護(hù)作用機(jī)理錨桿受拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)引起的復(fù)合應(yīng)力。錨桿桿體受力狀態(tài)的理論分析樹脂錨固錨桿力學(xué)模型二、錨桿支護(hù)作用機(jī)理1．錨桿支護(hù)的加固作用三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用主井副井1.1錨桿提供的支護(hù)強(qiáng)度：圍巖硬度越高，巖石強(qiáng)度越大。在巷道頂板安裝錨桿就相當(dāng)于給頂板提供圍壓。對于中等強(qiáng)度以上巖石（單軸抗壓強(qiáng)度大于30MPa，變形模量大于100MPa），增加的圍壓很小，因此錨桿支護(hù)在巖石破壞前對其強(qiáng)度影響不大。因?yàn)槊簩訌?qiáng)度較低，特別是中等強(qiáng)度以下的煤層（煤層單軸抗壓強(qiáng)度小于15MPa），錨桿在煤體破壞前對其強(qiáng)度有比較明顯的影響。

1．錨桿支護(hù)的加固作用三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用1.1錨桿提供的支護(hù)強(qiáng)度：

巖體錨固后可不同程度地提高其強(qiáng)度、彈性模量、黏聚力和內(nèi)摩擦角等力學(xué)參數(shù)。錨桿的主要作用是改善破碎區(qū)、塑形區(qū)內(nèi)巖石的力學(xué)性質(zhì)，提高其屈服后的強(qiáng)度。

1．錨桿支護(hù)的加固作用三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用1.2錨桿對不連續(xù)面（圍巖結(jié)構(gòu)）的加固作用圍壓內(nèi)存在各種節(jié)理、層理、裂隙等不連續(xù)面，這些結(jié)構(gòu)面的分布與強(qiáng)度對巖體的整體強(qiáng)度影響很大。通過錨桿提供的軸向力與切向力，提高不連續(xù)面的抗剪強(qiáng)度，阻止不連續(xù)面產(chǎn)生移動(dòng)上滑動(dòng)。通過提高節(jié)理巖體的整體強(qiáng)度、完整性與穩(wěn)定性。1．錨桿支護(hù)的加固作用三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用

王樓煤礦27304工作面錨桿受剪切力照片1．錨桿支護(hù)的加固作用三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用1.3錨桿支護(hù)對圍巖應(yīng)力分布的影響巷道開挖后，應(yīng)力重新分布。通過錨桿給圍巖施加一定的壓應(yīng)力，改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)。對于受拉區(qū)域，可抵消部分拉應(yīng)力，提高圍巖抗拉能力；對于受剪區(qū)域，通過壓應(yīng)力區(qū)域，通過壓應(yīng)力產(chǎn)生的摩擦力，提高圍巖的抗剪能力。

錨桿桿體及附件錨固劑護(hù)表構(gòu)件(鋼帶、金屬網(wǎng))錨索2.高強(qiáng)度錨桿支護(hù)系列材料與構(gòu)件頂板樹脂錨固劑桿體金屬網(wǎng)托板螺母減摩墊圈球形墊圈鋼帶三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用托板桿體螺母球形墊圈減摩墊圈錨桿桿體及附件高強(qiáng)度錨桿及附件三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用主井副井3錨桿桿體：對于錨桿桿體本身來說，由于桿體長度方向的尺寸遠(yuǎn)大于其他兩個(gè)方向的尺寸，所以力學(xué)上屬于桿體。這種構(gòu)件主要可以提供兩方面的作用：一是抗拉，二是抗剪。至于桿體的抗彎能力和抗壓能力是非常小，可忽略不計(jì)。

3.1錨桿桿體的作用：三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用主井副井3錨桿桿體：3.2.1在合理孔徑差的條件下，保證桿體能順利插入鉆孔；3.2.2有利于提高錨固劑的黏結(jié)力與錨桿錨固效果；3.2.3盡量使桿體各部位等強(qiáng)度；3.2.4桿體尾部有利于施加較大的預(yù)緊力。

3.2錨桿桿體形狀設(shè)計(jì)的四個(gè)準(zhǔn)則：三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用主井副井3錨桿桿體：3.3.1右旋全螺紋鋼體。優(yōu)點(diǎn)：一是桿體截?cái)嗪蟛恍枰魏渭庸?，沒有加弱面，桿體強(qiáng)度相等，材料利用高；二是井下安裝時(shí)，螺母可沿桿體一直擰進(jìn)，不受螺紋長度的限制，即使桿體外漏長度過大，也能壓緊托板。缺點(diǎn)：一是螺紋右旋，采用常規(guī)的鉆機(jī)攪拌錨固劑時(shí)，有將錨固劑內(nèi)旋出的力，不能壓密錨固劑，影響錨固效果，不符合第二準(zhǔn)則；二是桿體精軌螺紋比較高，對于同樣外徑的桿體，內(nèi)徑較小，強(qiáng)度較低；三是螺母直接安裝在桿體螺紋上，對螺紋要求高，螺母與螺紋配合控制難度大。同時(shí)螺紋螺距大，很難施加大的預(yù)緊力，現(xiàn)場有退扣現(xiàn)象。（深部不建議使用）

3.3螺紋鋼錨桿主要有以下兩種形式：三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用主井副井3錨桿桿體：3.3.2左旋無縱筋螺紋鋼桿體。在攪拌錨固劑時(shí)，左旋螺會(huì)產(chǎn)生壓緊錨固劑的力，有利于增加密實(shí)度，提高錨固力。桿體尾部滾壓成型的螺紋加工精度高，可施加較大的預(yù)緊力。

3.3螺紋鋼錨桿主要有以下兩種形式：三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用主井副井4托板：4.1.1托板是錨桿支護(hù)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。是預(yù)緊力傳導(dǎo)的重要部件，通過給螺母施加一定的扭矩使托板壓緊巷道表面，給錨桿提供預(yù)緊力，并使預(yù)緊力擴(kuò)散到錨桿周圍的煤巖體中，從而改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)，抑制圍巖離層、結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)和節(jié)理裂隙的張開，實(shí)現(xiàn)錨桿的主動(dòng)、及時(shí)支護(hù)作用。

4.1托板的作用：三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用主井副井4托板：4.1.2托板的形狀、幾何尺寸及強(qiáng)度與剛度都影響錨桿的受力狀況與支護(hù)效果。4.1.3托板失效就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)錨桿失去主動(dòng)支護(hù)能力，而與桿體匹配合理的托板能夠充分發(fā)揮錨桿的支護(hù)作用。（咱們用的托板由于工藝，技術(shù)上的限制都是用Q235的鋼材，而咱們用的錨桿材質(zhì)是Q500的鋼材，就出現(xiàn)了不配套的情況）4.1托板的作用：三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用主井副井4托板：4.2圍巖變形使載荷作用于托板上，通過托板將載荷傳遞到錨桿桿體，增大錨桿的工作阻力，充分發(fā)揮錨桿控制圍巖變形的作用。托板力學(xué)性能應(yīng)與錨桿桿體的性能匹配，才能充分發(fā)揮錨桿的支護(hù)作用。托板強(qiáng)度不足、安裝質(zhì)量差、受較大偏載都會(huì)顯著降低錨桿的作用。對于端部錨固錨桿，托板是錨桿尾部接觸圍巖的構(gòu)件，通過托板給錨桿施加預(yù)緊力，傳遞圍巖載荷至錨桿桿體，托板本身失效，以及托板下方的圍巖松散脫落，導(dǎo)致托板與表面不緊貼，都會(huì)使錨桿失去支護(hù)作用。

三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用主井副井4托板：托板對全長錨固錨桿的受力分布有明顯的影響。無托板時(shí)錨桿軸力在巷道表面處為零，在一定深度達(dá)到最大值，剪力在軸力最大處為零；有托板時(shí)，由于錨桿施加的預(yù)緊力和圍巖通過托板作用在錨桿桿體上的力，使得錨桿軸力在巷道表面處達(dá)到一定值，而且使錨桿軸力最大的位置向孔口移動(dòng)，更接近巷道表面。

三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用主井副井5錨固劑：5.1錨固劑的作用錨固劑的作用是將鉆孔孔壁巖石與桿體粘結(jié)在一起，使錨桿發(fā)揮支護(hù)作用。同時(shí)錨固劑也具有一定的抗剪與抗拉能力，與錨桿共同加固圍巖。5.2錨固劑的粘結(jié)作用在拉拔作用下，桿體錨固段剪應(yīng)力分布為負(fù)指數(shù)曲線。5.3錨固劑的抗拉與抗剪作用我國樹脂錨固劑的抗拉強(qiáng)度一般可取11.5MPa，抗剪強(qiáng)度一般可取35MPa，單軸抗壓強(qiáng)度不小于60MPa（24h）。

三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用主井副井5.4錨桿錨固方式：錨桿錨固方式分為端部錨固、加長錨固和全長錨固。5.4.1對于端部錨固的錨桿，錨固劑的作用在于提供黏結(jié)力，使錨桿承受一定的拉力。錨桿拉力除錨固端外，沿長度方向是均勻分布的。由于錨桿與鉆孔間有較大空隙，所以錨桿抗剪能力只有在巖層發(fā)生較大錯(cuò)動(dòng)后才能發(fā)揮出來。5.4.2對全長錨固錨桿，錨固劑作用主要有兩個(gè)方面：將錨桿桿體與鉆孔孔壁黏結(jié)在一起，使錨桿隨著巖層移動(dòng)承受抗力；當(dāng)巖層發(fā)生錯(cuò)動(dòng)時(shí)，與桿體共同起抗剪作用，阻止巖層發(fā)生滑動(dòng)。

三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用主井副井5.4錨桿錨固方式5.4.3對于端部錨固錨桿，桿體各部位的應(yīng)力和應(yīng)變相等。在錨固范圍內(nèi)，任何部位巖層的離層都均勻地分散到整個(gè)桿體的長度上，導(dǎo)致桿體受力時(shí)圍巖變形和離層不敏感，支護(hù)剛度低。對于全長錨固錨桿，這種分散是不可能的，致使應(yīng)力、應(yīng)變沿錨桿長度方向分布極不均勻，離層和滑動(dòng)大的部分錨桿受力很大，桿體受力對圍巖變形和離層很敏感，能及時(shí)抑制離層和滑動(dòng)，支護(hù)剛度高。這是全長錨固錨桿與端部錨固錨桿的根本區(qū)別。

三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用主井副井6

鋼帶：6.1鋼帶的3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：護(hù)表面積、抗拉強(qiáng)度和抗彎剛度。

三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用6.2

鋼帶的作用：

6.2.1鋼帶是錨桿支護(hù)系統(tǒng)的重要構(gòu)件，對提高錨桿支護(hù)整體支護(hù)作用、保持圍巖的完整性起著關(guān)鍵作用。主井副井6.2

鋼帶的作用：

三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用6.2.2均衡錨桿受力和提高整體支護(hù)作用。鋼帶將數(shù)根錨桿連接在一起，可均衡錨桿受力，共同形成組合支護(hù)系統(tǒng)，提高整體支護(hù)能力。主井副井6.2

鋼帶的作用：

三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用6.2.3錨桿預(yù)緊力和工作阻力擴(kuò)散作用。單根錨桿作用巷道表面可近似看成點(diǎn)載荷，鋼帶可擴(kuò)大錨桿作用范圍，實(shí)現(xiàn)錨桿預(yù)緊力和工作阻力擴(kuò)散，是載荷趨于均勻。6.2.4支護(hù)巷道表面和改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)作用。鋼帶對巷道表面提供支護(hù)，抑制淺部巖層離層、裂隙張開，保持圍巖的整體性，減少巖層彎曲引起的拉伸破壞，改善巖層應(yīng)力狀態(tài)，防止錨桿間松動(dòng)巖塊掉落。主井副井7

網(wǎng)的作用：

三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用7.1維護(hù)錨桿之間的圍巖，防止破碎巖塊垮落。7.2緊貼巷道表面，提供一定的支護(hù)力，一定程度上改變巷道表面巖層受力狀況。同時(shí)，將錨桿之間巖層的載荷傳遞給錨桿，形成整體支護(hù)系統(tǒng)。7.3網(wǎng)不僅能有效控制巷道淺部圍巖的變形與破壞，而且對深部也有良好的支護(hù)作用。主井副井7

網(wǎng)的作用：

三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用如圖所示，有網(wǎng)的情況下，雖然巷道表面圍巖已破壞，但沒有松散、垮落，可作為傳介質(zhì)，是巷道深部圍巖仍處三向應(yīng)力狀態(tài)，提高巖體的殘余強(qiáng)度，顯著減少圍巖松散、破碎區(qū)范圍，同時(shí)也保證了錨桿的錨固效果。主井副井7

網(wǎng)的作用：

三、錨桿支護(hù)的構(gòu)件及作用王樓煤礦27307工作面塑料網(wǎng)撕裂造成支護(hù)失效主井副井1.錨桿預(yù)緊扭矩問題：

四、錨桿熱點(diǎn)問題探討1.1錨桿預(yù)緊扭矩達(dá)不到設(shè)計(jì)要求;錨桿主動(dòng)支護(hù)作用發(fā)揮不出來。1.2錨桿預(yù)緊扭矩過大。1.3產(chǎn)生問題的原因：1.3.1錨桿在預(yù)緊過程中，同時(shí)受到拉應(yīng)力、扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力和彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力，在施加扭矩達(dá)到600-700N.m時(shí)產(chǎn)生了永久變形;1.3.2錨桿施加的預(yù)緊扭矩超過600N.m時(shí)，錨桿受到的應(yīng)力復(fù)合已接近材料的屈服應(yīng)力。主井副井1.錨桿預(yù)緊扭矩問題：

四、錨桿熱點(diǎn)問題探討1.3產(chǎn)生問題的原因：1.3.3在相同扭矩作用下應(yīng)力復(fù)合要比錨桿受到的單純拉應(yīng)力大，預(yù)緊扭矩大于600N.m時(shí)錨桿會(huì)先從彎曲處產(chǎn)生裂紋，進(jìn)而裂紋發(fā)展導(dǎo)致錨桿未達(dá)到破斷拉力就斷裂。1.3.4當(dāng)錨桿力矩超過400N.m時(shí)，預(yù)緊力增加變得緩慢，再增加錨桿力矩，獲得的預(yù)緊力增量也很小。主井副井1.錨桿預(yù)緊扭矩問題：

四、錨桿熱點(diǎn)問題探討1.4得出結(jié)論錨桿施工的過程中不要一味地強(qiáng)求預(yù)緊力過大，達(dá)標(biāo)就可以，不要超過設(shè)計(jì)值太多，扭矩放大器的使用要規(guī)范，符合要求就可以，并不是越大越好，扭矩過大會(huì)出現(xiàn)錨桿桿體及螺帽在施工過程中材質(zhì)就發(fā)生了變化，錨桿螺帽絲直接打壞或者錨桿絲打斷，即使當(dāng)時(shí)沒有斷絲部受損后期也會(huì)較多的出現(xiàn)退絲脫絲現(xiàn)象。主井副井1.錨桿預(yù)緊扭矩問題：

四、錨桿熱點(diǎn)問題探討主井副井2.錨桿設(shè)計(jì)角度的選?。?/p>

四、錨桿熱點(diǎn)問題探討2.1帶角度錨桿有以下缺點(diǎn)2.1.1使圍巖中壓應(yīng)力區(qū)相互分離，大大減弱支護(hù)效果;兩角錨桿受力偏小，甚至受壓，大大減弱了錨桿的支護(hù)作用;雖然錨桿抗拉性能好，但抗剪切力方面比較薄弱。2.1.2使錨桿尾部螺紋受力狀態(tài)惡化，大大增加尾部螺紋破斷的機(jī)率，錨桿受力若偏荷載在上面會(huì)產(chǎn)生較大剪切力，增大絲部斷裂機(jī)率。主井副井2錨桿設(shè)計(jì)角度的選取：

四、錨桿熱點(diǎn)問題探討2.2得出結(jié)論綜合分析，錨桿垂直巖面施工效果最佳，但錨桿安裝時(shí)不能垂直于巖面的話，可增加調(diào)心球墊，從現(xiàn)場支護(hù)效果看兩肩的錨桿、底部錨桿、幫部靠上的錨桿都應(yīng)使用調(diào)心球墊。主井副井

四、錨桿熱點(diǎn)問題探討主井副井3錨桿托板的設(shè)計(jì)及加工：

四、錨桿熱點(diǎn)問題探討3.1托板承載力3.1.1MT146.2-2002規(guī)范中要求托板承載力應(yīng)不小于桿體的屈服載荷，托盤壓縮量達(dá)到其高度30%時(shí)的試驗(yàn)載荷為托板的承載力。3.1.2修訂后的MT146.2-2011中對托板尺寸要求相同，托板承載力要求應(yīng)不小于與之配套桿體屈服力標(biāo)準(zhǔn)值的1.3倍，托板被拉穿前的最大力即為托板承載力。主井副井3錨桿托板的設(shè)計(jì)及加工：

四、錨桿熱點(diǎn)問題探討3.1托板承載力3.1.3結(jié)合目前煤礦井下最常用的φ22mm的335號和500號錨桿，桿體屈服力分別為127kN和190kN,按照規(guī)范要求，對應(yīng)的托板承載力不低于165kN和247kN。在不考慮托板其它參數(shù)的情況下，托板承載力需要在萬能試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)后確定。主井副井3錨桿托板的設(shè)計(jì)及加工：

四、錨桿熱點(diǎn)問題探討3.2托板材質(zhì)及加工目前煤礦井下較常用的托板材料為Q195或Q235號，即托板鋼材的屈服載荷為195MPa或235MPa.很多錨桿托板鋼板采用Q195號而不用Q235號，主要是由于Q235鋼板強(qiáng)度相對較高，冷沖壓后容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，直接影響了托板的冷沖壓托板開裂力學(xué)性能。主井副井3錨桿托板的設(shè)計(jì)及加工：

四、錨桿熱點(diǎn)問題探討3.2托板材質(zhì)及加工部分托板加工后，出現(xiàn)托板下端面不平四角翹起的情況，也嚴(yán)重影響了托板的力學(xué)性能，并且可能導(dǎo)致對鋼帶等其它護(hù)表構(gòu)件的損傷。（形成剪切力破壞錨桿絲部）煤礦井下托板使用過程中也出現(xiàn)了由于托板材質(zhì)及加工問題導(dǎo)致的支護(hù)失效情況。甚至出現(xiàn)螺母拉穿托板的現(xiàn)象，托板失效。主井副井3錨桿托板的設(shè)計(jì)及加工：

四、錨桿熱點(diǎn)問題探討3.2托板材質(zhì)及加工冷沖壓托板開裂托板切穿鋼帶主井副井3錨桿托板的設(shè)計(jì)及加工：

四、錨桿熱點(diǎn)問題探討3.3托板厚度及高度

對于托板厚度，規(guī)范中最低要求不低于6mm,實(shí)際現(xiàn)場使用中要根據(jù)配套桿體的強(qiáng)度確定，一般情況下335MPa及400MPa的普通錨桿配套托板厚度不低于8mm,500MPa級以上的熱軋及熱處理錨桿厚度不低于10mm,其強(qiáng)度才能與桿體匹配。主井副井3錨桿托板的設(shè)計(jì)及加工：四、錨桿熱點(diǎn)問題探討3.4研究結(jié)論3.4研究結(jié)論3.4.1拱形托板預(yù)緊階段散預(yù)應(yīng)力的效果好、工作階段抗變形能力強(qiáng);圓形拱托板受力最好，但由于其加工制作麻煩，故選用拱形方托板為宜;3.4.2拱形托板的尺寸以不小于120x120mm,不大于200x200mm為宜。錨桿托板以150x150mm的拱形托板為最佳選擇;3.4.3拱形托板合理厚度8~10mm;拱高以34mm為宜。.托板底平面應(yīng)平整，避免出現(xiàn)尖角或刀刃，以免剪切構(gòu)件。主井副井3錨桿托板的設(shè)計(jì)及加工：四、錨桿熱點(diǎn)問題探討3.5托板新的國家標(biāo)準(zhǔn)

3.5.1對于托板優(yōu)先采用蝶形托板，并配套球形墊圈;3.5.2錨桿托板鋼材屈服強(qiáng)度應(yīng)不小于235MPa,厚度應(yīng)不小于6mm;3.5.3錨桿托板應(yīng)保持下端而平整，不得出現(xiàn)四角翅起的情況;3.5.4錨桿托板高度(從下端而至孔口最高位置的距離)應(yīng)不小于拱形底部直徑的1/3;主井副井3錨桿托板的設(shè)計(jì)及加工：四、錨桿熱點(diǎn)問題探討3.5托板新的國家標(biāo)準(zhǔn)

3.5.5錨桿托板的承載力應(yīng)不小于與之配套桿體屈服力標(biāo)準(zhǔn)值的1.3倍;宜選用的錨桿托板規(guī)格尺寸為:100x100mm;120x120mm;150x150mm,在圍巖松軟破碎或高地應(yīng)力情況下可選用尺寸更大的托板，也可與護(hù)表面積大的鋼護(hù)板等聯(lián)合使用;3.5.6錨桿托