1、锚杆的悬吊作用
悬吊作用是指用锚杆将软弱的直接顶板吊挂在其上的坚固老顶之 上。如图1所示，或者是用锚杆将因巷道开挖而引起松动的岩块连接 在松动区外的完整坚固岩石上，使松动岩块不至冒落。
锚杆的悬吊作用
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2、锚杆的组合梁理论
利用锚杆的拉力将层状岩层组合起来形成组合梁结构进行支护， 这就是锚杆组合梁作用。组合梁作用的本质在于通过锚杆的预拉应力 将原视为叠合梁的岩层挤紧，增大岩层间的摩擦力；同时，锚杆本身 也提供一定的抗剪能力，阻止其层间错动。锚杆把数层薄的岩层组合 成类似钾钉加固的组合梁，这时被锚固的岩层便可看成组合梁，全部 锚固层能保持同步变形，顶板岩层抗弯刚度得以大大提髙。
锚杆的组合作用
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3、锚杆锲固作用
是指在围岩中存在一组或多组不同产状的不连续面的情况下，由 于锚杆穿过这些不连续面，防止或减少了围岩沿不连续面的移动。如 图3o
6 b 锚杆的楔固作用
6 rcos a + 6bsin a
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6b
锚杆的楔固作用
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4、挤压加固拱作用
形成以锚杆头和紧固端为顶点的锥形体压缩区。如将锚杆沿拱形 巷道周边按一定间距径向排列，在预应力作用下，每根锚杆周围形成 的锥形体压缩区彼此重叠联结，在围岩中形成一连续压缩带。它不仅 能保持自身的稳定，而且能承受地压，组织上部围岩的松动和变形。
显然，对锚杆施加预紧力是形成加固拱的前提。
锚杆的挤压加固拱
锚杆的挤压加固拱
H
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5、锚杆的减跨作用
如果把不稳定的顶板岩层看成是支撑在两帮的叠合梁，由于可视 悬吊在老顶上的锚杆为支点，安设了锚杆就相当于在该处打了点柱增 加了支点而减少了顶板的跨度，从而降低了顶板岩层的弯曲应力和挠 度，维持了顶板与岩石的稳定性，使岩石不易变形和破坏。这就是锚 杆的“减跨”作用，它实际上来源于锚杆的悬吊作用。
上述几种锚杆支护作用并非是孤立存在的，实际上是相互补充的 综合作用，只不过在不同地质条件下，某种支护作用占的地位不同而 已。
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二、锚杆支护作用机理分析
巷道开掘以后，由于受掘进工作面迎头及两帮的支撑，顶板下沉 和
变形很小。此时安装锚杆，其主要作用是控制顶板浅部岩层的离层、 滑动。锚杆安装越及时，预应力越大，则锚固围岩层的整体刚度越高, 岩层处于压缩状态，岩层间不发生离层和弯曲变形等有害变形，岩层 的完整性和整体强度得到保持。
相反，如果锚杆没有预应力，则只有当岩层产生一定变形时锚杆 才有载荷，显然不能控制在这以前顶板岩层的离层和错动，导致顶板 从浅部向深部逐渐离层、破坏，失去完整性与稳定性。预应力太小也 不能起到有效约束顶板离层的作用。如果锚杆安装不及时，较大围的 岩层已产生离层、滑动，岩层承载能力丧失很大，再打锚杆，支护效 果效果会受到明显影响。综上所述，提出锚杆支护机理的要点为：
(1) 锚杆支护主要作用在于控制锚固区围岩的离层、滑动、裂隙 开、新裂纹产生等扩容变形与破坏，尽量使围岩处于受压状态，抑制 围岩弯曲变形、拉伸与剪切破坏的出现，最大限度地保持锚固区围岩 的完整性，提高锚固区围岩的整体强度和稳定性。
(2) 在锚固区形成刚度较大的次生承载结构，阻止锚固区外岩层 产生离层，同时改善围岩深部的应力分布状态。
(3) 为了实现上述支护效果，锚杆支护系统的刚度十分重要，特 别是锚杆预应力起着决定性作用。根据巷道围岩条件确定合理的锚杆 预应力是支护设计的关键。当然，较高的预应力要求锚杆具有较髙的
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强度。
(4) 锚杆预应力的大小对支护效果非常重要，锚杆预应力的扩散 同
样重要。单根锚杆预应力的作用围是很有限的，必须通过托板、钢 带和金属网等构件将锚杆预应力扩散到离锚杆更远的围岩中。特别是 对于巷
道表面，即使施加很小的支护力，也会明显抑制围岩的变形与 破坏，保持顶板的完整。因此，钢带、金属网等护表构件在预应力支 护系统中发挥重要的作用。
(5) 鉴于锚杆支护的上述作用，锚杆支护应尽量一次支护就能 有效控制围岩变形与破坏，避免二次支护和巷道维修。
三、锚索支护作用机理分析
锚索作为锚杆的一种，从加固拱理论上讲，它能使更大直径的巷 道围岩成为一个整体，使其具有更强的承载能力；从悬吊理论上讲， 它更有把握围岩悬吊于稳定的老顶中，确保巷道支护的可靠性。
锚索与锚杆相比，具有锚固深度大、可施加较大的预紧力等诸多 优点，是困难巷道工程支护加固不可缺少的重要手段。锚索的作用主 要有两方面：其一是将锚杆支护形成的次生承载结构与深部围岩相 连，提高次生承载结构的稳定性，同时充分调动深部围岩的承载能力， 使更大围的岩体共同承载；其二是锚索施加较大的预紧力，可挤紧和 压密岩层中的层理、节理裂隙等不连续面，增加不连续面之间的抗剪 力，从而提髙围岩的整体强度。
20mm的等强螺纹钢锚杆的锚固力130KN,抗拉载荷156KN；锚
索①15. 24mm的锚索锚固力不低于200KN,最低抗断载荷为260KN。 所以，锚索无论从锚固力及材料的破断力上讲，都远远优于螺纹钢锚 杆。
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四、锚杆支护技术管理规定 第3条锚杆的锚固方式
1、 端 锚：树脂锚固段长度&350mmo 2、 加长锚：树脂锚固段长度&700mmo
3、 全 锚：树脂锚固段长度鼻锚深的80%； 水泥锚固段长度为锚深的100%。
一般情况下应采用加长锚；III〜V类煤巷顶板和深部全岩巷道严 禁使用端锚。
6、锚杆布置一般要沿巷道轴线方向的岩面上成菱形排列。锚杆 间排距一般在600〜1200mmo要在作业规程中明确规定。顶板靠巷道 两帮的锚杆，必须向巷道两帮倾斜，锚固端距各自邻近帮距离不小于
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0. 5m并与钢带连接；巷道两帮眉角锚杆距顶板不大于400mm,倾斜角 度根据顶板倾角调整，保证锚固端在顶板岩石中；巷道两帮最下一排 锚杆距巷道底板不大于300mm(回采顺槽起底掘进，煤层底板为坚硬 岩石时，最下一排锚杆锚至煤层底板岩石，距巷道底板不大于600mm), 并向下倾斜，与水平线呈10°〜30°夹角，锚固端位于底板岩石中。 肩角锚杆一般比正常使用锚杆长200mmo
第8条煤巷锚杆支护质量监测和检查验收
1201南综掘机存放銅室断面图
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说明:1. S堀=ll・2m；S净=9.3応 2、 采用\"W\"钢带(4200X250X 5mm)配菱形网、＜b20XL2500mm全燃纹钢穿强锚 杆支护顶板：两柄采川G2OXL25OOmm全螺纹钢零强锚杆配7钢带及菱形网支 护。 3、 锚杆搏距为0.S米。 4、 正常施匸时毎隔2. lm在巷道顶板備上帮 200mm施工1根锚索.锚索打在两顶板钢带中间.
严禁打在顶板钢带上。锚索距迎头报大不超过30米。
1、煤巷锚杆支护质量监测 ⑴锚杆锚固力检测
①锚杆必须按规定做拉力实验。在井下做锚固力实验时，必须有 安
全措施。试验数量，巷道每成巷30-50m或每300根（含300根以 下）抽样一组（5根）进行检查。②巷道的锚索每20根抽检2根，锚 索锚固力用拉油缸进行检测。巷道交岔点和山同室的锚索视其支护状况 确定是否需要检测，由分管矿长或分管副总确定。③锚固力合格条件: 被检查所有锚杆均应符合要求。其中有1根不合格，继续抽样检查， 若再不符合要求，由矿分管矿长组织分析锚杆质量不合格原因，并釆 取补充加强支护措施进行处理。④拉拔试验后，应及时重新拧紧螺 母；如果锚杆失效应及时补打锚杆。
⑵螺纹钢锚杆扭矩检测
对当班新打锚杆和迎头10米围锚杆，必须进行扭矩检测。每小 班抽样一组（5个）做螺母扭矩的检验，使用扭矩扳手，每个螺母拧 紧力矩应不小于400N・m,埋深大于600米的深部巷道锚杆预紧力《 5TO如果其中一个扭矩不合格，将扭矩不足的螺母重新拧紧；有2个 以上不合格，应将所有螺母重新拧紧一遍，螺母还应每月检查一次， 对松动的螺母要拧紧。使用新型锚杆时，扭矩及初锚力符合设计要求。
⑶螺纹钢锚杆检测
每月随机抽样一组（5根）锚杆送检，一组不合格再抽样一组； 若再不合格，分析原因，并按规定对有关责任单位和人员进行处罚。 （4）锚杆安装质量检查
①螺纹钢锚杆外露长度符合规定。锚索外露长度不大于200mm。 ②锚杆角度：巷道各部位锚杆角度要符合设计要求。
⑸锚固剂安装位置监测
①每条锚杆安装时，在未上托盘之前，必须进行锚固剂位置检查, 并填写在班质量检查记录中。②矿旬检、月检时也必须对锚固剂位
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置进行抽查。每次抽查不少于5根。
2、检查验收有关规定
⑴锚杆安装班次、人员要有明显标记，并记录于工程档案中。⑵ 工
区实行班验收制度，矿实行旬检查、月验收制度。检查验收结果纳 入巷道工程档案管理，进行巷道工程质量和巷道保修制考核。⑶锚 杆支护巷道须配齐20或30吨锚杆拉力计，并根据所使锚杆种类配齐 拉杆。同时，还应根据锚杆直径，配齐锚杆扭矩搬手。⑷煤巷锚杆 支护巷道顶、帮基本支护形式、锚杆类型、锚杆直径、锚杆长度、锚 固力、锚固形式等要符合附表1要求，否则该巷道工程质量视为不合 格。（5）凡因无质量标准化检查工具造成锚固力、锚杆扭矩无法检查的， 锚固力和锚杆安设质量视为不合格。⑹使用不合格锚杆支护材料的巷 道工程，其巷道工程质量视为不合格。⑺分管矿长、副总及专业管 理人员必须按规定对锚杆锚固力等进行抽测，并填表备查。
第三节锚喷支护
第9条锚喷支护设计 1、 锚喷支护形式有四种：
⑴锚喷支护；⑵锚网喷支护；⑶喷锚喷、锚网喷支护；⑷喷锚 梁喷、锚网喷支护。
2、 锚喷支护适用围：
⑴锚喷支护适用于服务年限5年以下石灰岩、砂岩等坚硬完整岩 层巷道。⑵锚网喷支护适用于服务年限5年以下稳定及较稳定岩层 巷道。⑶锚喷二次支护（高强锚杆一次支护）适用于服务年限5年以 上，埋深600米以上的开拓、准备巷道支护。⑷喷锚梁喷、锚网喷支 护适用于处于松软、破碎带或应力集中区的二次锚网喷巷道支护。
3、 锚喷支护主要参数选择
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⑴锚杆设计锚固力
服务年限5年以下一般巷道，设计锚固力不低于70KN； 服务年限5年以下主要巷道，设计锚固力不低于1OOKN； 服务年限5年以上主要巷道，设计锚固力不低于130KNo
⑵锚杆长度不低于1.6m。喷锚喷、锚网喷支护巷道要实行加长 锚
或全锚。
⑶喷射混凝土强度
服务年限5年以上的锚喷巷道，喷射混凝土强度应为C18以上； 服务年限5年以下的应为C13以上。特殊地点的锚喷巷道，喷射混凝 土强度必须在C18以上。（利用自然粒专利技术喷射混凝土强度不小 于此规定）。
⑷喷射混凝土厚度。
服务年限5年以上的主要巷道，喷栓厚度一般不大于150毫米， 5年以下的不大于120毫米，一般巷道不大于100毫米。
第10条喷浆材料的技术要求
1、 水泥：喷射栓所用水泥质量要符合标准要求，每批岀厂要有 合格证，过期失效水泥禁止使用，水泥标号不低于425”。
2、 砂子：采用河砂作配料，下井前要过筛，颗粒粗细要均匀，含 泥量按重量计算不大于3%。
3、 石子：采用瓜子石作骨料，颗粒直径为5〜10mm。
4、 速凝剂：质量符合标准要求，每批有出厂合格证，过期失效 速凝剂禁止使用，其配比为水泥重量的2〜4%。
5、 喷射混凝土配比：喷射砂浆的配比一般为1： 2；喷射栓配比 一般为 1： 2： 2o
6、 利用电厂粉煤灰喷浆时：
⑴粉煤灰组成：炉底灰80%,烟道灰20%o
⑵质量要求：粉煤灰严格按要求掺匀，不得有超过10mm的颗粒
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和脏杂物，其含泥量不得超过3%。
井筒中心线土轨道\\ 09CU00 〔冷\\ ; 寸 H击线0JJ 轨闸水平 /150 O J 400X400
⑶配比。初喷：水泥：粉煤灰：石子=1： 2： 1. 5；复喷：水泥:
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粉煤灰：石子=1: 2： 2O
⑷速凝剂用量为水泥用量的2〜4%。 ⑸水灰比为0.4〜0.5。 7、利用自然粒喷浆时：
(1)自然粒：煤歼石自燃形成的具有粒特性的产物称为自燃氧化的 煤歼石粒。经过锤式破碎机破碎，粒度＜15mmo
⑵配比。自燃氧化的煤歼石混合料：水泥=4： 1。 ⑶速凝剂用量为水泥用量的2〜4%。 ⑷水灰比为0. 4〜0. 65o
第11条锚喷支护工艺要求及有关规定
1、 采用锚喷支护巷道必须按光爆要求施工，确保眼痕率不少于 50%,超挖尺寸不大于150mm,欠挖不超过质量标准规定。
2、 锚喷二次支护工艺要求
⑴初期支护。釆用初喷作临时支护。初喷厚度不小于30mm,初 凝20分钟
后进行打、安锚杆及扒装。锚杆间排距一般为1.0〜1.6m。
⑵一次支护。按作业规程规定的距离和喷浆厚度完成第一次喷浆 支护。第一次支护必须进行拉线喷浆，在拱顶、拱肩、拱基处拉线， 不少于5条，使巷道成形光滑、平整、无急角。一次喷浆厚度达不到 要求，严禁进行二次支护。在一次喷浆支护时，要将里层锚杆栓铁丝 引出喷层之外，作为布置外层锚杆的标志，并用作二次支护时栓金属 网。
⑶二次支护。一般在距迎头50〜100米围进行(具体距离由各矿 根据巷道矿压显现规律在作业规程中规定)二次支护的锚杆要按里层 锚杆所留标志五花布置。安装二次锚杆时用托盘把网压紧，并用预留 的铁丝栓网。网与网之间每隔200mm扭接一处，然后喷浆盖网。二次 喷浆厚度为20〜40mm,要起到防锈作用。
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⑷两帮最下边的一排锚杆，距底板距离不大于200mm,必须呈 10〜30°打入。
⑸两帮喷浆必须有＜t：100min的基础（设计有水沟一侧除外）。 ⑹永久水沟的施工
①迎头掘进时，应把水沟一并打眼放炮带出。②在一次支护段， 要把水沟荒断面掘出。③永久水沟施工要在二次支护后进行。靠巷帮 一侧必须补打一排锚杆，金属网要压入最下一排锚杆，然后浇注水沟 混凝土。
3、 高强锚杆锚喷一次支护工艺要求
⑴初期支护。釆用初喷作临时支护。初喷厚度不小于30mm,初 凝20分钟后进行打、安锚杆及扒装。锚杆支护参数设计在规程中明 确规定。
⑵锚网支护。按作业规程规定的锚杆支护参数跟迎头进行一次锚 网支护。
（3）喷浆。一般在距迎头50〜100米围进行（具体距离由各矿根据 巷道矿压显现规律在作业规程中规定），喷浆厚度达到规程设计要求。
4、 釆用人工上料喷射机喷射混凝土、砂浆时，必须采用潮料， 并使用除尘机对上料口、余气口除尘。
5、 对松软、破碎岩层或应力集中区锚喷巷道要预先存放备用棚 料，其具体规格、型号、数量和存放地点在作业规程中明确规定。
第12条锚喷支护巷道工程质量监测及质量验收规定
1、 锚杆锚固力监测按煤巷锚杆支护锚固力监测有关规定执行。 2、 喷射混凝土强度检测
⑴喷射混凝土巷道对喷体应做厚度和强度检查，并有检查和实验 记录。
⑵检测方法。釆用点荷载试验法。用混凝土取样钻机在已喷好的 经28天
养护的巷道中，直接钻取直径30mm,长度大于直径1. 1倍的
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混凝土芯样，用点荷载仪测试其点荷载强度，然后确定混凝土强度。 ⑶
喷射混凝土芯样数量应符合下表中的规定。
表七喷射混凝土试块芯样数量
序号 工程分类 二遲量 检查点数 1 服务年限5年以上巷 道 服务年限5年以下巷 每30米及以下 不少于1 1. 每个检查点取於芯样5 个，取样要均匀分布。 2. 芯样要在养护28天的每50米及以下 不少于1 巷 道喷体上钻取。 2 道 3 啊室 1000m以上 33. 材料或配合比变更时应 不少于5 另行取样。 ⑷喷射混凝土强度质量评判:
①根据5个测点强度值，计算算术平均值，作为该巷道混凝土强 度代表值；②当这5个测点强度中的最大值或最小值与中间值之差, 超过中间值的15%时，其强度不应作为评定的依据。③巷道工程喷 射混凝土强度合格的条件。喷射混凝土抗压强度平均值不低于标准 值；检测点喷射混凝土抗压强度中的最小值不低于标准值的85%时, 其喷射殓强度为合格。
3、 锚喷支护巷道的检查验收程序及检查制度与煤巷锚杆支护巷 道相同。
4、 服务年限5年以上，埋深600米以上主要巷道，不按规定进 行喷锚喷、锚网喷支护的，工程质量视为不合格。
第四节锚索加固支护
第13条锚索的适用条件。
1、 当III、IV、V类煤层巷道或深部主要巷道采用锚杆支护不能 有效阻止顶板下沉、两帮移近等巷道变形时。V类煤层巷道顶板使用 直径17. 8mm及以上的锚索。
2、 大断面恫室和跨度大于6米交岔点，V类煤层巷道顶板使用 直径17. 8mm及以上的注浆锚索。
第14条锚索支护方式及支护参数的确定
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1、 煤层巷道直接顶比较完整时、拱型锚喷巷道、大断面恫室及 交岔点加固，应采用点式锚索支护；当巷道直接顶裂隙比较发育且上 部为复合顶时，宜釆用锚索行架支护。
2、 锚索参数的确定原则：
⑴最小锚固长度。水泥(砂)浆锚固^3. 5m,树脂锚固21.5m。 ⑵锚索长度。顶板锚索长度围为5. 5〜10. 5m,两帮锚索长度围 为3〜5m。
(3)锚索间、排距：SWL/2 (L—锚索孔长度，单位m, S—锚索 间排距，单位(D)。
⑷锚索锚固力。预应力锚索单根设计锚固力应大于200KNo 第15条锚索支护材料
1、 矿用锚索钢绞线、索具和其它附件应符合中华人民国煤炭行 业标准MT/T 942-2005要求，并应按规定申办索具及整套锚索的国家 回标志。
2、 锚索：一般选用高强度、低松驰(II级)粘结式1X7钢绞线, 其技术参数如下：
⑴直径：15.24mm,每米重量：1. 102kg/m,级别：270K ,强 度：1860N/mm 截面积：140. OOnun2,延伸率：23.5%,最低破断负荷260KN, 执行标准：ASTMA416-90G
⑵直径：17.8mm,每米重量：1.5kg/m,级别：270K ,强 度：1860N/mm2 截面积：191.00nun2,延伸率：23.5%,最低破断负荷353KN, 执行标准：ASTMA416-90G
⑶直径：31〜35mm,由注浆嘴、预应力锚头、9根4) 7価钢丝、支撑骨架、注浆管、搅拌头等部分组成，破断 载荷600KN,预应力250KNo
2
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（4）1X7结构钢绞线的尺寸及允许偏差、每米参考质量应符合表 十的规定，外形见右图：
3、 锚固剂：选用中速树脂锚固剂，全长锚固时可配用慢速锚固 剂
或水泥（砂）浆。
4、 托盘：宜选用钢制蝶形托盘，规格尺寸不小于230nimX230imn（方 形）或4）230nim（圆形）；若选用平板托盘，托盘中心孔径比钢绞线公称 直径大2-4mmo托盘强度要与锚索强度相匹配，托盘承载力应不小于 锚索设计承载力的1.5倍。
第16条 服务年限10年以上锚索，采用树脂锚固剂时，锚孔必 须注满砂浆防锈或采用防腐锚索。采用425号普通硅酸盐水泥，注纯 水泥浆，水灰比根据围岩条件调配，一般为1: 0. 45-1 o注浆压力 0. 5-1兆帕。如钻孔漏浆，需反复注浆，每次注浆间隔约6小时， 也可隔天注浆。
第17条锚索施工管理
1、 锚索施工人员必须熟悉锚杆打眼机的操作维修，要掌握锚索 设计的技术参数和安装要求。
2、 钢较线旋向应与搅拌工具旋转方向相反；树脂锚固剂凝固1 小时后进行拉和顶紧上托盘工作。
3、 锚索安装后必须对锚固剂位置进行检查。
4、 锚索拉预紧力应控制在80—100KN,锚索安装48小时后，如 发现预紧力下降，必须及时补拉。拉时如发现锚固不合格，必须补打 合格的锚索。
5、 建立锚索施工管理档案，对逐条锚索进行编号，把施工人员、 验收人员记录在档。
第18条对于接近或达到顶板离层临界值，有冒顶危险的区域必 须及时进行隔离，挂危险牌，严禁人员进入，自安全区由外向里及时 采取合理可靠的加固措施。
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第19条合理安排生产接续，尽量缩短回采巷道的服务年限，减 少巷道变形时间及破坏程度。
第20条 本规自下发之日起执行，与本规有抵触的以本规为
准。
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