1、.錨桿錨索支護培訓教材二一八年十一月word 版本.第一章錨桿、錨索支護基礎知識一、錨桿支護基礎知識1、錨桿支護理論錨桿就是加固圍巖、錨固煤巖體的一種桿體。錨桿支護是以維護和利用圍巖的自承能力為基點，及時地進行支護，控制圍巖的變形和松馳，使圍巖成為支護體系的組成部分。通過錨入圍巖內部的桿體， 改變巷道圍巖本身的力學狀態，在巷道周圍形成一個整體而又穩定的承載環（帶），和圍巖共同作用，達到維護巷道的目的。屬于積極主動加固巷道圍巖的支護形式。1）、錨桿支護作用機理錨桿支護的作用機理有加固拱作用，懸吊作用、組合梁作用、圍巖補強、減小巷道跨度作用等。（1）加固拱作用對于被縱橫交錯的弱面所切割的塊狀或破裂

2、狀圍巖，及時用錨桿加固，就能提高巖體結構弱面的抗剪強度， 在圍巖周邊一定厚度的范圍內形成一個不僅能維持自身穩定， 而且能防止其上部圍巖松動和變形的加固拱，從而保持巷道圍巖的穩定。如圖所示。加固拱錨桿懸吊作用word 版本.（2）懸吊作用懸吊作用是錨桿把將要冒落的軟弱巖層或危巖懸吊在上部堅固穩定的巖體上，由錨桿來承擔危巖或軟弱巖層的重量，如圖 所示。（3）組合梁作用在層狀巖層的巷道頂板中，通過錨入一系列的錨桿，將錨桿錨固長度以內的薄層巖石組成巖石縱橫梁，從而提高其承載能力。 可以把平頂巷道的層狀巖石頂板看作是以巷道兩幫為支點的疊合梁。在載荷作用下，各層巖石（板）都有各自的單獨彎矩，每層巖石（板）

3、的上下緣分別處于受壓和受拉狀態。用錨桿將各層巖石錨固在一起之后，在載荷作用下，各層巖石之間基本不會發生離層、錯動，就如同一塊板的彎曲一樣，大大提高了組合梁的抗彎強度和承載能力。如圖所示組合梁作用錨桿預拉力（或稱初撐力）的大小對巷道頂板穩定性具有決定性的作用。當預拉力大到一定程度時， 錨桿長度范圍內和錨桿長度以上的頂板離層得以消除，使巷道頂板形成“剛性”頂板，“剛性”頂板本身提供了一個壓力自撐結構。2、錨桿種類用作支護的錨桿， 可根據其錨固的長度劃分為集中錨固類錨桿和word 版本.全長錨固類錨桿 。集中錨固類錨桿指的是錨桿裝置和桿體只有一部分和錨桿孔壁接觸的錨桿，包括端頭錨固、點錨固、局部藥卷

4、錨固的錨桿。全長錨固類錨桿指的是錨固裝置或錨桿桿體在全長范圍內全部和錨桿孔壁接觸的錨桿，包括各種摩擦式錨桿、全長砂漿、樹脂、水泥錨桿等。錨桿錨固方式可分為 機械錨固型和粘結錨固型 。錨固裝置或錨桿桿體和錨桿孔壁接觸， 靠摩擦阻力起錨固作用的錨桿， 屬于機械錨固型錨桿。錨桿桿體部分或錨桿桿體全長利用樹脂、砂漿、水泥等膠結材料，將錨桿桿體和錨桿孔壁粘結、緊貼在一起，靠粘結力起錨固作用的錨桿，屬于粘結錨固型錨桿。錨桿的材質不同， 又可分為鋼絲繩、 鋼筋、螺紋鋼、玻璃鋼、木、竹錨桿等。錨桿分類可歸納如下：常用錨桿種類：（ 1）樹脂錨桿樹脂錨桿由樹脂藥包和錨桿桿體兩部分組成。樹脂錨桿桿體一般word 版

5、本.制作為麻花形狀或螺紋狀，以增加粘結力。其錨固力在60kN以上。樹脂藥包有塑料袋包裝和球璃管包裝兩種產品。樹脂錨固劑根據其凝固固化時間，有超快的 cK型有快速的 K型有中速的 z型和慢速的M型，其技術參數見表，對于不同金屬桿體與基材的錨固力見表。樹脂錨桿的錨固力總是大于桿體強度極限度設計不同的錨固長度均能達到可靠的錨固效果，大量錨固力實則結果， 都是桿體延伸或螺紋拉斷，錨頭不動或有很少位移實踐證明錨固可靠性百分之百。樹脂錨桿適用范圍比較廣泛，既適應于硬巖、中硬巖，也適用于軟巖、煤層巷道；既適用于木錨桿，也適用于金屬錨桿；既適用于集中錨固類錨桿，也適用于全長錨固類錨桿，而且使用安全可靠，操作簡

6、便快速，質量有保證。樹脂錨固劑（ a）、（ c）用塑料袋包裝（b）用玻璃管包裝1- 固化劑； 2- 玻璃管； 3- 樹脂； 4- 堵頭； 5- 聚乙烯外袋； 7- 硬塑料蓋樹脂錨固劑產品型號和技術參數型號特性凝膠時間（min） 固化時間（min） 備注CK超快0.51 5在20±5度環境K快速1.52 7測定Z中速34 12M慢速1520 40word 版本.樹脂錨固劑系列徑級長度 mmmm2330040050060080090010001200283504505006008009001000120035350400450500注：樹脂錨固劑需要表中以外的規格時，大直徑以50mm、小

7、直徑以 100mm級差增加長度規格。目前，常用樹脂錨桿桿體材質為鋼桿體、螺紋鋼桿體、玻璃鋼桿體。樹脂錨桿桿體（ a）鋼桿體（麻花）（ b）螺紋鋼桿體（玻璃鋼桿體） 1- 桿體； 2- 擋圈； 3- 錨頭； 4- 絲扣； 5- 托板； 6- 螺母；錨桿長度和直徑參數見下表：徑級 mm長度 mm 16160018002000 1816001800200022002400 201800200022002400260028003000 22200022002400260028003000注：使用表中系列以外的規格時，錨桿長度按200mm級差增加長度規格。錨桿托板系列見下表：名 稱外形尺寸 mm鋼板托盤

8、（長×寬×100×100× 8 120×120× 10 150×150× 10 150× 250×10高）鑄鋼托盤（直徑×厚150× 15、30、50度）word 版本.外形尺寸 mm水泥錨桿托板長×寬×高300×180× 80400×150× 80500× 150×80二、錨索支護理論一）、錨索支護理論預應力錨索是對錨桿支護技術的發展，與普通錨桿相比其特點：一是長度大，可根據實際情況來確定， 能

9、夠錨固到深部穩定巖層中去；二是承載能力大， 可以施加較大的預緊力， 是一種有效的主動支護方式。錨索支護理論基本上與錨桿支護理論相同。根據實際應用情況，錨索主要作用機理是懸吊。 錨索支護技術是通過預應力錨索加固巖體，其實質就是通過錨索對被加固的巖體施加預應力， 限制巖體有害變形的發展，可以明顯改善圍巖的應力狀態，提高圍巖的自承能力，從而保持圍巖的穩定。錨索支護技術主要用于對常規支護的補強和圍巖極為破碎的巷道支護，目前是大跨度巷道、圍巖破碎、礦壓顯現嚴重等巷道的最有效的支護方式。可以用于井下任何巷道和峒室。目前主要用在錨桿支護的薄及中厚煤層的瓦斯尾巷、錨桿網 W鋼帶支護的綜放工作面順槽、棚式支架支

10、護的綜放工作面順槽、巷道交岔點、極松散煤層全煤巷道以及對損壞巷道的維護等。1）、懸吊作用錨桿的懸吊作用是錨桿把將要冒落的軟弱巖層或危巖懸吊在上word 版本.部堅固穩定的巖體上， 由錨桿來承擔危巖或軟弱巖層的重量。 錨索的懸吊作用是將被錨桿加固成的“加固拱”、 “組合梁”懸吊在巷道頂板上部穩定的巖層中。錨索懸吊作用2）、 加固拱 ( 帶) 作用對于被縱橫交錯的弱面所切割的塊狀或破裂狀圍巖，如果及時用錨索加固，就能提高巖體結構弱面的抗剪強度，在圍巖周邊一定厚度的范圍內形成一個不僅能維持自身穩定，而且能防止其上部圍巖松動和變形的加固帶，從而保持巷道圍巖的穩定。采用錨桿、網、W鋼帶、錨索組合支護時，

11、 錨桿作用是將頂板加固，使其形成一個加固帶。 網的作用主要是維護錨桿間的頂板， 防止碎小煤巖塊掉落。 W鋼帶的作用是防止錨桿間的松動煤巖體的掉落，均衡各錨桿間的受力， 與錨桿共同形成組合系統， 增加頂板煤巖體的穩定性。錨索的作用是將被錨桿加固的煤巖體懸吊到煤巖層上部穩定的巖層頂板中，限制巖層頂板之間的離層。當錨索的密度較大，或者用錨索代替錨桿，采用全錨索支護時，錨索對巷道煤頂起到加固作用，因錨索長度、預緊力比錨桿大的多，所以形成的加固帶比錨桿大的多，支護效果比錨桿支護好的多。二）、礦用錨索的結構、材料及配件word 版本.預應力錨固技術是在預應力混凝土基礎上發展起來的。端頭錨固式錨桿通常都有一

12、定預應力，但它們的桿體較短，承受預應力較低，桿體抗拉強度也較低。預應力錨索指那些長度較長（一般大于4m），預應力較高（通常預拉力大于100KN）、承載力較大的錨索。預應力錨索種類繁多。1、礦用錨索的結構、材料及配件1）、小孔徑預應力錨索及配件小孔徑預應力錨索是指鉆孔孔徑為2528mm，采用樹脂錨固劑錨固的錨索，一是施工簡便， 二是可快速承載，因而在煤礦實際應用上具有很大的優勢。在英國和澳大利亞，小孔徑錨索在煤巷中普遍采用，我省煤礦目前應用的全部是小孔徑錨索。一般錨索長度 5 10m。極限承載力 300KN以下 , 利用輕型錨桿鉆機或臺車即可進行鉆孔施工。2）、小孔徑預應力錨索材料小孔徑錨索宜選

13、用高強度預應力鋼絞線， 也可選用高強度精軋螺蚊鋼或鋼絲等其它高強度的材料。 采用鋼絞線做錨索， 既有一定強度又有一定柔性，運輸和安裝十分方便。目前采用材料是： 7絲低松弛鋼絞線、單孔夾片式錨具、樹脂錨固劑。3）、小孔徑錨索結構小孔徑錨索的結構形式比較簡單， 通常采用單股鋼絞線制成， 一般分為錨固段、自由段和張拉端，見圖 2。錨固段，通常采用粘結式，以水泥砂漿，水泥漿或樹脂粘結，采用樹脂卷錨固尤其方便。 現全部采用樹脂卷的錨固方式，一般采用word 版本.一卷 1.0m以上的中速樹脂卷。自由段，這是連接錨固段與張拉端的索體部分，通過對錨索的張拉，使自由段產生彈性變形產生預應力。張拉端，這是位于孔

14、口外面的錨索部分，是錨索實現張拉和鎖定的部位。這部分還包括墊板、錨具等。小孔徑錨索結構形式1鋼絞線； 2錨具； 3墊片； 4樹脂錨固劑L1張拉端 ;L2 自由段 ;L3 錨固段錨固段長度的確定如采用樹脂卷錨固， 可按樹脂錨固劑參數計算。 一般是通過現場拉拔試驗確定，山西省頂板管理規定錨固長度不得小于 1m。自由段長度的確定通常按最大巖層破裂面的深度來選取自由段長度，根據松馳要求，一般應在 3.0m以上，并要超過破裂面 1.0m以上。張拉端長度確定該段長度包括墊板， 錨具厚度，另外按張拉工藝要求必須留足的外露長度與張拉千斤頂聯接。一般 0.2 0.4m。4）、礦用錨索分類錨索類型比較復雜，按不同

15、的方法分類，可以有多種類型：按錨固形式分有：機械式和粘結式。現在采用的粘結式錨索，粘word 版本.結劑為樹脂錨固劑。按張拉方式分有： 群錨張拉和單束或分束張拉。目前使用的全部是單束張拉方式的錨索。5）、錨索支護材料鋼絞線鋼絞線是礦用錨索的主體部分， 主要作用是通過對鋼絞線施加預拉力，使鋼絞線產生預應力實現對巷道頂板的支護作用。錨索材料應選用強度高、韌性好和低松馳的鋼材。 目前較為廣泛采用的絲鋼絞線斷面面積較大，比較柔軟，操作起來也方便。鋼絞線的捻向為左（ S）捻。絲鋼絞線預應力鋼絞線經最終熱處理后以盤圈狀態交貨，每盤鋼絞線應由一整根組成，長度不小于200m。常使用的鋼絞線系列見下表：系鋼絞線

16、樹脂錨固劑設計承載錨列直徑強度預緊力長度直徑力速度具號（ mm）（Mpa）（ kN）（ mm） （mm）（ kN）115.21860230120100023雙速單孔217.81860320160120023雙速單孔321.61770454250120023雙速單孔6） 樹脂錨固劑word 版本.樹脂錨固劑的作用是將鋼絞線與鉆孔中的巖石粘結在一起，為錨索錨固在巖石體內提供預應力的根基。當給鋼絞線施加預拉力， 或巷道圍巖表面破碎位移時， 鋼絞線以錨固段為根基實現對頂板支護的目的。樹脂錨固劑應滿足：為保證錨固力，應具有一定的強度；為滿足端部錨固、加長錨固與全長錨固的要求，應具有不同的膠凝時間；為安裝

17、方便，應具有比較好的物理性能。7） 錨具錨索對巷道頂板支護作用主要取決于鋼絞線的預應力大小。 錨具的作用是：當鋼絞線被施加預拉力后，用錨具鎖緊鋼絞線，保持鋼絞線上的預應力， 實現對巷道頂板的支護。 煤礦巷道錨索采用的錨具以夾片式為主。錨具規格按鋼絞線選取，因此，在使用中應按所用鋼絞線規格選取相應的錨具， 以保證錨具夾片與鋼絞線之間有良好的匹配關系。采用全錨索支護的巷道， 巷道頂板兩端角錨索的錨具要使用球形錨具，避免錨索在受力較大的情況下被剪切拉斷，從而降低巷道支護強度，導致巷道頂板下沉。在“雙錨”巷道中，如出現因頂板不平整導致錨索鋼絞線與托板不垂直的情況時，錨索的錨具要使用球形錨具。巷道鎖口錨

18、索、 固定棚梁錨索等其它非正常掘進支護錨索，如存在錨索鋼絞線與托板不垂直的情況也要使用球形錨具。目前使用的鋼絞線配套的礦用錨索錨具型號：KM15（直徑 15.2word 版本.鋼絞線）、KM18（直徑 17.8 鋼絞線）、KM22（直徑 21.6 鋼絞線）。球形錨具型號： KMQ18（直徑 17.8 鋼絞線）、 KMQ22（直徑 21.6 鋼絞線）。8） 托梁因為錨索預拉力大，承載能力大，錨具的斷面積較小，如果錨具直接作用在頂板巖石上， 對頂板巖石的作用面積太小， 不能控制巖石的破碎和落掉，并且會破壞頂板巖石，錨索會失去支護作用。一般采用面積較大的鋼板或槽鋼等，墊在錨具與頂板巖石中間， 這些槽

19、鋼稱作托梁。通過托梁保證鋼絞線的預應力對巖層的作用，達到支護頂板的作用。目前陽采用的托梁主要有以下兩種：槽鋼托梁利用 12#20#槽鋼加式制成， 長度 0.4 3.0m不等，供壓力小的巷道使用。 U型鋼托梁用于壓力大的巷道支護。0.4 1.2m長的托梁一般只用于一根錨索。長度大于為 1.5m的托梁，一般為兩根錨索共用，為了節約費用，可以采用回收報廢的 29U型鋼制作托梁。2、錨索基本參數確定（1）材料鋼絞線： 1860級低松馳鋼絞線。選用鉆孔機具時，必須要考慮孔鉆直徑與鋼絞線直徑的匹配情況，應選用直徑2527mm的鉆頭。word 版本.錨具：單孔錨具。托梁：根據巷道的類型和壓力情況確定， 一般

20、選用強度不低 14# 槽鋼的剛性材料，長度不小于 0.4m。錨固劑：直徑 23mm的快速或中速樹脂錨固劑。錨索長度錨索長度根據巷道頂板巖層情況確定，應使錨索錨固到穩定的巖層中，當穩定巖層距巷道頂板距離大無法錨固到穩定巖層中時， 錨索長度應超過自然平衡拱 2m以上，并滿足以下要求：錨固段：首先按鋼絞線與樹脂錨固劑的粘結力計算，然后再以樹指錨固劑與鉆孔巖石的粘結力來校核。在實際中可以按現場拉拔試驗來確定。根據近幾年現場使用情況，樹脂錨固劑長度不應小于 1m。自由段：自由段長度一般不小于 3m，也可按巖層最大破裂面的深度來選取，要求超過破裂面至少 1m。張拉端：張拉端長度要保證張拉工藝要求的長度，一

21、般不小于0.15m。 承載力、張拉預緊力錨索設計承載力為 230KN。張拉預緊力為承載力的 5060%，根據圍巖與壓力情況確定，圍巖較差時取大值，圍巖好時取小值。 錨索布置錨索應盡量與巖層層面或主要裂隙面成較大角度布置，當巖層層面和主要裂隙不明顯時，應與巷道頂板垂直布置。word 版本.錨索間排距初步確定錨索支護設計首先應根據巷道的地質預測情況，應用工程類比法，進行初步設計。巷道開工后，應根據巷道所揭露的地質情況、礦壓觀測情況修正初步設計。第二章錨桿、錨索支護相關規定煤礦安全規程規定1、第一百零二條采用錨桿、 錨噴等支護形式時， 應遵守下列規定：（一）錨桿（索）的形式、規格、安設角度，混凝土強

22、度等級、噴體厚度，掛網規格、搭接方式，以及圍巖涌水的處理等，必須在施工組織設計或作業規程中明確。（二）采用鉆爆法掘進的巖石巷道，應當采用光面爆破。打錨桿眼前，必須采取敲幫問頂等措施。（三）錨桿拉拔力、錨索預緊力必須符合設計。煤巷、半煤巖巷支護必須進行頂板離層監測，并將監測結果記錄早牌板上。對噴體必須做厚度和強度檢查并形成檢查記錄。在井下做錨固力試驗時， 必須有安全措施。（四）遇頂板破碎、淋雨、過斷層、老空區、高應力區等情況時，應加強支護。第三章事故案例案例 1：word 版本.簡要經過某年某月某日晚六點班，某礦掘五隊在k8111 進風巷施工，作業人員到達工作地點后，工長發現巷道內加強錨索數量不

23、夠, 煤頭頂板局部塌落且加強錨索未漲拉。 在隱患未排除情況下就違章指揮工人進入煤頭貫釬維護頂板，在貫釬過程中，頂板突然垮落，造成2 人死亡。事故原因1、頂板加強錨索數量不夠且未漲拉，造成頂板垮落將人埋壓。2、施工錨桿錨索時未及時維護頂板，冒險違章作業。3、職工安全意識淡薄，沒有堅持正規操作。防范措施1、15#煤下層巷道掘進嚴格執行“排排見錨索”的規定，錨索緊跟煤頭。2、強化安全監督檢查，發現不安全隱患要及時處理，杜絕冒險作業。3、加強職工安全培訓教育及規程措施的貫徹執行，堅持正規操作。案例 2：簡要經過word 版本.某年某月某日零點班，某公司綜掘七隊在北采區皮帶巷作業。幫錨桿滯后煤頭四排，打

24、幫錨桿時，突然發生片幫將張某砸倒埋壓，致其死亡。事故原因1、施工前未進行敲幫問頂。2、空幫距離超過作業規程規定。3、安全意識淡薄，自保互保責任制不落實。防范措施1、施工前嚴格進行敲幫問頂。2、嚴格按照作業規程施工。3、加強職工安全培訓教育，落實自保互保責任。案例 3：簡要經過某年某月某日 8 點班，新景礦開六隊在南上軌道巷整修巷道，王某、李某負責打錨索。在錨固錨索時，李某右手握住了轉動的鋼絞線，鋼絞線與手套絞在一起，造成李某手指絞斷并截去一節。事故原因1、職工違章戴手套手扶鋼絞線。2、互保、聯保意識不強，對違章行為不及時制止。3、工人安全意識差，未執行作業規程要求。word 版本.防范措施1、必須嚴格按照作業規程施工，杜絕違章作業。2、加強互保聯保管理，提高安全保障。3、加強作業人員的安全培訓教育工作，提高工人安全意識。案例 4：簡要經過某年某月某日 8 點班，掘二隊任某在打眼的過程中，由于未將連接風鉆的風水管吊掛在幫上，使其拖拉在盛滿煤矸的小溜上，結果在小溜運轉中煤矸帶動風水軟管向外拉，拽倒任某操作的風鉆，任某躲閃不及，風鉆打在后背上部造成左胸兩根肋骨骨折，錯位。事故原因1、任某在打眼前準備工作不到位，未將風水軟管沿幫吊掛，造成自傷