錨索支護技術桿第二節(jié)

2024/9/21主要內容第四章：不穩(wěn)定圍巖巷道支護技術一、巖石錨桿與噴射混凝土支護技術二、錨索支護技術三、軟巖巷道錨注支護技術四、超前錨桿預支護技術五、高應力大地壓巷道中的聯(lián)合支護2024/9/22第二節(jié)

錨索支護技術

預應力錨桿就是施加有預應力的錨桿。如采用鋼絞線、鋼絲等線材作錨桿材料，并施加預應力，則被稱為錨索。也可以將預應力錨桿和錨索統(tǒng)稱為錨索。

一、錨索結構與材料

（一）錨索與普通錨桿的區(qū)別

1、因為要施加預應力，所以錨索在全長范圍內要區(qū)分錨固段和自由段。錨固段是錨索受力的根基，同時也是能承受預應力的基本條件；自由段是預應力作用的工作段。

2、錨索承受的載荷（預應力）更大，因此錨索體通常采用高強高性能材料；同時對錨固力的要求也更大、更可靠，一般錨固段采用較長段（弱的巖石中，要求2米以上）的固結，并且通常是全長灌漿。

3、為了向巖體內傳遞比較高的載荷作用，在錨頭部位一般設有專門的墩座或大托盤。

第四章不穩(wěn)定圍巖巷道支護技術2024/9/23

錨索索體材料應根據(jù)材料自身的特點、載荷大小和特性、加固規(guī)模、施工場地等因素進行選擇。常用的索體材料主要為高強預應力鋼絞線，要求具有強度高、柔性好、延伸率低等特性。

預應力錨索常用鋼鉸線的規(guī)格有ф12.70mm、ф15.24mm和ф17.78mm三種。

（三）其它構配件

1、錨具

包括夾具、錨鎖（夾具見應用技術規(guī)程JGJ85-92）等。預應力錨索采用的錨夾具以夾片式為主，常用的錨具為OVM型、QM型、XM型等。因錨具規(guī)格要按鋼絞線來選取，因此，在使用中應按所用鋼絞線規(guī)格選取相應的錨具，以保證錨具夾片與鋼絞線之間有良好的匹配關系。

2、承壓板

承壓板通常由鋼板或槽鋼構成，承壓板的表面應平整并與錨索垂直。承壓板要求有足夠的剛度。錨索張拉和鎖定前后應用油脂充填錨孔墊板上下部位（錨孔與防護帽的空隙），以起防止鋼絞線等金屬材料的銹蝕作用。

（二）索體材料與結構2024/9/24二、錨索的分類與基本結構

錨索的分類方法較多，通常按錨固部分的受力狀態(tài)來分類，普通錨索形式分為無應力快裝錨索（NTMS）、后應力快裝錨索（PTMS）和快裝預應力錨索（ITMS）三大系列。根據(jù)不同的地質采礦條件，每一系列中又有多種規(guī)格的錨索。

1、無應力快裝錨索（Non-TensionedCables）-NTMS系列本系列錨索的適應條件是：錨索施加高預應力，安裝過程不施加預應力。此類錨索的最大特點是安裝簡單、快捷。錨索的作用是懸吊、讓壓。錨索結構形式如圖4－16、圖4－17。圖4－16快裝無應力錨索（NTMS－Ⅰ）

圖4－17快裝無應力防腐蝕錨索（NTMS－Ⅱ）

2024/9/25

2、快裝后應力錨索（Post-TensionedCables）-PTMS系列

本系列錨索結構簡單、安裝快捷，錨索預應力可在錨固劑凝固后施加。錨索的作用可以是懸吊、讓壓，也可以施加安裝預應力，優(yōu)化組合梁。錨索結構形式如圖4－18、圖4－19。圖4－18快裝后應力錨索（PTMS-Ⅰ）圖4－19快裝后應力防腐蝕錨索（PTMS-Ⅱ）2024/9/26

本系列錨索是快裝預應力錨索，在錨索安裝的同時產生預應力。其特點是復合結構錨索，具有安裝快捷結構合理等特點。錨索結構形式如圖4－20、圖4－21。圖4－20快裝預應力錨索（ITMS-Ⅰ）圖4－21快裝預應力防腐蝕錨索（ITMS-Ⅱ）

以上3種錨索是（捷馬）濟寧礦山支護設備制造公司生產。

3、快裝預應力錨索（INSTaLTensionedCablesBolts）

-ITMS系列

2024/9/27

普通錨索錨固力、預應力靠段頭錨固來實現(xiàn)，錨固效果差；灌漿錨索克服了這些問題，在錨索安裝張拉后，再向錨索體內灌注水泥漿，實現(xiàn)全長錨固的目的。

華豐煤礦清大實業(yè)集團公司專門生產灌漿錨索。三、錨索參數(shù)設計

（一）錨索破壞形式（1）錨索體與注漿固結體之間的剪切或拉伸破壞錨索與固結體之間因為粘結強度不夠，或者粘結界面處應力過于集中而造成的破壞。（2）注漿固結體與巖體界面之間的剪切破壞在軟弱巖層中由于其強度不夠或者應力集中過于嚴重，使固結體與巖層界面發(fā)生脫離，并經(jīng)常是伴隨有巖體局部破碎和塌落。（3）巖層在預應力或巖層載荷作用下的剪切破壞由于錨固深度不夠，巖層的抗拉拔能力不足而形成的拔出漏斗式破壞。（4）索體材料的斷裂破壞

索體斷裂情況比較復雜。大致可能分為兩種情況，一種是錨索材料強度不足造成的。另一種可能是預應力過高造成的。

4、灌漿錨索2024/9/28

（5）固結漿體在錨索的拉力或壓力作用下破壞

因錨固段固結漿體的強度低，從而使固結漿體形成拉或壓破裂。（6）巖體的整體破壞

由于整體支護能力不夠，出現(xiàn)錨索群的破壞，使巖體在較大范圍內失穩(wěn)。由此可見，錨索支護在設計中要考慮的因素比較多。

（二）錨索設計錨索設計包括：錨固力大小、固結長度和錨索整體長度（錨固深度與錨索自由段長度）、索體材料的確定及其構成和相應的截面積、錨頭設計等。

1、錨固力大小錨索錨固力大小通常采用工程類比法確定。

2、錨固段長度一般考慮兩種情況破壞：

（1）粘結體與孔壁的粘結力不夠其錨固長度計算公式為

式中:L—錨固段長度:Tw—錨索工作錨固力；D—鉆孔直徑；Sf—安全系數(shù)；

－－孔壁與漿液固結體的極限粘結強度。

—

2024/9/29

其錨固長度計算公式為式中：:L—錨固段長度:Tw—錨索工作錨固力；d—鋼絞線直徑；Sf—安全系數(shù)

n－鋼絞線的根數(shù)；－極限剪應力。

錨固力小于200kN時，錨固長度不宜小于1m；錨固力大于200kN時，不宜小于1.5m。

3、錨固段的深度（自由段長度）h

對于單根錨索：對于錨索群：

—巖體抗剪切強度，kPa；—錨索間距。

4、錨索間排距根據(jù)經(jīng)驗，錨索的間排距應大于1.5m。由于經(jīng)常是錨索與錨桿聯(lián)合使用，此時的錨索設計要根據(jù)荷載分攤的原則進行。且因為錨固段預應力荷載相對較大，如錨索周圍有受力結構物，則應相距3米以上。

5、張拉預應力設計預應力錨索的張拉預應力的大小需根據(jù)錨索材料的極限強度確定。礦山巷道錨索的張拉力一般為錨索材料強度的40～60%。

（2）錨索體與粘結體粘結力不夠

2024/9/210

四、錨索桁架支護

（一）錨索桁架支護原理

錨索桁架是利用拉桿通過張緊裝置使桁架錨索處于拉伸狀態(tài)，給圍巖一個壓應力，使頂板圍巖與兩幫圍巖形成一瓶頸結構,只要兩幫穩(wěn)定,巷道將保持穩(wěn)定。當張拉筋的壓應力N＝0時，錨索墊木塊不受力，破碎或裂隙巖石在重力G的作用下將下沉乃至斷裂冒落。當張拉筋的壓應力逐漸增大，達到一定值時錨索受力C與墊木受力C１將產生垂直分力T、T１和水平壓應力P、P１。當P、P１足夠大時，原破碎、開裂的巖石的原張拉力轉變?yōu)閴簯Χ纬蓭r梁拱。這個拱除可以保持拱本身的穩(wěn)定外，還可以承受拱上部圍巖的應力。垂直分力Ｔ也有利于提高巖梁拱的支撐能力。錨索桁架力圖如圖4－22所示。圖4－22錨桿桁架力圖2024/9/211

（二）錨（桿）索桁架的分類及支護參數(shù)

錨（桿）索桁架按具體采礦地質條件，可分為全錨索桁架（JMS）、錨桿錨索桁架（JMM）和彎曲錨桿錨索桁架（JMB）三大系列。

1、全錨索桁架（JMS系列桁架）

JMS錨索桁架主要有JMS－6和JMS－7兩大系列。這一桁架適應巷道寬度2500mm～6000mm，側幫傾斜錨索長度3000mm～6000mm。此類錨索適合各種巷道高度，厚度大的煤頂及軟弱頂板；可以施加大預應力，有效控制頂板下沉。JMS系列錨索桁架結構如圖4－23

圖4－23JMS系列全錨索桁架結構圖2024/9/212

2、錨桿錨索桁架（JMM系列桁架）本系列桁架由傾斜錨桿和錨索拉桿組成，按錨索直徑不同分為JMM－6和JMM－7兩大系列。傾斜錨桿可以是快裝預應力錨桿或全長錨固錨桿，錨桿長度1600mm～2800mm，錨桿直徑Ф18mm～Ф24mm；錨索直徑Ф15.24mm、Ф17.78mm。這種錨桿錨索桁架對厚煤層順槽具有更好的支護效果，可有效控制頂板下沉。錨索桁架支護結構如圖4－24所示。

圖4－24JMM系列錨桿錨索桁架結構圖2024/9/213

3、彎曲錨桿錨索桁架（JMB系列桁架）本系列桁架由傾斜錨桿和錨索拉桿組成，按錨索直徑不同分為JMB－6和JMB－7兩大系列。傾斜錨桿為全長預錨固錨桿，錨桿長度1600mm～2800mm，錨桿直徑Ф18mm～Ф24mm；錨索直徑Ф1