錨桿技術概述教材課程

錨桿技術概述姓名:王玉龍學號:s070340指導教師:王貴和一．錨桿技術定義：是一種將受拉桿件一端固定(稱錨固段)在邊坡或地基的巖(土)層中,另一端與工程建筑物相連接,用以支承由于土壓力、水壓力或風壓力所施加于建筑物的推力,從而利用地層錨固力以維持建筑物穩(wěn)定的技術.二．錨桿支護技術國內外發(fā)展：錨桿支護技術始于國外，1905年美國在建筑修繕方面開始使用噴漿技術，1911年德國第一次在井下巷道噴漿，1924年前蘇聯(lián)的頓巴斯礦開始應用錨噴支護。50年代初，瑞士和西德生產了高效噴射機，并采用了速凝劑。隨后，錨噴與錨桿支護右奧地利，瑞士、瑞典、挪威、德國、加童大英國、法國、美國和澳大利亞等國家的地下工程中得到了普遍應用。目前，對錨桿支護技術研究和應用最為活躍的當屬澳大利亞。我國的錨桿支護是在1956年開始研究的,但由于技術條件等原因,錨桿支護的發(fā)展一直比較緩慢,直到九十年代,我國煤巷錨桿支護才開始得到迅速發(fā)展。我國國有大中型煤礦每年掘進的巷道總長度高達5000km以上,到1995年底,我國不受回采影響的巖巷,其錨噴(網(wǎng))支護比重達57.129%,而在占每年掘進巷道總長度80%的受采動影響的煤巷、半煤巖巷中,其錨桿支護率卻很低,煤巷中錨桿支護率僅為15.115%,仍然大量使用安裝施工不方便、支護效果不理想且支護維護費用較高的金屬支架及其它支護形式,不利于巷道維護狀況和安全條件的改善,制約了礦井穩(wěn)產高產的發(fā)展和工作面單產及效率的提高。自錨桿支護技術問世以來,隨著在生產實踐中的應用,錨桿支護理論也在不斷發(fā)展。近年來,錨桿支護理論在懸吊理論、組合梁理論、壓縮拱理論的基礎上又提出了錨桿支護的擴容—穩(wěn)定理論,進一步揭示了錨桿支護的實質。隨著錨桿支護理論的發(fā)展,錨桿支護設計方法也在不斷發(fā)展、完善。晉城礦區(qū)以前多采用傳統(tǒng)的設計方法,如工程類比法、理論分析法及監(jiān)測法。隨著計算機的廣泛應用,借助數(shù)值模擬進行錨桿支護設計得到了較大的發(fā)展,提出了全新的動態(tài)信息設計法,并得到了廣泛應用。四．我國煤礦錨桿支護發(fā)展方向：

經(jīng)過近10年的迅速發(fā)展，我國煤礦錨桿支護已形成較為明顯的四個方向，即組合錨桿、預應力錨桿、可拉伸錨桿和“三小”錨桿。1．組合錨桿

組合錨桿分為對水平拉桿施加預應力與不施加預應力兩種。施加預應力的組合錨桿即行架錨桿架錨桿的結構形式有多種。但其主要構件和工作原理基本相同，即在頂板斜拉錨桿和水平拉桿的共同作用下，形成對頂板中部的壓縮，一方面增大了頂板裂隙體中的摩擦力，另一方面減小甚至抵消了頂板中部可能產生的拉應力，同時，由于兩根斜拉錨桿通過水平拉桿連結一體，既能協(xié)調受力，又具有一定的柔性，允許頂板微量下沉并在微量下沉過程中，增大頂板巖體摩擦角中和摩擦力，產生自鎖作用，從而能夠有效地維護高應力區(qū)的破碎頂板，阻止節(jié)裂巖體中單體錨桿之間可能發(fā)生的松脫冒頂。2．預應力錨桿

預應力錨桿有縱向預應力和橫向預應力之分，縱向預應力錨桿就是通過對錨桿端部螺帽施加足夠的扭矩使桿體中產生足夠拉應力;橫向預應力錨桿主要有水漲式和縫管式兩種。組合錨桿，又是預應力錨桿，而且既有橫向預應力又有縱向預應力，因而是一種性能優(yōu)越的預應力組合錨桿。3．可拉伸錨桿

如前所述，可拉伸錨桿有很多種，但其作用原理基本相同。錨桿對圍巖的加固作用是通過二者之間的相互作用實現(xiàn)的，這種相互作用來源于二者之間的變形差，變形差則來源于二者之間的剛度差。由于軟巖剛度過小，動壓巷道的應力集中較大，因而往往導致軟巖和動壓巷道中的錨桿與圍巖之間的變形差過大，過早地達到極限而引起錨桿與圍巖之間相互作用狀態(tài)發(fā)生變化，錨固力大大降低?？衫戾^桿通過桿體伸長可適應錨桿與圍巖之間產生的大變形量而不喪失錨固力，這正是可拉伸錨桿能適應軟巖和動壓巷道圍巖大變形的原因和工作原理。4．“三小”錨桿

“三小”錨桿光爆錨噴新技術于1991年試驗成功。近幾年在我國國有重點礦區(qū)推廣應用結果表明:在可比條件下，小直徑樹脂錨桿可節(jié)約錨固劑50%左右，鉆孔速度比鉆大孔徑提高50%左右，且節(jié)省了桿材。五．錨桿支護技術發(fā)展制約因素制約錨桿支護技術發(fā)展速度與水平的四大因素：國內外錨桿支護實踐表明，錨桿支護是加固圍巖，提高和利用圍巖自身支撐能力，實現(xiàn)共同承載的主動支護形式，具有經(jīng)濟、快速和安全的巨大優(yōu)越性。然而，這種優(yōu)越性并非在所有采用錨桿支護的煤礦都能體會到。相反，有相當一部分煤礦錨桿支護的成巷速度并不快，安全性也不好，原因就在于沒有解決好至少以下四個主要方面的問題，即錨桿與錨固劑的產品質量、錨桿機具與安裝質量、錨桿監(jiān)測儀器與監(jiān)測技術以及錨桿支護技術人員培訓。1．錨桿與錨固劑的產品質量錨桿的材質、結構與其力學性能緊密相關，錨固劑的質量指標更是決定支護可靠性的關鍵，澳大利亞和英、美等國極為重視錨桿和錨固劑的生產，制定了嚴格的技術性能質量指標。而我國煤礦目前使用的錨桿及其構件很多是自產白用，存在著很大的隨意性，缺乏必要的檢測和監(jiān)督;錨固劑的生產也比較復雜，性能質量難以保證。2．錨桿機具與安裝質童錨桿機具性能是決定錨桿安裝質量與施工速度的關鍵。澳大利亞不僅重視研制各種具體用途的錨桿結構型式，而且極為重視錨桿鉆裝機的不斷研制更新，如新型ABM20錨桿鉆裝機不僅可同時完成打眼與安裝兩項作業(yè)，同時安裝頂板錨桿的數(shù)量多達6根，而且還可以安裝兩幫錨桿，并保證安裝的錨桿錨固可靠，有足夠的預緊力，因而保證了錨桿支護的高質量與高速度。而我國目前雖然電動、風動和液壓錨桿鉆機都有，但性能結構不盡合理，零部件質量和整機性能都急需進一步完善與提高，3．錨桿監(jiān)測儀器與監(jiān)測技術

監(jiān)測是監(jiān)督施工質量、保證錨桿支護安全可靠的重要手段。錨桿支護是一項隱性工程，因而更需要及時可靠和行之有效的施工檢測與跟蹤監(jiān)測。4．錨桿支護人員培訓人是一切工作計劃的制定者積執(zhí)行者，人是最重要的資源，人的管理是最難的管哩。無論從結構合理、質量上乘的錨桿到性能優(yōu)良的錨固劑，還是從靈驗時，將“使用綜合測量裝置，對安裝好的錨桿進行監(jiān)測”作為成功的五項經(jīng)驗之一。六．值得進一步研究的問題

1．在不降低承載力的前提下,為適應場地條件,使錨固體