【導讀】至今，已有30年的歷史?，F(xiàn)在，錨桿支護已成為采準巷道的主要支護形式之。況，提高了圍巖的穩(wěn)定性。錨桿支護對于提高巷道斷面利用率，簡化回采工。理論研究和實踐經(jīng)驗均證明，錨桿支護作為巷道的先進支護方式，達到了100%，取得了巨大的技術、經(jīng)濟效益。和任何新生事物的發(fā)展都要經(jīng)過艱難、曲折一樣，錨桿支護在其發(fā)展。特別是當錨桿支護巷道出現(xiàn)一些冒頂、垮落乃至。應當指出的是，錨桿支護作為煤礦所有新技術推廣中。回顧和分析集團公司歷次錨桿支護巷道事故發(fā)。部分的錨桿事故都不是必然要發(fā)生的，而是帶有相當偶然性。這是關系到錨桿支護工程的質(zhì)量優(yōu)劣、是否安全可靠及經(jīng)濟是。態(tài)，有些礦由于各種原因，錨桿支護呈現(xiàn)萎縮停滯現(xiàn)象。編制該手冊的目的是為從事錨桿支護的技術人員提供一個可供參。根據(jù)不同理論所建立的錨桿支護計算和設。需要強調(diào)指出的是，錨桿支護設計應當是一個動態(tài)的設計過。通過這樣一個過程，才能最終確定比較科學、合理的錨桿支護設計。

　　

【正文】 規(guī)格與力學性能參數(shù) 型號 寬度 （ mm） 厚度 (mm) 孔半徑 (mm) 截面積 (mm2) 拉斷載荷 (KN) 單位長度質(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，冷彎前抗拉強度б b=380Mpa，冷彎后提高 15%。 W 型 鋼帶的主要缺點是：當選用鋼帶較薄、巷道壓力較大時，易出現(xiàn)托板壓入或壓穿鋼帶，導致鋼帶發(fā)生剪切和撕裂鋼帶。采用適當加大鋼帶厚度，或選用強度更高的鋼材可以解決這個問題。 (7)錨索 錨索由索體（鋼絞線）、錨具和托板組成。錨索的特點是錨固深度大，承載能力高，可施加較大的預緊力，因而可以獲得比較理想的支護效果。其加固范圍、支護強度、可靠性是普通錨桿支護所無法比擬的。我國自 1996年研制成功小孔徑樹脂錨固劑預應力錨索后，錨索在煤巷得到大面積推廣應用，成為困難巷道補強加固的主要手段。 小孔徑樹脂錨固劑預應力錨索桿體材料 采用鋼絞線，對鋼絞線有以下要求： ①應有較大的拉斷載荷，以發(fā)揮錨索承載能力大的特點； ②具有較大強度的同時，應具有一定的延伸率，保證在一定變形量下不破斷； ③直徑應與鉆孔直徑相匹配，保證錨索錨固力； ④應有一定的柔性。井下使用時可彎曲插入鉆孔，又能與鉆機連接，攪拌樹脂錨固劑。 常用Ф 、 1860級鋼絞線力學參數(shù)如表 13。 表 13 1179。 7 結構鋼絞線力學參數(shù) 公稱直徑 (mm) 強度級別 (Mpa) 1720 1860 公稱面積 (mm2) 140 140 拉斷載荷 (KN) 241 260 1%延伸率的相應載荷 (KN) 217 234 質(zhì)量 (Kg/m) 延伸率 (%) 屈強比 (%) 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，嚴重影響了巷道的支護效果和穩(wěn)定性。為此，近年來，國內(nèi)又研制成功了更大直徑的鋼絞線，并且鋼絞線的結構也有很大改進，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用，取得了明顯的支護效果。 表 14 不同錨索索體的力學性能 結構 公稱直徑 (mm) 拉斷載荷 (KN) 延伸率（ %） 1179。 7結構 260 353 1179。 19 結構 408 510 607 錨索托板有多種形式，但無論何種形式的托板，都要求與錨索強度相適應。大量使用的鋼板平托板，其厚度不應小于 12mm，一般采用 15mm。 第六章 工程質(zhì)量檢測與礦壓監(jiān)測 工程質(zhì)量檢測與礦壓監(jiān)測是整個煤巷錨桿支護系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分。錨桿支護屬于隱蔽性工程，支護設計不合理或施工質(zhì)量不好都可能導致不安全事故的發(fā)生，因 此，除了嚴格按設計和作業(yè)規(guī)程組織施工外，還必須進行施工質(zhì)量的檢測，確保施工質(zhì)量符合設計和規(guī)程要求，同時，要及時監(jiān)測巷道圍巖應力的變化和錨桿受力及分布，以獲得支護體和圍巖位移和應力變化的信息，判斷圍巖的穩(wěn)定性，驗證錨桿支護設計的合理性，從而為進一步完善和修改設計提供科學依據(jù)。 錨桿施工質(zhì)量檢測主要包括錨桿（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。 錨桿支護巷道的礦壓監(jiān)測主要包括：巷道表面位移、巷道頂板離層和深部位移、錨桿（索）預緊力 、錨桿（索）受力狀況及煤巖體應力監(jiān)測。 錨桿支護工程質(zhì)量檢測 （ 1）錨桿拉拔力檢測 錨桿拉拔力是錨桿在拉拔試驗時能承受的最大拉力。拉拔力是評價煤巖體可錨性、錨固劑粘結強度、桿體力學性能的重要參數(shù)。井下進行錨桿支護之前，必須做拉拔試驗，在支護過程中，要定期、定量做拉拔試驗。拉拔試驗不僅要測錨桿拉拔力，還應記錄錨桿尾部的位移量，進而繪制拉力與位移曲線，綜合分析錨固效果。 測量錨桿拉拔力最常用的是錨桿拉拔器，該儀器有多種型號，選擇時應注意儀器的型號。拉拔力應與被檢測錨桿的直徑及強度相匹配。在此不對拉拔器作詳細 介紹。 除了在巷道實施錨桿支護之前應進行拉拔試驗，以檢測煤巖體的可錨性，評價應用錨桿支護的可行性，之外，最主要的是要對施工后的錨桿進行拉拔試驗，以檢測錨桿是否達到設計的錨固力，這種檢測一般是非破壞性的，一般有以下要求： ①錨桿拉拔檢測采用錨桿拉拔計在井下施工的巷道中進行。 ②錨桿拉拔檢測抽樣率為 3%，每 300 根錨桿抽樣一組（ 9根）進行拉拔試驗。拉拔加載到設計錨固力的 80%（或錨桿拉斷強度的 70%）并作記錄。 ③被檢測的 9根錨桿都應符合要求。只要有一根不合格，再抽樣一組（ 9根）進行試驗，如再出現(xiàn)不合格錨桿，就 必須分析原因，并采取相應補救措施。 除了正常施工的巷道，應按上述要求進行錨桿拉拔試驗，有下列情況之一時，必須進行錨桿拉拔試驗： ①錨桿支護設計發(fā)生變更。 ②支護材料發(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)構造，巷道頂板出現(xiàn)較大淋水等，發(fā)現(xiàn)問題，須采取相應技術措施。 （ 2）錨桿預緊力檢測 錨桿預緊力是高強度、高剛度錨桿支護系統(tǒng)的決定性因素，對支護效果和圍巖穩(wěn)定性起關鍵性作用，因此，對錨桿（索）預緊力的檢測是非常之能夠要的工程檢測內(nèi)容。 錨桿預緊力檢測一般采用扭矩扳手進行。檢測應 符合以下要求： ①每班頂幫各抽樣一組（ 3 根）進行螺母扭矩檢測，每根錨桿的螺母扭矩應符合設計要求。 ②每組中有 1 個螺母扭矩不合格，就要再抽查一組。如仍發(fā)現(xiàn)有不合格的，應將本班安裝的所有錨桿螺母重新擰緊和檢測一遍，必要時追究相關人員責任。 實踐證明，預緊力會隨著錨桿安裝后時間的加長而發(fā)生變化。由于各種因素的影響，預緊力會不同程度的降低，因此，在檢測預緊力的同時，對預緊力降低的錨桿實施二次緊固是非常需要的。 （ 3）錨桿支護幾何參數(shù)與安裝質(zhì)量檢測 錨桿支護幾何參數(shù)包括錨桿間排距、錨桿安裝角度、錨桿外露長度等，錨桿幾 何參數(shù)應符合以下要求： ①錨桿幾何參數(shù)檢測驗收由班組完成。檢測間距不大于 20m，每次檢測點數(shù)不少于 3 個。 ②錨桿間、排距檢測：采用鋼卷尺測量。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：采用半圓儀測量鉆孔方位角。一般允許誤差為177。5176。 ④錨桿外露長度檢測：一般要求錨桿外露長度不大于 50mm，但在井下實際操作時，特別是錨桿預緊力較高，圍巖松散破碎時，為了達到設計的預緊力，有可能導致錨桿外露長度超標，這種情況下，主要以達到預緊力為主，不 能過分強調(diào)外露長度。 錨桿托板安裝質(zhì)量檢測應符合以下要求： ①錨桿托板應安裝牢固，與組合構件（鋼帶、網(wǎng)）一同貼緊圍巖表面、不松動。對難以接觸部位應楔緊、背實。 ②檢測方法一般采用實地觀察和扳動的方式進行。 ③檢測頻度同錨桿幾何參數(shù)。 （ 4）錨索安裝工程質(zhì)量檢測 錨索安裝工程質(zhì)量檢測內(nèi)容與錨桿類似，應符合以下要求： ①錨索拉拔試驗采用張拉設備在井下巷道中完成。 ②錨索預緊力檢測采用張拉設備對已安裝的錨索進行。錨索拉力值不應低于設計值得 90%，對不合格的錨索要進行重新張拉。 ③錨索間排距、安裝角度、外露長度等每 班進行檢測。 錨桿支護礦壓監(jiān)測 （ 1）巷道表面位移監(jiān)測 巷道表面位移是最常用的礦壓監(jiān)測內(nèi)容。包括頂?shù)装逡平俊蓭鸵平?、頂板下沉量、底鼓量等。根?jù)監(jiān)測結果，可計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、掘工作面位置與時間的關系曲線，分析巷道圍巖變形規(guī)律，評價圍巖的穩(wěn)定性和支護效果。 巷道表面位移常用的方法是十字布點法（圖 6— 1）。一個測站一般布置兩個監(jiān)測斷面，用以相互對照，兩個監(jiān)測斷面相隔 ~。監(jiān)測時測讀 AO、AB 值和 CO、 CD值，也可測量 AC、 AD、 CB、 DB值。 測量頻度一般距采掘工作面 50m內(nèi)，每天測取一次讀數(shù)，其他時間每周觀測 1~2 次。根據(jù)圍巖穩(wěn)定性情況，也可根據(jù)實際需要，加密或加大觀測間隔時間。 一般常用的監(jiān)測儀器，有測槍、鋼卷尺及收斂計等。 圖 6— 1 巷道表面位移監(jiān)測斷面（十字布點法）示意圖 （ 2）巷道頂板離層監(jiān)測 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。測量 錨桿支護巷道錨固區(qū)內(nèi)外頂板離層大小，對評價錨桿支護效果和巷道安全程度具有重要意義。 監(jiān)測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警功能。 離層指示儀一般帶有一個深部錨固基點和一個淺部錨固基點，分別監(jiān)測巷道表面與淺部基點之間、淺部基點與深部基點之間的相對位移。淺部基點設置在錨桿端部位置，深部基點設置在比較穩(wěn) 定的深部圍巖中（見安設示意圖 6— 2）?；c固定采用彈簧爪式結構，測量鋼絲與固定基點與測讀裝置連接，測讀裝置由兩個貼有反光膜和帶有刻度的圓管組成，采用一個套管插入孔中，作為測讀裝置的基準點。當錨桿錨固范圍內(nèi)有離層時，頂板（套管）沿外側(cè)圓管向下移動；當錨固范圍外頂板離層時，外側(cè)管與頂板相對位置不變，但沿內(nèi)測管向下滑動，表明頂板有離層，離層量由內(nèi)測管標尺指示；當錨桿錨固范圍內(nèi)、外都有離層時，內(nèi)、外測管分別有離層顯示，其示值之和為總離層值。 頂板離層指示儀的安設數(shù)量可參考表 15。 表 15 頂板離層儀安設數(shù)量 圍巖類別 巷道寬度 備注 ≤ 3m 3m 在地質(zhì)構造帶或巷道交岔點應適當增加安設數(shù)量 Ⅱ 每 100m 一個 每 80m 一個 Ⅲ 每 70m 一個 每 50m 一個 Ⅳ 每 50m 一個 每 30m 一個 Ⅴ 每 50m 一個 每 30m 一個 （ 3）巷道圍巖深部多點位移監(jiān)測 頂板離層指示儀屬于兩點位移計，只能監(jiān)測淺部（錨固點以下）和深部（錨固點以上）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多個測點，這種測量圍巖不同深度多個測點位移的儀器即為多點位移計。 國內(nèi)外開發(fā)研制出多種結構形式 的多點位移計，按測量原理可分為機械式多點位移計，如 KBW1型；電測式多點位移計，如 ZW4/6型電測多點位移計；聲波多點位移計，如美國產(chǎn) Geokon 700型聲波多點位移計等。目前國內(nèi)煤礦采用機械式多點位移計較多，近年來，電測多點位移計和聲波多點位移計也有不少應用，均取得良好的監(jiān)測效果。 不論采用何種測試原理研制的多點位移計，其特點就是測點安裝多，可以監(jiān)測更詳細、具體的圍巖移動位置，為修正錨桿支護設計打下良好的基礎。有關多點位移計的結構、安裝、使用以及監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理本文不作詳細論述，使用者可參考有關資料。 （ 4）錨桿與錨索受力監(jiān)測 錨桿與錨索受力監(jiān)測是巷道礦壓監(jiān)測的重要內(nèi)容，通過監(jiān)測支護體受力大小與分布，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，評價巷道圍巖的穩(wěn)定性與安全性，錨桿支護設計是否合理，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)提出對錨桿支護設計的修改建議。 國內(nèi)外已有多種錨桿與錨索受力監(jiān)測儀器，按工作原理分，有液壓式、鋼弦式及電阻應變式等。按用途分，有安裝在孔口，用于測量錨桿（索）尾部載荷的錨桿（索）測力計；有用于測量全長錨桿受力的測力錨桿等。 ①液壓式錨桿（索）測力計 液壓式錨桿（索）測力計廠家和型 號很多，其結構和工作原理較簡單。液壓式錨桿測力計主要由一個帶圓孔的液壓枕與油壓讀數(shù)表組成。安裝時，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）測力計主要技術參數(shù)。 表 16 圓環(huán)形錨桿（索）測力計主要技術參數(shù)。 型號 技術參數(shù) ML300 ML500 ML1000 測量范圍 KN 0300 0500 01000 分辨率 KN 測試精度 % 1 1 1 傳感器質(zhì)量 Kg 19 測力計中心孔距 mm 40 45 90 ②鋼弦式錨桿（索）測力計 鋼弦式錨桿（索）測力計的工作原理是將液壓枕油轉(zhuǎn)換成鋼弦的震動頻率，通過測量鋼弦的頻率確定錨桿（索）的載荷。鋼弦式錨桿（索）測力計其外形及安裝方法與液壓式完全一致，其數(shù)據(jù)的測試是通過一個主機與測力計相連，通過主機測取讀數(shù)。鋼弦式測力計有多種型號，但用量逐步減少。 ③電阻 應變式錨桿（索）測力計 電阻應變式錨桿（索）測力計采用電阻應變測量的工作原理。電阻應變片