【正文】 臌的理論及方法，為巷道底臌的防治提供了一條有效、實(shí)用的途徑。圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論通過對(duì)處于不同物性狀態(tài)巖體加錨前后的力學(xué)性質(zhì)的研究，侯朝炯教授等提出了巷道錨桿支護(hù)圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論。圍巖松動(dòng)圈支護(hù)理論 基于巷道圍巖狀態(tài)特征的研究，董方庭教授等提出了松動(dòng)圈支護(hù)理淪，并提出了關(guān)于錨桿作用機(jī)理的動(dòng)態(tài)解釋。即錨桿的加固應(yīng)在頂板巖層發(fā)生松動(dòng)膨脹變形之前進(jìn)行，而不是等頂板已經(jīng)松動(dòng)破壞、幾乎喪失自承能力后才被動(dòng)地承受圍巖壓力?；谠摾碚摚?guó)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在深部開采的高應(yīng)力環(huán)境下，最大水平應(yīng)力的作用使頂、底板巖層發(fā)生剪切破壞而出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)和膨脹，造成圍巖變形，隨著變形的發(fā)展，頂板對(duì)支護(hù)的載荷迅速增長(zhǎng)，并使支護(hù)系統(tǒng)發(fā)生破壞。三、綜合錨桿的各種作用或基于特殊條件而提出的最大水平應(yīng)力理論、圍巖松動(dòng)圈理論、圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論、錨桿桁架支護(hù)理論、錨固平衡拱支護(hù)理論、錨注支護(hù)理論。當(dāng)巷道圍巖中的部分巖體被其中的弱面切割為塊體時(shí)，其穩(wěn)定性狀況一定程度上將取決于對(duì)關(guān)鍵塊體的維護(hù)情況，因?yàn)檫@種條件下圍巖的失穩(wěn)大多起因于關(guān)鍵塊體的失穩(wěn)。本理論適用性較強(qiáng)，幾乎適用于所有的圍巖條件。加固拱理論(擠壓加固理論)通過系統(tǒng)的布置錨桿，使巷道拱頂節(jié)理發(fā)育的巖體串聯(lián)在一起，沿巷道的斷面形成一個(gè)連續(xù)的具有自承受能力的拱形壓縮帶，使巖層得到補(bǔ)強(qiáng)，成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，支承其自身重量和上部的頂板壓力。適用于頂板由多層厚度小的連續(xù)性巖層組成的巷道支護(hù)。二、基于錨桿的擠壓加固作用而提出的組合梁理論、加固拱理論以及楔固理論。減跨理論 包括兩方面的內(nèi)容：一是基于松散介質(zhì)的自然冒落拱理論提出的錨桿作用原理，其依據(jù)是冒落拱高度與跨度成正比關(guān)系，認(rèn)為利用錨桿的懸吊作用可增加頂板巖層的支點(diǎn)，從而減小支點(diǎn)間的跨距，進(jìn)而達(dá)到降低冒落拱高度、減小所需支護(hù)強(qiáng)度的目的；二是基于梁的理論而提出的錨桿作用原理，即當(dāng)巷道頂板為層狀巖層時(shí)，其變形特性近似于梁的性質(zhì)，此時(shí)錨桿的作用是縮短梁的跨距，以減小其中的橫向應(yīng)力產(chǎn)生的彎矩及彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，尤其是彎曲拉應(yīng)力，從而提高頂板的穩(wěn)定性。且開掘巷道的頂板在一定范圍內(nèi)，必須有堅(jiān)硬穩(wěn)定的巖層。錨桿的懸吊作用理論能很好地解釋錨桿長(zhǎng)度范圍內(nèi)存在穩(wěn)定巖層的情況，但不能說明松軟巖層高度超出錨固范圍情況下的錨桿作用機(jī)理。目前，較成熟的理論主要可歸納為三大類：一、基于錨桿的懸吊作用而提出的懸吊理論、減跨理論。隨著錨桿支護(hù)工程實(shí)踐的不斷豐富，錨桿支護(hù)的理論計(jì)算模型已有許多有價(jià)值的成果。有的巷道雖然表面圍巖已破壞，但沒有松散、垮落，網(wǎng)作為傳力介質(zhì)，使巷道深部圍巖仍處于三向應(yīng)力狀態(tài)，提高巖體的殘余強(qiáng)度，顯著減小圍巖松散、破碎區(qū)范圍，同時(shí)保證了錨桿的錨固效果。同時(shí)，將錨桿之間巖層的載荷傳遞給錨桿，形成整體支護(hù)系統(tǒng)。五、網(wǎng)的作用維護(hù)錨桿之間的圍巖，防止破碎巖塊垮落。支護(hù)巷道表面，改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)作用。四、鋼帶的作用鋼帶是錨桿支護(hù)系統(tǒng)中的重要構(gòu)件，對(duì)提高錨桿支護(hù)整體支護(hù)效果、保持圍巖的完整性起著關(guān)鍵作用。對(duì)于全長(zhǎng)錨固錨桿，這種分散是不可能的，致使應(yīng)力、應(yīng)變沿錨桿長(zhǎng)度方向分布極不均勻，離層和滑動(dòng)大的部位錨桿受力很大，桿體受力對(duì)圍巖變形和離層很敏感，能及時(shí)抑制圍巖離層滑動(dòng)，支護(hù)強(qiáng)度高。對(duì)于端部錨固錨桿，桿體各部位的應(yīng)力和應(yīng)變相等。對(duì)于全長(zhǎng)錨固錨桿，錨固劑的作用比較復(fù)雜，主要有兩方面：將錨桿桿體與鉆孔孔壁粘結(jié)在一起，使錨桿隨著巖層移動(dòng)承受拉力。錨固劑的抗拉與抗剪作用，抗剪強(qiáng)度一般可取35MPa。同時(shí)錨固劑也具有一定的抗剪與抗拉能力，與錨桿共同加固圍巖。無托板時(shí)錨桿軸力在巷道表面處為零，在一定深度達(dá)到最大值，剪力在軸力最大處為零；有托板時(shí)，由于錨桿施加的預(yù)緊力和圍巖通過托板作用在錨桿桿體上的力，使得錨桿軸力在巷道表面處達(dá)到一定值，而且使錨桿軸力最大的位置向孔口移動(dòng)，更接近巷道表面。對(duì)于端部錨固錨桿，托板是錨桿尾部接觸圍巖的構(gòu)件，通過托板給錨桿施加預(yù)緊力，傳遞圍巖載荷至錨桿桿體，托板本身失效，以及托板下方的圍巖松散脫落，導(dǎo)致托板與表面不緊貼，都會(huì)使錨桿失去支護(hù)作用。托板力學(xué)性能應(yīng)與錨桿桿體的性能匹配，才能充分發(fā)揮錨桿的支護(hù)作用。錨桿的抗剪作用錨桿桿體所能承受的剪切載荷計(jì)算：式中Q—錨桿剪切載荷，N；d—錨桿直徑，mm； —錨桿鋼材剪切強(qiáng)度。至于桿體的抗彎能力和抗壓能力是非常小，可忽略不計(jì)。一、錨桿桿體的作用 對(duì)于錨桿桿體本身來說，由于桿體長(zhǎng)度方向的尺寸遠(yuǎn)大于其他兩個(gè)方向的尺寸，所以力學(xué)上屬于桿體。第一篇：錨桿支護(hù)理論錨桿支護(hù)理論錨桿支護(hù)理論研究的目的是弄清楚錨桿、錨索與圍巖之間的相互作用關(guān)系，從而為錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。第一節(jié)錨桿支護(hù)構(gòu)件的作用錨桿支護(hù)由錨桿桿體、托板和螺母、錨固劑、鋼帶及金屬網(wǎng)等構(gòu)件組成，錨桿支護(hù)的作用是由這些構(gòu)件共同完成的。這種構(gòu)件主要可以提供兩方面的作用，一是抗拉，二是抗剪。錨桿的抗拉作用錨桿桿體所能承受的拉斷載荷計(jì)算：式中P—錨桿拉斷載荷，N；d—錨桿直徑，mm； —錨桿鋼材抗拉強(qiáng)度。二、錨桿托板的作用一是通過給螺母施加一定的扭矩使托板壓緊巷道表面，給錨桿提供預(yù)緊力，并使預(yù)緊力擴(kuò)散到錨桿周圍的煤巖體中，從而改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)，抑制圍巖離層、結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)和節(jié)理裂隙的張開，實(shí)現(xiàn)錨桿的主動(dòng)、及時(shí)支護(hù)作用； 二是圍巖變形使載荷作用于托板上，通過托板將載荷傳遞到錨桿桿體，增大錨桿的工作阻力，充分發(fā)揮錨桿控制圍巖變形的作用。托板強(qiáng)度不足、安裝質(zhì)量差、受較大偏載都會(huì)顯著降低錨桿的作用。托板對(duì)全長(zhǎng)錨固錨桿的受力分布有明顯的影響。三、錨固劑的作用錨固劑的作用是將鉆孔孔壁巖石與桿體粘結(jié)在一起，使錨桿發(fā)揮支護(hù)作用。錨固劑的粘結(jié)作用在拉拔作用下，桿體錨固段剪應(yīng)力分布為負(fù)指數(shù)曲線。端部錨固與全長(zhǎng)錨固的區(qū)別對(duì)于端部錨固錨桿，錨固劑的作用在于提供粘結(jié)力，使錨桿能承受一定的拉力。當(dāng)巖層發(fā)生錯(cuò)動(dòng)時(shí)，與桿體共同起抗剪作用，阻止巖層發(fā)生滑動(dòng)。在錨固范圍內(nèi)，任何部位巖層的離層都均勻地分散到整個(gè)桿體的長(zhǎng)度上，導(dǎo)致桿體受力對(duì)圍巖變形和離層不敏感，支護(hù)強(qiáng)度低。這是端部錨固錨桿與全長(zhǎng)錨固錨桿的根本區(qū)別。其作用主要表現(xiàn)在以下3方面：錨桿預(yù)緊力和工作阻力擴(kuò)散作用。均衡錨桿受力，提高整體支護(hù)作用。緊貼巷道表面，提供一定的支護(hù)力，一定程度上改善巷道表面巖層受力狀態(tài)。網(wǎng)不僅能有效控制巷道淺部圍巖的變形和破壞，而且對(duì)深部圍巖也有良好的支護(hù)作用。第二節(jié)錨桿支護(hù)理論錨桿支護(hù)是一種主動(dòng)支護(hù)形式，它是通過錨桿及其輔助構(gòu)件與錨固范圍的圍巖形成錨固結(jié)構(gòu)體，利用錨桿的橫向作用提高錨固范圍巖體的強(qiáng)度參數(shù)，錨桿的軸向作用改變錨固范圍巖體的應(yīng)力狀態(tài)，從而達(dá)到提高巷道穩(wěn)定性的目的。這些理論都是以一定的假說為基礎(chǔ)的，各自從不同的角度、不同的條件闡述錨桿支護(hù)的作用機(jī)理，而且力學(xué)模型簡(jiǎn)單，計(jì)算方法簡(jiǎn)便易懂，適用于不同的圍巖條件，得到了國(guó)內(nèi)外的承認(rèn)和應(yīng)用。懸吊理論錨桿上端錨固在圍巖內(nèi)部較堅(jiān)硬的巖石中，把一層或幾層穩(wěn)定(或不穩(wěn)定)且比較平而薄的直接頂板通過錨桿下端的托板及螺栓，錨固在比較堅(jiān)硬的巖層上，從而起到了懸吊作用。只適用于巷道頂板，不適用于幫、底。當(dāng)跨度較大的軟巖巷道中普氏拱高往往超過錨桿長(zhǎng)度，或頂板軟弱巖層較厚，圍巖破碎區(qū)范圍較大時(shí)，無法將錨桿錨固到上面堅(jiān)硬巖層或者未松動(dòng)巖層上，懸吊理論就不適用了。從以上兩種情況可以看出，減跨理論中的錨桿作用機(jī)理以及適用條件與懸吊理論等同，即需要以穩(wěn)定巖層或穩(wěn)定巖層結(jié)構(gòu)為依托。組合梁理論通過錨桿的軸向作用力將頂板各分層壓緊，以增強(qiáng)各分層間的摩擦作用，并借助錨桿自身的橫向承載能力提高頂板各分層間的抗剪切強(qiáng)度以及層間粘結(jié)程度，使各分層在彎矩作用下發(fā)生整體彎曲變形，呈現(xiàn)出組合梁的彎曲變形特征，從而提高了頂板的抗彎強(qiáng)度。巷道幫、底不能應(yīng)用。對(duì)于平頂巷道的層狀連續(xù)性頂板而言，擠壓加固理論等同于組合梁理論，此時(shí)，錨桿的擠壓加固作用既可使層狀頂板形成組合梁結(jié)構(gòu)，從而提高了其抗彎強(qiáng)度，又可改善巖層的應(yīng)力狀態(tài)，使巖層沿平行于巖層層理方向的抗壓強(qiáng)度得到提高。楔固理論主要是針對(duì)巷道圍巖中的圍巖有時(shí)會(huì)沿其中的弱面滑移而提出的圍巖加固理論。對(duì)此可將錨桿沿與弱面相交的方向布置，并借助錨桿的抗拉、抗剪、抗彎等作用防止圍巖發(fā)生滑動(dòng)甚至脫離巖層而冒落，從而保持巷道圍巖的整體穩(wěn)定性。最大水平應(yīng)力理論巷道圍巖的水平應(yīng)力有時(shí)會(huì)大于垂直應(yīng)力，此時(shí)，巷道頂、底板的穩(wěn)定性主要受水平應(yīng)力的影響；水平應(yīng)力具有明顯的方向性，巷道軸向與最大水平應(yīng)力之間的夾角不同，水平應(yīng)力對(duì)頂、底板穩(wěn)定性的影響程度也會(huì)有所差異：①與最大水平應(yīng)力方向平行的巷道受其影響最小，頂、底板穩(wěn)定性最好；②與最大水平應(yīng)力方向成銳角的巷道的頂、底板變形破壞偏向巷道的某一幫； ③與最大水平應(yīng)力方向垂直的巷道受其影響最大，頂、底板穩(wěn)定性最差。在這種作用下，錨桿的作用應(yīng)當(dāng)是在頂板變形的早期階段提高其穩(wěn)定性，以控制頂板后期變形的嚴(yán)重程度。同時(shí)，應(yīng)充分重視垂直應(yīng)力對(duì)兩幫的影響：頂板錨固后，兩幫垂直應(yīng)力集中區(qū)更靠近巷幫表面，控制兩幫破壞，防止頂板有效跨度超過頂板錨桿的有效支護(hù)范圍，對(duì)圍巖穩(wěn)定極為重要。認(rèn)為在矩形巷道圍巖中，錨桿除了可以發(fā)揮懸吊作用以外，形成組合拱是其主要的支護(hù)作用，即破裂頂板在錨桿錨固力作用下可以形成具有一定強(qiáng)度和厚度的錨固層，隨著頂板的下沉變形，錨固層將達(dá)到新的平衡狀態(tài)，形成壓力拱或稱之為裂隙體梁式的平衡結(jié)構(gòu)。巷道錨桿支護(hù)的實(shí)質(zhì)是錨桿和錨固區(qū)域巖體相互作用，并形成統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)；錨桿支護(hù)可以提高錨固體強(qiáng)度破壞前、后的力學(xué)參數(shù)，改善錨固體的力學(xué)性能；錨桿作用可以提高圍巖各狀態(tài)下的強(qiáng)度值，使巷道圍巖強(qiáng)度得到強(qiáng)化。錨桿桁架支護(hù)理論 出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，人們通過對(duì)其支護(hù)機(jī)理的研究認(rèn)為桁架錨桿的作用原理屬于擠壓加固一類，錨桿桁架對(duì)巷道圍巖的加固作用主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：①改變巷道頂板的應(yīng)力狀態(tài)。當(dāng)巷道開挖在層狀巖體中時(shí)，頂板的破壞和變形可以用“巖梁”理論來分析，它的穩(wěn)定性取決于裂隙體梁的成拱作用； ③提高頂板裂隙體梁拱座處的抗滑動(dòng)性能。桁架預(yù)緊力引起的主動(dòng)作用將與拱座處的水平推力疊加，增大了該危險(xiǎn)部位巖石或不連續(xù)面的摩擦阻力，從而提高頂板裂隙體梁在拱座處的剪切強(qiáng)度。其主要內(nèi)容包括：①煤巷軟弱頂板巖層在礦山壓力作用下經(jīng)歷壓縮變形的過程；②錨固巖層沒有整體達(dá)到塑性破壞之前，頂板巖層仍可視為巖梁；③錨固巖層整體進(jìn)入破壞階段后，巖層已經(jīng)不是一個(gè)連續(xù)體；④錨固支架是否具有較大的承載能力和變形能力，取決于頂板巖層的力學(xué)性質(zhì)和錨桿的成拱作用大小；⑤錨固支架形成錨固平衡拱的關(guān)鍵是通過錨桿的作用保持錨固巖層的整體性。認(rèn)為軟巖巷道圍巖的破裂范圍及變形量都很大，傳統(tǒng)的剛性支護(hù)難以適應(yīng)，而單純的錨桿支護(hù)或組合錨桿支護(hù)欲使破裂巖體處于擠緊狀態(tài)，從而形成平衡拱也難以實(shí)現(xiàn)。這種支護(hù)方式的提出極大地拓寬了錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用范圍。在錨固區(qū)內(nèi)形成剛度較大的預(yù)應(yīng)力承載結(jié)構(gòu)，阻止錨固區(qū)外巖層產(chǎn)生離層，同時(shí)改變圍巖深部的應(yīng)力分布狀態(tài)。錨桿支護(hù)系統(tǒng)的剛度十分重要，錨桿預(yù)緊力及其擴(kuò)散起著決定性作用。單根錨索預(yù)緊力的作用范圍是很有限的，必須通過托板、剛度和金屬網(wǎng)等構(gòu)件將錨桿預(yù)緊力擴(kuò)散到離錨桿更遠(yuǎn)的圍巖中。護(hù)表構(gòu)件在預(yù)應(yīng)力支護(hù)系統(tǒng)中發(fā)揮極其重要的作用。支護(hù)系統(tǒng)剛度小于臨界支護(hù)剛度，圍巖將長(zhǎng)期處于變形和不穩(wěn)定狀態(tài)；相反，支護(hù)系統(tǒng)的剛度達(dá)到或超過臨界支護(hù)剛度，圍巖變形得到有效抑制，巷道處于長(zhǎng)期穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)錨桿預(yù)緊力達(dá)到一定數(shù)值后，可以有效控制圍巖變形和離層，而且錨桿受力變化不大。第二篇：錨桿支護(hù)管理制度錨桿支護(hù)管理制度錨桿支護(hù)作業(yè)必須嚴(yán)格按掘進(jìn)工作面作業(yè)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行施工。支護(hù)材料的選擇必須有明確的計(jì)算依據(jù)并符合產(chǎn)品的檢驗(yàn)及使用要求。并由分管安全的副礦長(zhǎng)組織實(shí)施。特殊地點(diǎn)采用特殊支護(hù)及加強(qiáng)支護(hù)措施時(shí)，其支護(hù)范圍延伸至巷道正常段起點(diǎn)5米以上。嚴(yán)禁使用過期、硬結(jié)、破裂等變質(zhì)失效的錨固劑。為了保證錨桿角度，掘進(jìn)工作面推廣使用液壓、風(fēng)動(dòng)錨桿錨索鉆機(jī)。錨桿、錨索的安裝優(yōu)先選用風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)漲拉機(jī)具。采用錨桿（錨索）支護(hù)巷道，必須每50米預(yù)留一根錨桿、錨索進(jìn)行一次錨桿（錨索）破壞式可錨性試驗(yàn)，具體試驗(yàn)辦法由田占年、劉先裕安排制定。當(dāng)少放或錯(cuò)放樹脂錨固劑，以致不能過到設(shè)計(jì)的錨固長(zhǎng)度時(shí)，按事故追查處理。1井下運(yùn)輸、存放樹脂錨固劑應(yīng)