b080405 錨桿支護(hù)技術(shù)中一些問題的探討

1、錨桿支護(hù)技術(shù)中一些問題的探討周金城[峰峰集團(tuán)有限公司，河北邯鄲056201]摘要解析了錨桿支護(hù)中容易混淆的概念，針對(duì)支護(hù)參數(shù)認(rèn)識(shí)不清，支護(hù)設(shè)計(jì)不科學(xué)，錨桿制作存在缺陷等方面的問題，通過(guò)理論分析，并現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐和試驗(yàn)室試驗(yàn)，提出了解決問題的觀點(diǎn)及方法。關(guān)鍵詞錨固力拉拔力預(yù)緊力預(yù)緊力矩錨桿的制作和檢測(cè)前言錨桿支護(hù)作為一種有效的采準(zhǔn)巷道支護(hù)方式，由于對(duì)圍巖強(qiáng)度的強(qiáng)化作用，可顯著提高圍巖的穩(wěn)定性，加之成巷速度快、勞動(dòng)強(qiáng)度低、提高巷道斷面利用率、簡(jiǎn)化

2、回采面的端頭維護(hù)工藝，明顯改善作業(yè)環(huán)境和安全生產(chǎn)條件，成為礦井巷道的主要支護(hù)形式，得到了大力推廣應(yīng)用[1]。但在應(yīng)用中存在一些錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1錨固力與錨桿拉拔力1.1定義錨固力指錨桿對(duì)圍巖產(chǎn)生的約束力[24][注13]?？杉?xì)分為錨桿工作時(shí)的錨固力和設(shè)計(jì)錨固力，錨桿工作時(shí)錨固力包括初錨力和正常工作時(shí)的錨固力。通常說(shuō)的錨固力指錨桿正常工作時(shí)的錨固力。錨固力設(shè)計(jì)錨固力工作時(shí)錨固力初錨力正常工作時(shí)錨固力即通常指的錨固力拉拔力

3、也稱抗拉拔力或抗拔力，指阻止錨桿從巖體中拔出的力[24][注13]。拉拔力可分為設(shè)計(jì)拉拔力和檢測(cè)拉拔力。通常說(shuō)的拉拔力指設(shè)計(jì)拉拔力，其值應(yīng)大于錨桿破斷力。檢測(cè)拉拔力用于錨桿施工質(zhì)量檢測(cè)，其值應(yīng)不小于設(shè)計(jì)錨固力。拉拔力檢測(cè)拉拔力(用于錨桿施工質(zhì)量檢測(cè))設(shè)計(jì)拉拔力即通常指的拉拔力1.2錨固力與錨桿拉拔力區(qū)別①錨固力是錨桿對(duì)圍巖產(chǎn)生的約束力，是限制圍巖變形，起支護(hù)作用的力。錨桿拉拔力是錨桿錨固后拉拔實(shí)驗(yàn)時(shí)，所能承受的極限載荷，反映的是桿體、錨

4、固劑、巖石粘結(jié)到一起后，錨桿破斷或失效的最大拉力。②錨固力隨著被支護(hù)圍巖變形、圍巖的膨脹而增大，因此錨固力是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展并不斷變化的力。錨桿拉拔力是一個(gè)固定值，不隨圍巖變形和錨桿受力而改變。如果圍巖不發(fā)生變形且不考慮桿體的松馳效應(yīng)，錨固力等于初錨力。難達(dá)到。所以定性說(shuō)：錨桿預(yù)緊力矩越大越好，以獲得較大的預(yù)緊力。④只有達(dá)到一定的預(yù)緊力后，錨桿才能發(fā)揮主動(dòng)支護(hù)的作用，形成組合梁、組合板結(jié)構(gòu)。隨著新的施工機(jī)具出現(xiàn)，預(yù)緊力將會(huì)逐漸增大，合適的預(yù)

5、緊力范圍為：下限大于支護(hù)的圍巖重量，上限為錨桿屈服強(qiáng)度的70％。⑤現(xiàn)場(chǎng)常見問題：一是預(yù)緊力偏低，甚至為零，發(fā)揮不了錨桿主動(dòng)支護(hù)作用；二是預(yù)緊力大小相差懸殊，造成錨桿受力不均。使用機(jī)械快速安裝工藝，可避免上述問題的發(fā)生。4錨桿設(shè)計(jì)問題錨桿設(shè)計(jì)時(shí)，一般是采用懸吊理論來(lái)計(jì)算錨桿的直徑，這種設(shè)計(jì)理念在礦壓小、圍巖運(yùn)動(dòng)方向與錨桿平行的條件下適用，但在高應(yīng)力、圍巖運(yùn)動(dòng)方向與錨桿方向不一致時(shí)則受到限制。例如，一些高應(yīng)力巷道整修時(shí)發(fā)現(xiàn)，一些錨桿被擠壓變

6、形成為類似汽車搖把“”型，平行于錨桿的觀測(cè)鉆孔發(fā)生錯(cuò)位等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象說(shuō)明，錨桿的受力方向非常復(fù)雜，既有沿錨桿軸向的力，也有與錨桿方向垂直或成一定角度的剪切應(yīng)力，因此選擇錨桿強(qiáng)度時(shí)必須綜合各方面因素，不僅要考慮錨桿拉伸強(qiáng)度，還要考慮剪切強(qiáng)度，特別是高應(yīng)力條件下，如果只考慮錨桿拉伸強(qiáng)度，所選的錨桿直徑必然偏小，強(qiáng)度偏低，造成支護(hù)失敗。根據(jù)多年錨桿支護(hù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和對(duì)錨桿支護(hù)機(jī)理的研究分析，獲得錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)理念為：Ⅰ、Ⅱ類圍巖巷道條件，壓力小時(shí)

7、，應(yīng)用懸吊理論指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工；Ⅲ、Ⅳ類圍巖巷道條件，壓力中等時(shí)，應(yīng)用組合梁、組合拱理論指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工；Ⅴ類圍巖巷道條件，壓力大時(shí)，應(yīng)用圍巖強(qiáng)化理論指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工。5錨桿制作和檢測(cè)中存在的問題5.1錨桿螺紋段強(qiáng)度低標(biāo)準(zhǔn)MT146.22002規(guī)定：錨桿尾部螺紋承載力不低于桿體的屈服強(qiáng)度，桿體延伸率不低于15％。以直徑20mm、長(zhǎng)2200mm錨桿為例，錨桿檢測(cè)數(shù)據(jù)如下表所示：錨桿標(biāo)準(zhǔn)要求與實(shí)際測(cè)試對(duì)比表檢查項(xiàng)目屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度延伸率尾部螺紋承載力桿

8、體破斷力標(biāo)準(zhǔn)≥335MPa≥490MPa≥15％≥125kN—實(shí)測(cè)400MPa600MPa30％130kN188kN從表中可以看出，錨桿各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均符合MT146.22002標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)結(jié)果錨桿各參數(shù)均合格，檢測(cè)結(jié)論“錨桿合格”。但在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，錨桿受力達(dá)到130kN時(shí)，許多錨桿從螺紋處斷裂，此時(shí)圍巖變形量不超過(guò)100mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于錨桿延伸率30％的許可變形量，且錨桿受力遠(yuǎn)小于其破斷力，出現(xiàn)了“合格錨桿”不合格的問題。為什么“合格錨桿