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煤巷锚杆支护原理分析|锚杆支护

　　摘要:巷道锚杆支护作用原理,围岩、岩性、自然拱原理,锚杆支护、锚索、锚网、钢带在支护中的作用,软岩易破碎、易风化、遇水易膨胀的特征。　　关键词:软岩巷道 支护原理 锚杆支护 围岩特征
　　几年来我们在巷道支护中取得了部分结果,现在我们企业三个生产矿井在巷道支护中已全方面使用锚杆支护,为软岩巷道应用锚杆支护提供了可借鉴的经验,这里就煤巷锚杆支护原理进行一下分析,仅供同行在煤巷锚杆支护设计中参考。
　　1、巷道锚杆支护作用机理
　　锚杆支护的作用机理有悬吊作用、组合梁作用、加固拱作用和楔固作用等。
　　悬吊作用:悬吊作用是指锚杆把将要冒落的松软弱岩层或危岩悬吊于上部坚固稳定的岩体上,由锚杆来负担危岩或松软弱岩层的重量,图1所表示。
　　图1 层状岩体顶板锚杆悬吊作用
　　组合梁作用:在层状岩层的巷道顶板中,经过锚入一系列的锚杆,将锚杆锚固长度以内的薄层岩石组成岩石组合梁,从而提升其承载能力。能够把平顶巷道的层状岩石顶板看作是以巷道两帮为支点的叠合梁。在载荷作用下,各层岩石全部有各自的单独弯距,每层岩石的上下边缘分别处于受压和受拉状态。但用锚杆将各层岩石锚固在一起后,在载荷作用下,各层岩石之间基础上不会发生离层、错动,就如同一块板的弯曲一样,大大提升了组合梁的抗弯强度和承载能力,图2所表示。
　　图2 顶板锚杆组合梁作用
　　加固拱作用:对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩,假如立即用锚杆加固,就能提升岩体结构弱面的抗剪强度,在围岩周围一定厚度的范围内形成一个不但能维持本身稳定,而且能预防其上部围岩松动和变形的加固拱,从而保持巷道的稳定,图3所表示。
　　图3 锚杆加固拱原理
　　楔固作用:锚杆的楔固作用是在围岩中存在一组或几组不一样产状的不连续面的情况下,因为锚杆穿过了这些不连续面,预防或降低了沿不连续面的移动,不过,锚杆架设的时机是很主要的。假如在开挖引发的剪应力产生前就架设了全长粘结式锚杆,则在不连续面处锚杆较高的剪切刚度将迫使锚杆完全承受开挖二次应力的作用,而难于发挥不连续面本身抗剪能力,图4所表示。
　　图4 锚杆的楔固作用
　　2、锚索支护作用机理
　　锚索支护是一个主动支护,是一个传输主体结构的支护应力至深部稳定岩层的主动支护方法。它能够传输较大的拉应力,这是其它方法无法比拟的最大优点。
　　锚索长度,通常是锚杆长度的3～5倍,除含有一般锚杆的悬吊作用、组合梁作用、组合拱作用、楔固作用外,和一般锚杆不一样的是对巷道顶板进行深部锚固而产生强力悬吊作用,并沿巷道纵轴线形成连续强支撑点,以大预应力减缓顶板岩石扩容。
　　在巷道中,锚杆、锚索配合使用。当锚杆、锚索立即支护以后,形成锚杆、预应力锚索的加固群体。这么,相邻的锚杆、锚索的作用力相互叠加,组合成一个承载拱,这个新的承载拱厚度比单用锚杆成倍增加,能使围岩发挥出更大的承载作用,如所表示。
　　图5 锚索锚杆群联合加固作用原理
　　3、金属网的支护作用
　　高质量的金属网和钢带能有效地控制锚杆之间非锚固岩层的变形,托住挤入巷道的岩石,是确保锚杆加固作用的主要方法。其关键作用有:预防碎裂岩块垮落;将锚杆之间非锚固岩层载荷传给锚杆;对于巷道周围围岩已破裂来说,因为碎石的碎胀作