錨桿錨索支護原理

在煤巷掘進施工中，錨桿支護給煤礦采掘工作所帶來的經濟利益和安全效益已經普遍地為煤礦工作者所承認。該支護工藝作為一項成型的技術成果已經得到推廣使用，但由于錨桿支護施工要受到周邊巷道壓力、采動影響、煤巖體產狀、煤巖體性質、開掘巷道周邊圍巖賦存狀態等多方面因素影響，合理選擇錨桿錨索配套支護顯得尤為重要。

1錨桿支護原理

1.1懸吊作用原理

錨桿的支護作用就是將游離的巖塊懸吊在巷道上頂穩定的巖層面上；以此理論解釋則為頂錨桿所懸吊的重量等于巷道上頂冒落帶內所有巖塊的重量。

1.2組合梁原理

采用錨桿支護，由于錨桿預緊力作用，使錨桿兩端頭之間的巖石各層面之間連結成為一個組合的整體即人工巖梁，這種人工巖梁的彎曲變形程度將是相當小的，不容易達到彎曲變形破壞的極限，從而以達到對上頂支護的目的。

1.3組合拱原理

由于錨桿預緊力的作用，在每一根錨桿兩端頭之間的范圍內將形成立體三維圓錐體形壓應力分布區域，各相鄰錨桿之間的圓錐體形壓應力分布區域相互疊加形成為一個組合拱，這個組合拱不僅可承受錨桿涉及范圍內巖石自身的重量，而且還可以承受上部破碎巖石所施加的徑向壓力。

2 錨桿支護原理的作用

2.1 錨桿支護原理在施工中的顯現效應比較

2.1.1 錨桿支護后，巷道上頂變形量較小，兩幫較穩定，煤壁向巷道內推移量不明顯；頂幫錨桿托板因受錨桿拉力而變形的量較小。證明，錨桿在該種條件的巷道支護中，懸吊作用和組合梁作用比較明顯，而組合拱作用次之。

2.1.2 錨桿支護后巷道壓力顯現形式為：頂板在垂直巷道方向上彎曲下沉，兩幫煤壁向巷道空間直墻狀推移，底煤的底鼓現象較明顯。證明，在該處錨桿支護的組合梁作用比較明顯，而懸吊作用和組合拱作用次之。

2.1.3 錨桿支護后，巷道上頂彎曲下沉現象不明顯，兩幫煤壁向巷道內平推位移量不大；頂幫錨桿與頂幫間的木墊受壓變形量不大。證明，在該種條件下錨桿支護的組合拱作用比較明顯，而懸吊作用和組合梁作用次之。

2.1.4 巷道采用錨桿支護掘進施工過程中，錨索加固是錨桿支護的不可分割的一部分，通過在工作中觀察到的局部巷道中錨索托梁受拉變形及局部地點錨索被拉斷的情況分析，在該種條件下錨桿支護的組合梁或組合拱作用比較明顯。

2.2 錨索支護使用中存在問題

2.2.1由于高強預應力錨索和全螺紋錨桿的延伸率的不同，致使迎頭在施工完錨桿后，補強錨索支護，造成局部錨桿被壓出，托盤松動，預緊力喪失，作為錨桿支護的效果較差。而錨索成為主要支護，造成錨索的破壞。

2.2.2 現場頂板錨索施工過程中，頂板多為傾斜方向，不平整，水平度較差，而錨索的安裝方向多為鉛直方向，造成錨索托梁安裝方向與錨索的安裝方向不一致，致使分解了錨索的承載力，并受剪切而破壞。

2.2.3 三徑不匹配

使用的藥卷為2335,鋼絞線直徑為15．24mm，過去習慣采用與錨桿鉆孔匹配的Φ28mm的鉆頭，造成眼孔徑過大，致使藥卷與孔壁之間粘接附著力降低。

2.3 錨索支護改進方案

2.3.1 增加支護墊

根據支護材料延伸率的不同，采取在錨索托梁的上方鋪墊木批或木鞋等，以增加錨索的延伸吸收變形量，使其縮小和錨桿之間延伸率的差距，盡量保持同步。

2.3.2 改變接觸點

在現有的地質條件下，將托梁襯墊為水平狀態，襯墊物可以采用硬質木塊或鋼鐵制品、以減少客觀上的承載力分解損失。在托梁兩端壓接頂板鋼帶，造成托梁的端頭接觸，托梁的里部懸空，這就是所謂的點接觸，在施工過程中將里部懸空部分用木批等進行鋪墊接實，從而提高其承載強度。

2.3.3 三徑匹配

鉆頭優先選用Φ27mm,盡可能的發揮各部分的效能。

2.4 對錨桿支護原理的分析判斷

根據對巷道的周邊圍巖變化和錨桿支護的變形情況的觀察，可以看到以下情況：

沿板掘進巷道中，錨桿錨固段處于頂板穩定層位且錨桿作用段頂板相對穩定情況下，懸吊作用原理作用的顯現相對明顯。

沿板掘進巷道中，錨桿錨固位置及錨桿作用段圍巖巖性基本等同的情況下，組合梁作用原理的顯現相對明顯。

沿底托煤頂全煤錨桿支護掘進巷道中，圍巖相對穩定且相對均質情況下，組合拱作用的顯現相對明顯。