【導(dǎo)讀】至今，已有30年的歷史?，F(xiàn)在，錨桿支護(hù)已成為采準(zhǔn)巷道的主要支護(hù)形式之。況，提高了圍巖的穩(wěn)定性。錨桿支護(hù)對(duì)于提高巷道斷面利用率，簡(jiǎn)化回采工。理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)均證明，錨桿支護(hù)作為巷道的先進(jìn)支護(hù)方式，達(dá)到了100%，取得了巨大的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益。和任何新生事物的發(fā)展都要經(jīng)過艱難、曲折一樣，錨桿支護(hù)在其發(fā)展。特別是當(dāng)錨桿支護(hù)巷道出現(xiàn)一些冒頂、垮落乃至。應(yīng)當(dāng)指出的是，錨桿支護(hù)作為煤礦所有新技術(shù)推廣中。回顧和分析集團(tuán)公司歷次錨桿支護(hù)巷道事故發(fā)。部分的錨桿事故都不是必然要發(fā)生的，而是帶有相當(dāng)偶然性。這是關(guān)系到錨桿支護(hù)工程的質(zhì)量?jī)?yōu)劣、是否安全可靠及經(jīng)濟(jì)是。態(tài)，有些礦由于各種原因，錨桿支護(hù)呈現(xiàn)萎縮停滯現(xiàn)象。編制該手冊(cè)的目的是為從事錨桿支護(hù)的技術(shù)人員提供一個(gè)可供參。根據(jù)不同理論所建立的錨桿支護(hù)計(jì)算和設(shè)。需要強(qiáng)調(diào)指出的是，錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)過。通過這樣一個(gè)過程，才能最終確定比較科學(xué)、合理的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 規(guī)格與力學(xué)性能參數(shù) 型號(hào) 寬度 （ mm） 厚度 (mm) 孔半徑 (mm) 截面積 (mm2) 拉斷載荷 (KN) 單位長(zhǎng)度質(zhì)量(Kg/m） 280 20 810 354 280 20 743 280 20 675 250 20 720 250 20 660 250 20 600 220 20 636 220 20 583 220 20 530 注：鋼材為 Q235，冷彎前抗拉強(qiáng)度б b=380Mpa，冷彎后提高 15%。 W 型 鋼帶的主要缺點(diǎn)是：當(dāng)選用鋼帶較薄、巷道壓力較大時(shí)，易出現(xiàn)托板壓入或壓穿鋼帶，導(dǎo)致鋼帶發(fā)生剪切和撕裂鋼帶。采用適當(dāng)加大鋼帶厚度，或選用強(qiáng)度更高的鋼材可以解決這個(gè)問題。 (7)錨索 錨索由索體（鋼絞線）、錨具和托板組成。錨索的特點(diǎn)是錨固深度大，承載能力高，可施加較大的預(yù)緊力，因而可以獲得比較理想的支護(hù)效果。其加固范圍、支護(hù)強(qiáng)度、可靠性是普通錨桿支護(hù)所無(wú)法比擬的。我國(guó)自 1996年研制成功小孔徑樹脂錨固劑預(yù)應(yīng)力錨索后，錨索在煤巷得到大面積推廣應(yīng)用，成為困難巷道補(bǔ)強(qiáng)加固的主要手段。 小孔徑樹脂錨固劑預(yù)應(yīng)力錨索桿體材料 采用鋼絞線，對(duì)鋼絞線有以下要求： ①應(yīng)有較大的拉斷載荷，以發(fā)揮錨索承載能力大的特點(diǎn)； ②具有較大強(qiáng)度的同時(shí)，應(yīng)具有一定的延伸率，保證在一定變形量下不破斷； ③直徑應(yīng)與鉆孔直徑相匹配，保證錨索錨固力； ④應(yīng)有一定的柔性。井下使用時(shí)可彎曲插入鉆孔，又能與鉆機(jī)連接，攪拌樹脂錨固劑。 常用Ф 、 1860級(jí)鋼絞線力學(xué)參數(shù)如表 13。 表 13 1179。 7 結(jié)構(gòu)鋼絞線力學(xué)參數(shù) 公稱直徑 (mm) 強(qiáng)度級(jí)別 (Mpa) 1720 1860 公稱面積 (mm2) 140 140 拉斷載荷 (KN) 241 260 1%延伸率的相應(yīng)載荷 (KN) 217 234 質(zhì)量 (Kg/m) 延伸率 (%) 屈強(qiáng)比 (%) 90 在煤層埋藏深、巷道壓力大的條件下，經(jīng)常發(fā)生小直徑錨索被拉斷現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了巷道的支護(hù)效果和穩(wěn)定性。為此，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)又研制成功了更大直徑的鋼絞線，并且鋼絞線的結(jié)構(gòu)也有很大改進(jìn)，不僅顯著提高了索體的拉斷力，而且使索體直徑與鉆孔直徑的配合更加合理，現(xiàn)已在很多煤礦推廣應(yīng)用，取得了明顯的支護(hù)效果。 表 14 不同錨索索體的力學(xué)性能 結(jié)構(gòu) 公稱直徑 (mm) 拉斷載荷 (KN) 延伸率（ %） 1179。 7結(jié)構(gòu) 260 353 1179。 19 結(jié)構(gòu) 408 510 607 錨索托板有多種形式，但無(wú)論何種形式的托板，都要求與錨索強(qiáng)度相適應(yīng)。大量使用的鋼板平托板，其厚度不應(yīng)小于 12mm，一般采用 15mm。 第六章 工程質(zhì)量檢測(cè)與礦壓監(jiān)測(cè) 工程質(zhì)量檢測(cè)與礦壓監(jiān)測(cè)是整個(gè)煤巷錨桿支護(hù)系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分。錨桿支護(hù)屬于隱蔽性工程，支護(hù)設(shè)計(jì)不合理或施工質(zhì)量不好都可能導(dǎo)致不安全事故的發(fā)生，因 此，除了嚴(yán)格按設(shè)計(jì)和作業(yè)規(guī)程組織施工外，還必須進(jìn)行施工質(zhì)量的檢測(cè)，確保施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和規(guī)程要求，同時(shí)，要及時(shí)監(jiān)測(cè)巷道圍巖應(yīng)力的變化和錨桿受力及分布，以獲得支護(hù)體和圍巖位移和應(yīng)力變化的信息，判斷圍巖的穩(wěn)定性，驗(yàn)證錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的合理性，從而為進(jìn)一步完善和修改設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。 錨桿施工質(zhì)量檢測(cè)主要包括錨桿（索）的錨固性能和安裝質(zhì)量。錨固性能主要指錨固力；安裝質(zhì)量主要包括錨桿預(yù)緊力、幾何參數(shù)、托板、鋼帶及金屬網(wǎng)的安裝質(zhì)量等。 錨桿支護(hù)巷道的礦壓監(jiān)測(cè)主要包括：巷道表面位移、巷道頂板離層和深部位移、錨桿（索）預(yù)緊力 、錨桿（索）受力狀況及煤巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)。 錨桿支護(hù)工程質(zhì)量檢測(cè) （ 1）錨桿拉拔力檢測(cè) 錨桿拉拔力是錨桿在拉拔試驗(yàn)時(shí)能承受的最大拉力。拉拔力是評(píng)價(jià)煤巖體可錨性、錨固劑粘結(jié)強(qiáng)度、桿體力學(xué)性能的重要參數(shù)。井下進(jìn)行錨桿支護(hù)之前，必須做拉拔試驗(yàn)，在支護(hù)過程中，要定期、定量做拉拔試驗(yàn)。拉拔試驗(yàn)不僅要測(cè)錨桿拉拔力，還應(yīng)記錄錨桿尾部的位移量，進(jìn)而繪制拉力與位移曲線，綜合分析錨固效果。 測(cè)量錨桿拉拔力最常用的是錨桿拉拔器，該儀器有多種型號(hào)，選擇時(shí)應(yīng)注意儀器的型號(hào)。拉拔力應(yīng)與被檢測(cè)錨桿的直徑及強(qiáng)度相匹配。在此不對(duì)拉拔器作詳細(xì) 介紹。 除了在巷道實(shí)施錨桿支護(hù)之前應(yīng)進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，以檢測(cè)煤巖體的可錨性，評(píng)價(jià)應(yīng)用錨桿支護(hù)的可行性，之外，最主要的是要對(duì)施工后的錨桿進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，以檢測(cè)錨桿是否達(dá)到設(shè)計(jì)的錨固力，這種檢測(cè)一般是非破壞性的，一般有以下要求： ①錨桿拉拔檢測(cè)采用錨桿拉拔計(jì)在井下施工的巷道中進(jìn)行。 ②錨桿拉拔檢測(cè)抽樣率為 3%，每 300 根錨桿抽樣一組（ 9根）進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。拉拔加載到設(shè)計(jì)錨固力的 80%（或錨桿拉斷強(qiáng)度的 70%）并作記錄。 ③被檢測(cè)的 9根錨桿都應(yīng)符合要求。只要有一根不合格，再抽樣一組（ 9根）進(jìn)行試驗(yàn)，如再出現(xiàn)不合格錨桿，就 必須分析原因，并采取相應(yīng)補(bǔ)救措施。 除了正常施工的巷道，應(yīng)按上述要求進(jìn)行錨桿拉拔試驗(yàn)，有下列情況之一時(shí)，必須進(jìn)行錨桿拉拔試驗(yàn)： ①錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)發(fā)生變更。 ②支護(hù)材料發(fā)生變更。 ③巷道圍巖地質(zhì)條件發(fā)生較大變化，如遇斷層、破碎帶、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造，巷道頂板出現(xiàn)較大淋水等，發(fā)現(xiàn)問題，須采取相應(yīng)技術(shù)措施。 （ 2）錨桿預(yù)緊力檢測(cè) 錨桿預(yù)緊力是高強(qiáng)度、高剛度錨桿支護(hù)系統(tǒng)的決定性因素，對(duì)支護(hù)效果和圍巖穩(wěn)定性起關(guān)鍵性作用，因此，對(duì)錨桿（索）預(yù)緊力的檢測(cè)是非常之能夠要的工程檢測(cè)內(nèi)容。 錨桿預(yù)緊力檢測(cè)一般采用扭矩扳手進(jìn)行。檢測(cè)應(yīng) 符合以下要求： ①每班頂幫各抽樣一組（ 3 根）進(jìn)行螺母扭矩檢測(cè)，每根錨桿的螺母扭矩應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。 ②每組中有 1 個(gè)螺母扭矩不合格，就要再抽查一組。如仍發(fā)現(xiàn)有不合格的，應(yīng)將本班安裝的所有錨桿螺母重新擰緊和檢測(cè)一遍，必要時(shí)追究相關(guān)人員責(zé)任。 實(shí)踐證明，預(yù)緊力會(huì)隨著錨桿安裝后時(shí)間的加長(zhǎng)而發(fā)生變化。由于各種因素的影響，預(yù)緊力會(huì)不同程度的降低，因此，在檢測(cè)預(yù)緊力的同時(shí)，對(duì)預(yù)緊力降低的錨桿實(shí)施二次緊固是非常需要的。 （ 3）錨桿支護(hù)幾何參數(shù)與安裝質(zhì)量檢測(cè) 錨桿支護(hù)幾何參數(shù)包括錨桿間排距、錨桿安裝角度、錨桿外露長(zhǎng)度等，錨桿幾 何參數(shù)應(yīng)符合以下要求： ①錨桿幾何參數(shù)檢測(cè)驗(yàn)收由班組完成。檢測(cè)間距不大于 20m，每次檢測(cè)點(diǎn)數(shù)不少于 3 個(gè)。 ②錨桿間、排距檢測(cè)：采用鋼卷尺測(cè)量。規(guī)定在正常情況下間、排距誤差不得大于177。 50mm，由于頂板條件的變化，誤差可放寬到不大于 100mm。 ③錨桿安裝角度檢測(cè)：采用半圓儀測(cè)量鉆孔方位角。一般允許誤差為177。5176。 ④錨桿外露長(zhǎng)度檢測(cè)：一般要求錨桿外露長(zhǎng)度不大于 50mm，但在井下實(shí)際操作時(shí)，特別是錨桿預(yù)緊力較高，圍巖松散破碎時(shí)，為了達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)緊力，有可能導(dǎo)致錨桿外露長(zhǎng)度超標(biāo)，這種情況下，主要以達(dá)到預(yù)緊力為主，不 能過分強(qiáng)調(diào)外露長(zhǎng)度。 錨桿托板安裝質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)符合以下要求： ①錨桿托板應(yīng)安裝牢固，與組合構(gòu)件（鋼帶、網(wǎng)）一同貼緊圍巖表面、不松動(dòng)。對(duì)難以接觸部位應(yīng)楔緊、背實(shí)。 ②檢測(cè)方法一般采用實(shí)地觀察和扳動(dòng)的方式進(jìn)行。 ③檢測(cè)頻度同錨桿幾何參數(shù)。 （ 4）錨索安裝工程質(zhì)量檢測(cè) 錨索安裝工程質(zhì)量檢測(cè)內(nèi)容與錨桿類似，應(yīng)符合以下要求： ①錨索拉拔試驗(yàn)采用張拉設(shè)備在井下巷道中完成。 ②錨索預(yù)緊力檢測(cè)采用張拉設(shè)備對(duì)已安裝的錨索進(jìn)行。錨索拉力值不應(yīng)低于設(shè)計(jì)值得 90%，對(duì)不合格的錨索要進(jìn)行重新張拉。 ③錨索間排距、安裝角度、外露長(zhǎng)度等每 班進(jìn)行檢測(cè)。 錨桿支護(hù)礦壓監(jiān)測(cè) （ 1）巷道表面位移監(jiān)測(cè) 巷道表面位移是最常用的礦壓監(jiān)測(cè)內(nèi)容。包括頂?shù)装逡平?、兩幫移近量、頂板下沉量、底鼓量等。根?jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，可計(jì)算巷道表面位移速度、巷道斷面收斂率，繪制位移量、位移速度與采、掘工作面位置與時(shí)間的關(guān)系曲線，分析巷道圍巖變形規(guī)律，評(píng)價(jià)圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)效果。 巷道表面位移常用的方法是十字布點(diǎn)法（圖 6— 1）。一個(gè)測(cè)站一般布置兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，用以相互對(duì)照，兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面相隔 ~。監(jiān)測(cè)時(shí)測(cè)讀 AO、AB 值和 CO、 CD值，也可測(cè)量 AC、 AD、 CB、 DB值。 測(cè)量頻度一般距采掘工作面 50m內(nèi)，每天測(cè)取一次讀數(shù)，其他時(shí)間每周觀測(cè) 1~2 次。根據(jù)圍巖穩(wěn)定性情況，也可根據(jù)實(shí)際需要，加密或加大觀測(cè)間隔時(shí)間。 一般常用的監(jiān)測(cè)儀器，有測(cè)槍、鋼卷尺及收斂計(jì)等。 圖 6— 1 巷道表面位移監(jiān)測(cè)斷面（十字布點(diǎn)法）示意圖 （ 2）巷道頂板離層監(jiān)測(cè) A C D B O 巷道開挖后，圍巖產(chǎn)生變形，頂板出現(xiàn)下沉。由于頂板不同深度的位移是不相同的，一般淺部巖層的位移較大，深部巖層的位移較小，導(dǎo)致淺部巖層與深部巖層出現(xiàn)位移差，頂板的這種位移差即稱為頂板離層。測(cè)量 錨桿支護(hù)巷道錨固區(qū)內(nèi)外頂板離層大小，對(duì)評(píng)價(jià)錨桿支護(hù)效果和巷道安全程度具有重要意義。 監(jiān)測(cè)頂板離層常用的儀器之一是采用頂板離層指示儀。目前該指示儀有多家廠家生產(chǎn)，如煤炭科學(xué)研究總院的 LBY3 型、 LBY1 型，常州常武安全儀器廠生產(chǎn)的 LBY型、 WBY10型、 WWJ3型、 DLY 型等，其中 LBY1型頂板離層指示儀帶有離層超限聲光報(bào)警功能。 離層指示儀一般帶有一個(gè)深部錨固基點(diǎn)和一個(gè)淺部錨固基點(diǎn)，分別監(jiān)測(cè)巷道表面與淺部基點(diǎn)之間、淺部基點(diǎn)與深部基點(diǎn)之間的相對(duì)位移。淺部基點(diǎn)設(shè)置在錨桿端部位置，深部基點(diǎn)設(shè)置在比較穩(wěn) 定的深部圍巖中（見安設(shè)示意圖 6— 2）?；c(diǎn)固定采用彈簧爪式結(jié)構(gòu)，測(cè)量鋼絲與固定基點(diǎn)與測(cè)讀裝置連接，測(cè)讀裝置由兩個(gè)貼有反光膜和帶有刻度的圓管組成，采用一個(gè)套管插入孔中，作為測(cè)讀裝置的基準(zhǔn)點(diǎn)。當(dāng)錨桿錨固范圍內(nèi)有離層時(shí)，頂板（套管）沿外側(cè)圓管向下移動(dòng)；當(dāng)錨固范圍外頂板離層時(shí)，外側(cè)管與頂板相對(duì)位置不變，但沿內(nèi)測(cè)管向下滑動(dòng)，表明頂板有離層，離層量由內(nèi)測(cè)管標(biāo)尺指示；當(dāng)錨桿錨固范圍內(nèi)、外都有離層時(shí)，內(nèi)、外測(cè)管分別有離層顯示，其示值之和為總離層值。 頂板離層指示儀的安設(shè)數(shù)量可參考表 15。 表 15 頂板離層儀安設(shè)數(shù)量 圍巖類別 巷道寬度 備注 ≤ 3m 3m 在地質(zhì)構(gòu)造帶或巷道交岔點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)增加安設(shè)數(shù)量 Ⅱ 每 100m 一個(gè) 每 80m 一個(gè) Ⅲ 每 70m 一個(gè) 每 50m 一個(gè) Ⅳ 每 50m 一個(gè) 每 30m 一個(gè) Ⅴ 每 50m 一個(gè) 每 30m 一個(gè) （ 3）巷道圍巖深部多點(diǎn)位移監(jiān)測(cè) 頂板離層指示儀屬于兩點(diǎn)位移計(jì)，只能監(jiān)測(cè)淺部（錨固點(diǎn)以下）和深部（錨固點(diǎn)以上）兩大范圍的離層情況，而要確切掌握具體的離層位置與分布，就需要在鉆孔中安設(shè)多個(gè)測(cè)點(diǎn)，這種測(cè)量圍巖不同深度多個(gè)測(cè)點(diǎn)位移的儀器即為多點(diǎn)位移計(jì)。 國(guó)內(nèi)外開發(fā)研制出多種結(jié)構(gòu)形式 的多點(diǎn)位移計(jì)，按測(cè)量原理可分為機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)，如 KBW1型；電測(cè)式多點(diǎn)位移計(jì)，如 ZW4/6型電測(cè)多點(diǎn)位移計(jì)；聲波多點(diǎn)位移計(jì)，如美國(guó)產(chǎn) Geokon 700型聲波多點(diǎn)位移計(jì)等。目前國(guó)內(nèi)煤礦采用機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)較多，近年來(lái)，電測(cè)多點(diǎn)位移計(jì)和聲波多點(diǎn)位移計(jì)也有不少應(yīng)用，均取得良好的監(jiān)測(cè)效果。 不論采用何種測(cè)試原理研制的多點(diǎn)位移計(jì)，其特點(diǎn)就是測(cè)點(diǎn)安裝多，可以監(jiān)測(cè)更詳細(xì)、具體的圍巖移動(dòng)位置，為修正錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。有關(guān)多點(diǎn)位移計(jì)的結(jié)構(gòu)、安裝、使用以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的整理本文不作詳細(xì)論述，使用者可參考有關(guān)資料。 （ 4）錨桿與錨索受力監(jiān)測(cè) 錨桿與錨索受力監(jiān)測(cè)是巷道礦壓監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容，通過監(jiān)測(cè)支護(hù)體受力大小與分布，可比較全面地了解錨桿與錨索的工作狀況，判斷錨桿是否發(fā)生屈服和破斷，評(píng)價(jià)巷道圍巖的穩(wěn)定性與安全性，錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)是否合理，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)提出對(duì)錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的修改建議。 國(guó)內(nèi)外已有多種錨桿與錨索受力監(jiān)測(cè)儀器，按工作原理分，有液壓式、鋼弦式及電阻應(yīng)變式等。按用途分，有安裝在孔口，用于測(cè)量錨桿（索）尾部載荷的錨桿（索）測(cè)力計(jì)；有用于測(cè)量全長(zhǎng)錨桿受力的測(cè)力錨桿等。 ①液壓式錨桿（索）測(cè)力計(jì) 液壓式錨桿（索）測(cè)力計(jì)廠家和型 號(hào)很多，其結(jié)構(gòu)和工作原理較簡(jiǎn)單。液壓式錨桿測(cè)力計(jì)主要由一個(gè)帶圓孔的液壓枕與油壓讀數(shù)表組成。安裝時(shí)，將液壓枕的圓孔套入錨桿（索），置于錨桿（索）托板以下，再加一托板，擰緊螺母即完成安裝，錨桿受力后擠壓托板，托板將壓力傳遞到液壓枕上，引起液壓枕內(nèi)油壓增高，油壓表讀出壓力值。經(jīng)過簡(jiǎn)單換算，即可得到錨桿（索）尾部承受的拉力值。 表 16 是煤科總院北京建井研究所開發(fā)的圓環(huán)形錨桿（索）測(cè)力計(jì)主要技術(shù)參數(shù)。 表 16 圓環(huán)形錨桿（索）測(cè)力計(jì)主要技術(shù)參數(shù)。 型號(hào) 技術(shù)參數(shù) ML300 ML500 ML1000 測(cè)量范圍 KN 0300 0500 01000 分辨率 KN 測(cè)試精度 % 1 1 1 傳感器質(zhì)量 Kg 19 測(cè)力計(jì)中心孔距 mm 40 45 90 ②鋼弦式錨桿（索）測(cè)力計(jì) 鋼弦式錨桿（索）測(cè)力計(jì)的工作原理是將液壓枕油轉(zhuǎn)換成鋼弦的震動(dòng)頻率，通過測(cè)量鋼弦的頻率確定錨桿（索）的載荷。鋼弦式錨桿（索）測(cè)力計(jì)其外形及安裝方法與液壓式完全一致，其數(shù)據(jù)的測(cè)試是通過一個(gè)主機(jī)與測(cè)力計(jì)相連，通過主機(jī)測(cè)取讀數(shù)。鋼弦式測(cè)力計(jì)有多種型號(hào)，但用量逐步減少。 ③電阻 應(yīng)變式錨桿（索）測(cè)力計(jì) 電阻應(yīng)變式錨桿（索）測(cè)力計(jì)采用電阻應(yīng)變測(cè)量的工作原理。電阻應(yīng)變片