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1、一、锚杆种类,锚杆种类 1.按锚固方式分类 按锚固方式分类，可分为机械式、粘结式及混合式。 机械式锚固锚杆，其锚固装置或杆体与钻孔孔壁接触，靠摩擦力提供锚固力。用锚固装置提供锚固力的机械式锚杆分楔缝式、倒楔式和涨壳式等；靠杆体摩擦提供锚固力的锚杆分为管缝式和水力膨胀式。 黏结式锚固锚杆，其杆体部分或全长采用树脂、水泥等胶结材料，将杆体与钻孔孔壁黏结在一起，以胶结材料的黏结力提供锚固力。黏结式锚固锚杆分为水泥、水泥砂浆、树脂等类型。 混合式锚固锚杆，两种或两种以上的锚固方式混合使用，如涨壳式端部锚固与树脂全长锚固相结合使用，不仅能在锚杆安装后立即施加较大的预紧力，而且可实现全长锚固。,一、锚杆种
2、类,2.按锚固长度分类 按锚固长度分类，可分为端部锚固、全长锚固与加长锚固。 端部锚固锚杆的锚固长度不大于500mm或锚杆钻孔深度的13.各种用锚固装置提供锚固力的机械式锚杆大多属于端部锚固锚杆；圆钢水泥、树脂锚杆也以端部锚固为主。 全长锚固锚杆的锚固长度大小于锚杆钻孔深度的90%。管缝式和水力膨胀式锚杆属于机械式全长锚固锚杆；水泥、水泥砂浆、树脂锚固剂也可实现全长锚固。 加长锚固锚杆的锚固长度介于端部锚固与全长锚固之间。如加长锚固的螺纹钢锚杆，既能保证锚杆锚固力，又能节约一定的锚固材料，得到大量的推广应用。 3.按锚杆杆体种类与材质分类 按锚杆杆体种类与材质分类，如图3-1-1所示。,一、锚
3、杆种类,图1 锚杆杆体分类,一、锚杆种类,按照杆体材质可划分为金属锚杆、非金属锚杆及复合型锚杆。金属杆体锚杆有圆钢锚杆、螺纹钢锚杆、管式锚杆及柔性锚杆；非金属锚杆有木锚杆、竹锚杆及玻璃钢锚杆等，又属于可切割锚杆；复合型锚杆杆体由金属和非金属材料复合而成，如尾部带金属螺纹段的复合玻璃钢锚杆。 按照杆体截面形状可划分为实心杆体与管式杆体。 按照杆体表面形状分为光圆杆体、螺纹杆体及粗糙表面杆体等。 按照锚杆杆体的刚度可划分为刚性锚杆和柔性锚杆。 按照锚杆杆体的强度可划分为低强度锚杆、中等强度锚杆、高强度锚杆和强力锚杆。低强度锚杆主要指圆钢锚杆，屈服强度小于300Mpa；中等强度锚杆屈服强度介于300
4、400MPa，通常采用建筑螺纹钢的材料（20MnSi）制成；高强度锚杆屈服强度介于400600MPa；强力锚杆屈服强度不小于600MPa，拉断载荷在300kN以上。,锚杆支护构件图,锚杆及附件 锚固剂 钢 带 锚 索 网,二、锚杆支护材料,在借鉴国外先进技术的基础上，经过集中攻关，开发出适合我国煤矿巷道的高强度螺纹钢锚杆支护系列材料及配件。通过杆体结构与形状优化，更有利于提高锚杆的锚固效果；通过开发锚杆专用钢材或调质处理，达到高强度和超高强度级别。高强度锚杆成为锚杆支护的主要形式。,二、锚杆支护材料,高强锚杆及附件 杆体几何形状 合理孔径差的条件下，保证杆体能顺利插入钻孔； 有利于提高锚固剂的
5、粘结力与锚固效果； 尽量使杆体各个部位等强度； 杆体尾部有利于施加较大的预应力。 螺纹钢锚杆杆体主要有以下三种形式：普通建筑螺纹钢；右旋全螺纹钢；左旋无纵筋螺纹钢。,二、锚杆支护材料,杆体几何形状 左旋无纵筋螺纹钢。有利于增加锚固剂密实度，提高锚固力；尾部螺纹加工采用合理工艺，保证强度接近和达到杆体强度；尾部滚压成型螺纹，加工精度较高，可施加较大预应力。 左旋无纵筋螺纹钢杆体是基本满足杆体形状设计四准则、较理想的锚杆杆体。,二、锚杆支护材料,杆体尾部结构（杆尾螺纹结构，受力复杂、易破坏） 螺纹部分不仅受拉，而且受剪切、弯曲； 螺纹直径与杆体不等，变径应力集中（23倍）。 为保证螺纹强度接近或等
6、于杆体，可采用以下结构： 滚圆加工后滚丝，减少强度损失； 螺纹段进行调质处理，提高螺纹强度； 墩粗杆体尾部，再加工螺纹，增加螺纹面积； 取消螺纹，制成墩头锚杆，从根本上消除螺纹影响； 细牙全螺纹杆体，螺母直接拧入杆体。,二、锚杆支护材料,螺母 螺母作用:压紧托板给锚杆施加预应力；围岩变形后通过托板传递到杆体，杆体工作阻力增大，控制围岩变形。 要求:承载能力与杆体匹配；螺母结构形状、规格与加工精度有利于给锚杆施加大预应力；有利于锚杆安装。,3、锚杆支护材料,托板 托板的作用：通过螺母施加扭矩，压紧托板给锚杆提供预应力，并使预应力扩散；围岩变形后载荷作用于托板，通过托板将载荷传递到杆体，增大锚杆工
7、作阻力，进而控制围岩变形。 要求：承载能力应与杆体匹配；变形能力，当载荷较大时可压缩，不致脆裂、失效；一定面积，有利于锚杆预应力扩散；调心能力，避免锚杆受偏载而降低支护能力。,3、锚杆支护材料,3、锚杆支护材料,托板分类,3、锚杆支护材料,托板受力,100100mm 150 150mm 200 200mm,不同尺寸托板扩散预应力效果,托板受力分布,减摩垫圈 采用高效减摩副，减少螺母、垫圈和托板之间的摩擦阻力。在螺母与托板之间加金属垫圈和塑料垫圈，可减少摩擦阻力，而且塑料减摩垫圈的材质起着关键作用。,3、锚杆支护材料,树脂锚固剂 对树脂锚固剂的要求：固化后有较高粘结力、较高变性模量；固化快，快速
8、安装，及时施加预应力；固化时间可调，满足加长、全长锚固要求；固化后收缩率低；有利于钻孔中安装和搅拌。 全长锚固树脂锚固剂：采用高聚合度树脂锚固剂专用树脂；低粘度，满足预应力全长锚固；高粘结力、高强度，保证锚固效果。,3、锚杆支护材料,组合构件,3、锚杆支护材料,W型钢带,W钢带：护表面积大，扩散作用范围大；强度、刚度大。钢带较薄，托板压入或压穿钢带，钢带剪切和撕裂。,W型钢护板,M型钢带 强度大，抗弯刚度大，钢材利用率高； 向下截面模量远大于向上。安装易与顶板紧贴；承压控制围岩变形能力强； 翼缘高，抗撕裂性能好。 护顶面积较小。,3、锚杆支护材料,网 网的作用：防止破碎岩块垮落；紧贴表面，提供
9、一定支护力(0.01MPa)；将岩层载荷传递给锚杆；提高深部围岩残余强度，减小破碎范围。,3、锚杆支护材料,可切割锚杆 玻璃钢锚杆以不饱和树脂为基料，以玻璃纤维为增强材料复合而成。 优点：质量小，强度与质量比高；耐腐蚀性；可切割，不损坏采煤机，不会产生火花。 缺点：杆体尾部连接部位承载力低；杆体承受扭矩小，易扭断，不能施加较大预应力；杆体延伸率低，巷帮变形较大很容易破断。,3、锚杆支护材料,玻璃钢锚杆,玻璃钢锚杆（德国）,3、锚杆支护材料,锚索 索体材料：精轧螺纹钢筋、高强度钢丝和钢绞线； 锚固材料：水泥浆、树脂及水泥浆树脂联合锚固； 锚固长度：端部锚固和全长锚固。 索体数量：单体锚索和锚索束。 预应力：预应力与非预应力锚索。 索体结构形式：普通锚索与鸟笼式锚索。 钻孔直径：小孔径(28-33mm)和大孔径锚索(50mm以上),3、锚杆支护材料,小孔径树脂锚固锚索 原锚索直径小，钻孔不匹配；破断力小，延伸率低，预应力低。 大直径、大延伸率、高吨位强力锚索。 加大索体直径，最大28.6mm。大幅提高破断力。 新19根钢丝代替7根，结构合理，提高锚索延伸率。,原17结构,新119结构,3、锚杆支护材料,3、锚杆支护材料,锚索拱形托板配调心球垫,强力锚索,