锚杆失效原因分析及其控制

锚杆失效原因分析及其控制

【摘要】随着锚杆支护已被煤矿掘巷广泛应用，在发挥锚杆支护技术众多优点的同时，这种支护在实际过程中也存在着一些问题，如在选择支护理论方式的确定，锚杆材质、长度、间排距、地质条件、爆破方法，施工质量等锚杆失效几方面原因进行分析，得出合理确定锚杆参数，合理匹配锚固剂及杆体直径之间的尺寸，确定锚固力，是控制锚杆失效的几个途径。

【关键词】锚杆长度；锚杆间排距；锚固力；失效

0.引言

巷道支护是煤矿生产的基础，是生产、运输、通风、安全的根本保障，锚杆支护是经历了多次改革而得到科学认证的控制围岩有效的支护方式，并得到广泛应用和发展，但在锚杆支护的实际应用中，在发挥锚杆支护技术众多优点的同时，也存在需要解决的问题，以杏花煤矿东采区中部层施工的30#左四下巷采用螺纹钢树脂锚杆支护，在回采期间出现巷道变形严重，出现锚杆体被拉断，出现巷道顶板开裂，两帮片帮严重均是巷道失稳的结果，而产生巷道失稳的重要原因是失效锚杆的存在，其表现形式为杆体拉断，托盘失效，粘接破坏，锚杆失效，局部围岩破坏造成的锚空失效等。

下面结合煤层巷道支护状况分析失效锚杆产生的原因和降低锚杆失效的几点办法。

1.地质概况

东采区可采煤层28#、30#，现开采深度-740米，其煤层顶底板岩性较稳定。

2.锚杆失效的原因及分析

2.1锚杆失效的原因

（1）锚杆支护参数设计不合理。

（2）地质条件因素的影响。

（3）巷道开掘方式（即爆破）的影响。

（4）支护材质。

（5）施工工艺中的人为因素的影响

2.2分析原因

锚杆边坡防护施工及其流程

锚杆边坡防护施工及其流程 边坡支护是指为保证边坡及其环境的安全，对边坡采取的支挡、加固与防护措施。 常用的支护结构型式有：重力式挡墙、扶壁式挡墙、悬臂式支护、板肋式或格构式锚杆挡墙支护、排桩式锚杆挡墙支护、锚喷支护、坡率法。 锚杆施工 锚杆支护是指在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式。 用金属件、木件、聚合物件或其他材料制成杆柱，打入地表岩体或硐室周围岩体预先钻好的孔中，利用其头部、杆体的特殊构造和尾部托板（亦可不用），或依赖于黏结作用将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果、组合梁效果、补强效果，以达到支护的目的。 具有成本低、支护效果好、操作简便、使用灵活、占用施工净空少等优点。 施工流程 1、边坡开挖 锚杆支护应按设计规定分层、分段开挖，做到随时来挖，随时支护，随时喷混凝土，在完成上层作业面的喷射混凝土以前，不得进行下一层土的开挖。 当用机械进行开挖时，严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动或挡土结构的破坏。为防止边坡土体发生塌陷，对于易塌的土体可采用以下措施： a)对修整后的边壁立即喷上一层薄的砂浆或混凝土，待凝结后再进行钻孔； b) 在作业面上先安装钢筋网片喷射混凝土面层后，再进行钻孔并设置土钉； c) 在水平方向分小段间隔开挖； d) 先将开挖的边壁作成斜坡，待钻孔并设置土钉后再清坡； e) 开挖时沿开挖面垂直击入钢筋和钢管或注浆加固土体。 2、钻孔与锚杆制作

1）钢管一端压扁，打入土体容易 2）压密注浆孔，藏在倒刺下面，为以后注浆准备 3）打入锚杆，专用机具使用 4）锚杆打入到位 5）焊接固定钢筋 6）锚杆与钢筋网片焊接细部 7）空气压缩机加压送石料 8）加入水泥细石料斗喷压机 9）大管送砂小管送水到头混合 3、注浆 1）注浆管在使用前应检查有无破裂和堵塞，接口处要牢固，防止注浆压力加大时开裂跑浆；注浆管应随锚杆同时插入，在灌浆过程中看见孔口出浆时再封闭孔口。 2）注浆前要用水引路、润湿输浆管道；灌浆后要及时清洗输浆管道、灌浆设备；灌浆后自然养护不少于7d。 4、喷射混凝土 1）在喷射混凝土前，面层内的钢筋网片牢固固定在边坡壁上并符合规定的保护层层厚的要求。 钢筋网片可用插入土中的钢筋固定，在混凝土喷射时应不出现移动。 2）钢筋网片焊接而成，网格允许偏差为10mm；钢筋网片铺设时每边的塔接长度不小于一个网格的边长。 5、成品保护 1）锚杆的非锚固段及锚头部分应及时作防腐处理。 2）成孔后及时安插锚杆，立即注浆，防止塌孔。 3）锚杆施工应合理安排施工顺序，夜间作业应有足够的照明设施，防止砂浆配合比不准确。 锚杆类型

锚杆支护安全规范

编号：SM-ZD-94342 锚杆支护安全规范 Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly. 编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________ 本文档下载后可任意修改

锚杆支护安全规范 简介：该制度资料适用于公司或组织通过程序化、标准化的流程约定，达成上下级或不 同的人员之间形成统一的行动方针，从而协调行动，增强主动性，减少盲目性，使工作 有条不紊地进行。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 1．在支护前和支护过程中要敲帮问顶，及时摘除危岩悬矸。 （1）应由两名有经验的人员担任这项工作，一人敲帮问顶，一人观察顶板和退路。敲帮问顶人员应站在安全地点，观察人应站在找顶人的侧后面，并保证退路畅通。 （2）敲帮问顶应从有完好支护的地点开始，由外向里，先顶部后两帮依次进行，敲帮问顶范围内严禁其他人员进入。 （3）用长把工具敲帮问顶时，应防止煤矸顺杆而下伤人。 （4）顶帮遇到大块断裂煤矸或煤矸离层时。应首先设置临时支护，保证安全后，再顺着裂隙、层理敲帮问顶，不得强挖硬刨。 2．严禁空顶作业，临时支护要紧跟工作面，其支护形式、规格、数量、使用方法必需在作业规程中规定。放炮前最大空顶距不大于锚杆排距，放炮后最大空顶距不大于锚杆排距＋循环进度。

防止顶板锚杆、锚索破断技术措施(标准版)

防止顶板锚杆、锚索破断技术 措施(标准版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0403

防止顶板锚杆、锚索破断技术措施(标准 版) 一、断锚杆、锚索原因分析 1、巷道掘进期间，顶板的淋水对锚杆、锚索产生了一定的腐蚀。到工作面回采时，由于受到采动影响，巷道压力增大，煤层部分离层严重，当煤层与岩石顶板之间产生错位时，将使锚杆、锚索受到的剪切力明显增大，造成锚杆、锚索承受较大拉应力被剪切破断。 2、由于顶板岩层不平或锚杆、锚索的施工角度不合理造成在张拉过程中托盘不能垂直锚杆、锚索张拉，导致锚杆、锚索与托盘形成角度，在顶板压力较大时，顶部岩体发生位移，使托盘和锚杆、锚索角度增加，造成托盘对其施加了剪切力，导致其破断。 二、断锚杆、锚索防护措施 1、对于人员流动比较大的锚网索巷道，及巷道内人行道顶板下

沉严重地段顶板所有锚杆头、锚索头采用8#电镀锌丝在顶板网片上绑扎牢固、拧紧。 2、对于综采工作面上下端头顶板锚（杆）索外露部分全部采用8#铁丝绑扎到顶部金属网上。 3、井下现有的工钢梁锚索支护，发现有一头断开且没有补打锚索之前，必须用双股8#电镀锌丝将工钢梁在顶板网片上绑扎牢固。 4、施工锚杆、锚索时，要严格把关，保证施工质量，同时在张拉前，必须将托盘与顶板紧贴住，如顶板不平时要将顶板找平，使托盘在张拉后与锚杆、锚索基本垂直，避免受到托盘的剪切应力，保证使用强度。 5、加大巡检力度。各施工区队所辖巷道，由单位跟班队长或技术人员负责对锚网索支护巷道进行不定期检查，发现断锚杆、锚索及时汇报区队值班队长进行二次补强。 XXX图文设计 本文档文字均可以自由修改

flac3d 中(cable SEL)锚杆单元的12个属性

Each cableSEL possesses the following 12 properties: (1) density mass density, ρ(optional— needed if dynamic mode or gravity is active) [M/L3] (2) emod Young’s modulus, E [F/L2] (3) gr_coh grout cohesive strength (force) per unit length, c g [F/L] (4) gr_fric grout friction angle, φg [degrees] (5) gr_k grout stiffness per unit length, k g [F/L2] (6) gr_per grout exposed perimeter, p g [L] (7) slide large-strain sliding flag (default: off) (8) slide tol large-strain sliding tolerance (9) thexp thermal-expansion coefficient, αt [1/T] (optional— used for thermal analysis) (10) xcarea cross-sectional area, A [L2] (11) ycomp compressive yield strength (force), F c [F] (12) ytens tensile yield strength (force), F t [F]

锚杆施工专项方案

百塘千渠项目xxx标 锚 杆 专 项 施 工 方 案 编制： 审核： 审批：

目录 一、工程简介 (1) 二、编制依据 (1) 三、施工布置 (1) 3.1施工材料运输设备布置 (1) 3.2 风、水、电布置 (2) 四、钢筋锚固施工 (2) 4.1 施工项目安排 (2) 4.2 钢管脚手架搭设 (3) 4.3 锚杆施工 (14) 4.4钢筋网片施工 (15) 五、锚固施工进度计划 (15) 5.1施工进度控制要点 (15) 六、安全文明施工 (16) 6.1 安全工作目标 (16) 6.2安全管理体系 (16) 6.3安全检查制度 (16) 七、锚杆施工资源配置 (17) 7.1 锚杆施工机械设备 (17) 7.2 锚固支护人力资源配置 (18)

一、工程简介 本工程位于xxx渡镇寨上村寨上屯，鹿寨县位于广西东北部，人口48万。处桂中盆地东北，地形以平地丘陵为主，自东北向西南倾斜，水源为山塘。溢流坝高度为14.2米，采用?20钢筋（HRB335）锚固，锚固深度1.5m(极限值0.7m)，间距1*1m。 二、编制依据 a、设计图 b、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 c、建筑施工高处作业安全技术规范 d、建筑施工安全检查标准 e、建筑结构荷载规范 三、施工布置 3.1施工材料运输设备布置 我单位进场后进行实地踏勘，施工场地平整，交通方便，使用的材料及设备可直接用货车运输至现场，如需吊装的设备也可使用吊车吊装。

3.2 风、水、电布置 3.2.1 施工供风 在坝体两岸下游各布置20m3/min空压机1台形成大坝锚杆造孔供风站，敷设φ100钢管接入喷混凝土工作面，再用高压橡胶管接到砼喷浆机或锚杆造孔处，形成坝体边坡喷锚砼及锚杆造孔供风系统。 3.2.2 施工供水 在坝肩适当位置用铁板焊制10m3的蓄水池，施工供水采用高压水泵直接从山塘里抽到坝肩蓄水池里，再用胶管接至各用水施工作业面。 3.2.3 施工供电 (1)线路架设 变压器配电柜至喷锚、钻孔渣等施工作业区采用绝缘橡胶铝线架空敷设，在作业区配置带有漏电保护器的配电箱，从配电箱接出采用绝缘橡胶电缆连接架空敷设。 (2)施工照明 施工作业点用“碘钨灯”照明，照明度满足现场施工的要求。 四、钢筋锚固施工 4.1 施工项目安排 原始混凝土凿毛处理→钢筋锚固施工→钢筋网片绑扎→防渗面板砼浇筑→伸缩缝处理。（不改变原始标高） 4.1.1 施工项目 锚固施工项目主要有： （1）操作架体搭设。 （2）混凝土凿毛处理。

锚杆支护原理

锚杆支护 一、锚杆支护原理 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

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铆钉加固的组合梁，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高。 锚杆的组合作用

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3。 锚杆的楔固作用 p бb p 锚杆的楔固作用 -б p (бb p

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。

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。

锚杆施工工艺及方法

锚杆施工工艺及方法 1.1.1概述 本工程锚杆采用直径2０ｍｍ、22mm、２5mm三级钢筋,长度为9 m、12 m、15m,其中自由段长度为4 m、６m、９m。锚杆锚固段直径为13０ｍm,锚杆间距为2000ｍm,按区段分层施工。锚杆锁定在冠梁及腰梁上,排距为2400mｍ、27０0ｍm。锚杆成孔采用导管跟进成孔注浆,孔径1５0mm,采用二次注浆工艺。锚杆入射倾斜角为2５°,锚杆定位架每2m布置一个。 1.1.2工艺流程 1.1.3施工准备

锚杆施工共投入４台钻机进行成孔，在搅拌桩成型后开挖第一层土方至冠梁底,锚杆在具备施工条件后进行钻孔及二次注浆等施工。北段与南段基本同时开始钻孔施工,分别投入两台钻机,１区、2区、3区、6区施工计完成后待4区、5区土方挖至冠梁底后移机继续该段锚杆施工。 锚杆注浆施工完成后进行冠梁（腰梁)钢筋、模板、砼施工,待锚杆与冠梁(腰梁)强度达到设计要求后进行张拉锁定。 本基坑支护工程支护、止水工程按照总包单位施工部署进行分区段施工，区段先后施工顺序以总包单位施工指令为准。 1.1.4施工方法 本工程在支护桩施工完成后插入第一道锚杆成孔、注浆得工作,然后施工桩腰梁，待砼强度等级达到设计要求后再进行锚杆张拉锁定;下一道锚杆则待每层土方开挖至各层锚杆下３０0mm后，逐层插入施工,具体施工方法如下: (1）场地平整 每层土方开挖至各层锚杆下300mm后，并对锚杆工作面进行人工场地平整，以满足锚杆机与套管钻机得需要。 (2）确定孔位 施工前用全站仪与经纬仪测定锚杆施工得控制点,埋石标记,经过复测验线合格后,用钢尺与测线实地布设孔位,并用红油漆做好标记,一孔一记。 （3)钻机就位

支护冠梁锚杆等

3、冠梁 ⑴、工艺流程： 定位放线→槽位开挖平整→支设模板→钢筋笼加工安装→浇筑混凝土→养护→模板拆除 ⑵、工序安排 各单元微型桩施工一段后即可进行清槽施工冠梁，其中基坑西北侧需要在自来水管以下分段施工，分段宽度以减少自来水管的变形为宜，暂定3m一段，一段打完混凝土后进行支撑，再打下一段。 ⑶、微型桩凿桩头 上部浆体凿除，清出工字钢，以便支模浇注冠梁混凝土。 ⑷、钢筋工程、混凝土工程、模板工程为标准施工工艺，在这里不予细述。其中根据预定锚拉位置预埋Φ150PVC管，以便锚杆施工。 4、锚杆施工 ⑴、锚孔定位 锚孔竖向准确定位，再锚杆入射位置水平标识一道直线作为入射位置标准，水平方向锚孔可根据实际情况左右移动，施工前准确定位，确保施工时不破坏管线。 ⑵、钻机就位 锚杆钻机采用锚杆机，开挖工作平台到位后，锚杆机就位调整前后距离，调整角度至设计要求。 ⑶、注浆设备安装就位 设置高压注浆泵站于基坑西侧，采用搅拌机搅拌水泥浆，确保流动性，严格过滤，减少堵管现象，注浆泵做好冷水降温措施，管路顺

冠梁方向敷设固定，接头部位与设备或临近构件用铁丝固定牢固，以免鼓管伤人。 ⑷、钻孔施工 钻进前严格复核孔位及钻孔倾角，要求钻进底座严格水平，钻孔倾角符合设计要求，钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚索长度的3％。锚索（杆）施工严格按设计图纸进行施工，若在钻进过程中遇不明障碍物，应立即汇报，接到指令后再施工。 土层采用螺旋钻钻进，钻杆直径127mm。处于岩石地层的锚杆，成孔采用潜孔钻机，钻头直径100mm，利用空压机潜孔锤将岩石冲击成粉末吹出成孔。 ⑸、锚杆制作 钢铰线或土钉钢筋须有出厂检验证明并经复验合格后使用，若有锈蚀使用前要除锈。 锚杆下料长度：锚杆下料长度为锚杆自由段、锚固段及外露长度之和，外露长度须满足台座、腰梁及张拉作业要求，外露长度定为1.1m，误差±100mm。 锚固段设定位支架，采用成型六孔位居中隔离架，每2米一个。锚杆自由段及外露采用波纹套管逐根套入，两端扎丝绑扎固定，套管避免破损，破损部位应采用胶带修补。 ⑹、锚杆安设 钻孔完成后拔出钻杆，尽快安插杆体，以防水泥凝固时间过长。插入杆体时应将注浆管与拉杆绑在一起同时插入孔内，距孔底约200mm。

锚杆框格砼防护施工方案

预应力锚杆框架防护工程施工方案 一、工程概况 根据沪蓉西恩利段第一合同段两阶段设计图纸，路基防护工程中的坡面防护主要是生物防护，在生物防护不能满足防护要求时，则根据地质条件及边坡高度等情况采用工程防护与生物防护相结合的综合防护形式。本合同段K203+481-K203+580、K204+317-K204+380、K204+576-K204+783、K206+919-K207+000、K207+495-K207+540以及K208+470-K208+560段高边坡，均采用了预应力锚杆加固。本方案适用于X1合同段预应力锚杆框架施工。 二、施工组织 根据本分项工程的工程特点和工期要求，项目成立锚杆防护工程施工队，负责本合同段预应力锚杆框架施工。施工队行政和技术隶属于相应施工区，总体安排和质量监督服从项目部。施工队配置专职队长、施工技术员和安全员各一名。各施工队机械设备、工具、机具和专业技术工种配置自成系统，独立施工，但不排除应有的协调与配合。 三、施工技术要点 1.预应力锚杆框架施工工艺流程为：清理边坡岩面→搭设工作平台→开凿模槽→钻孔、安 装锚杆→安设格子梁钢筋→浇筑格子梁砼→张拉→注浆→挂网喷播植生； 2.施工时应注重边坡清理,锚杆孔清孔后方可放置锚杆并加压注浆； 3.在孔内砂浆充分凝固后扎网,现浇钢筋砼框格,锚杆端部弯曲与横向联合骨架间逐点绑 扎； 4.要提前下好各类钢筋材料,准备好相应模板,合适的材料及机械要提前进场。 四、施工方案 1.施工放线 在路基施工队开挖边坡后,进行人工修整边坡,测量人员用全站仪进行施工放线,每10米一个点位,按照设计图纸要求,上下、倾斜方向全部用线绳拉好,标出锚杆框架轮廓线，根据交叉点位确定锚杆孔位,然后由人工搭设钢管脚手架。 2、开凿模槽 锚杆框架基槽采用人工配合小型机械开槽，开槽深度应保证框架嵌入边坡岩层38cm，露出12cm。锚杆基槽开挖后，在基底先铺砌2cm厚砂浆调平层，再进行钢筋的制安。 3、机械钻孔与安装锚杆

锚杆支护的安全措施

锚杆支护的安全措施一、施工前的准备工作： 1、施工队按计划准备锚杆、树脂药卷、托板、螺帽、金属网（金属网采用12#元丝加工而成）、临时支护材料等。 二、施工顺序： （1）敲帮问顶→临时支护→打锚眼→锚固。 （2）随掘进头掘进方向由北向南进行。 四、锚杆支护技术措施： 1、锚杆支护

①、锚杆及构件：锚杆用￠18螺纹钢制成，锚杆尾螺纹段长0.05m；金属弧形方托板规格：长×宽×厚=120㎜×120㎜×8㎜；每根锚杆上1颗M16㎜的螺帽。 ②、锚杆支护参数： 锚杆长度：2m/根。树脂药卷规格：长350㎜，直径￠23㎜。 锚固形式：端头锚固，每根锚杆用3卷树脂锚固剂。 锚固力：60KN。 锚杆布置：方形布置。锚杆垂直于巷道轮廓线，锚杆不得布置在岩 缝中。 锚杆间、排距：0.7m，局部较破碎段缩小间、排距为0.6m。

每张金属网规格：长×宽=2.0m×1.0m，金属网网孔规格：100㎜×100㎜。 2、锚杆支护参数验算 ①、锚杆长度 L≥a+b+h=0.4+0.1+1.5=1.4(m) 式中L——锚杆长度； a——锚杆锚入坚固稳定的悬吊岩层深度（一般0.25～0.4m，取0.4m）； b——锚杆外露长度。有托板的≯0.1m； h——被悬吊岩层厚度（分层厚度为1.2m，破层段取1.5m）。

选择锚杆有效长度为2.0m符合要求。 ②、锚杆直径 式中d——锚杆直径，mm； Q——设计锚固力，60KN； Rt——螺纹钢屈服强度，335KN。 选择d=18mm的螺纹钢制作锚杆。

③、锚杆间距：每根锚杆承担岩石的重量小于或等于锚杆锚固力，锚固力小于杆体拉断力。查资料可知，直径￠18mm的螺纹钢屈服强度为335mpa，杆体承载力即为85KN。 式中Q——设计锚固力，60KN； K——安全系数（取2）； H——锚固厚度（h=1.0m）； r——容重（r=24.5KN/m?;）。 设计最大间距0.7m小于理论值0.845m，符合要求。 以上锚杆间距设计也符合按经验公式D≤0.5L=0.5×2.0=1.0m（D——锚杆间距，m；L——锚杆长度，m）确定的锚杆参数。

煤矿预应力锚索破断原因分析及对策

［基金项目］国家自然科学基金(U1261211)；中国煤炭科工集团科技创新基金项目(2013MS010)；天地科技股份有限公司青年创新基金项目（KJ-2015-TDKC-08） ［作者简介］石垚（1990-），男，黑龙江绥化人，在读硕士研究生。 煤矿预应力锚索破断原因分析及对策 石垚1,2，林健1,2，王正胜1,2，杨景贺1,2 (1.天地科技股份有限公司 开采设计事业部,北京100013;2.煤炭科学研究总院 开采设计研究分院,北京100013) 摘 要：针对复杂困难条件下煤矿巷道支护锚索普遍存在的破断问题，通过实验室试验和现场巷道顶板煤岩层变形规律验证了锚索破断的原因并提出了针对性解决措施。研究结果表明，井下锚索破断主要有2种形式：锚索锁具附近破断和锚索中部破断。锚索锁具附近破断的原因主要是锚索工作过程中与巷道岩面垂线夹角过大造成锚索受到拉-弯-剪复合应力作用所致；锚索中部破断主要是由于顶板岩层强烈错动导致锚索在受到较大拉应力情况下受岩层弯曲错动剪切所致。针对锚索的不同破坏形式，建议采取垂直岩面布置锚索、选择延伸率较大和屈强比较低的1×19股锚索、减小锚索长度、增加锚杆锚索预紧力的方法来解决锚索破断问题。 关键词：煤矿巷道；锚索；破断；原因分析；对策 Crack causes analysis and countermeasures on small aperture prestressed anchor cables in coal mine roadway SHI Yao 1,2，LIN Jian 1,2，W ANG Zhengsheng 1,2，YANG Jinghe 1,2 (1. Coal Mining and Designing Department, Tiandi Science and Technology Co. ,Ltd. ,Beijing 100013,China;2. Coal Mining and Designing Branch, China Coal Research Institute, Beijing 100013,China) Abstract: Aiming at the crack problem of the anchor cable under condition of difficult and complicated coal mine roadway, laboratory tests and deformation laws of roadway roof were adopted to prove the crack cause of anchor cable and some solutions were proposed. The results show that the anchor cable has two crack forms, one cracks near the anchor rigging another cracks at the central of cable. The main reason of cracking near the anchor cable rigging is that the combined tension-bend-shear stress caused by the large angle between cable axis and roadway surface normal act on anchor cable. The main reason of cracking at the central of cable is that tension-shear stress caused by roof strata sever dislocation act on anchor cable. To solve different cable crack issues, this paper propose to choose large elongation and yield ratio 1×19 type cable, reduce anchor cable length, increase cable prestress, the anchor cable axis should vertical roadway surface. Key words: coal mine roadway; anchor cable; crack; causes analysis; countermeasure 锚杆锚索支护技术作为煤矿巷道支护的一种主要形式，在国内外煤矿巷道支护得到广泛应用。随着我国煤矿开采深度的增加、开采区域的不断扩展、地质条件的不断复杂化，锚索的使用数量呈逐年剧增趋势，甚至有些巷道采用全锚索支护形式[1-3]。尽管锚索在复杂困难巷道（如高应力巷道、软岩巷道、沿空留巷、小煤柱护巷、受多次动压影响巷道等）支护中发挥了重要作用，甚至在某种程度上成为困难巷道不可或缺的支护方式，但在困难巷道锚索的使用过程中均出现了不同程度的锚索破断问题，造成巷道围岩的急剧变形和破坏，严重的还造成人身伤亡事故。 关于煤矿巷道支护中锚索破断的问题，国内一些学者和工程技术人员也进行了一些研究和探讨。张占春等[4]分析了综放煤巷顶板锚索破断机理，提出适当增大锚索强度、支护密度、施加适当的预紧力及开发延伸率较大的新型高强度锚索来解决锚索破断问题；王强[5]指出顶板淋水、渗水对锚杆锚索支护效果造成了较大的影响，寻找合理的锚索防锈技术，可有效解决锚索破断问题。何炳银[6]指出锚索破断的原因主要为锚索的制造质量存在缺陷、锚索的工作方式不当、顶板离层或断裂使锚索产生剪切破坏，提出通过提高锚索的制造质量、增加锚索的让压性、适当延迟张紧锚索、适当释放顶岩层

锚杆施工方案

隧道锚杆支护施工方案 一、施工准备 1、熟悉图纸及相关规范要求，根据地质及设计图进行注浆配合比设计及试验。 2、根据现场施工组织情况，在施工前将所需材料提前运送至现场，所有进场材料均应经过试验室检验，并满足招投标文件对原材料各项指标的要求。。。。。。。。。。 二、施工方案： 锚杆施工在初喷混凝土后及时进行，并与钢支撑、钢筋网片、喷射混凝土形成承载结构。锚杆钻孔拱部由锚杆机钻孔，其他部位可采用风动凿岩机钻孔。钻孔应圆而直，孔口岩面应整平，并使钻孔方向与岩面垂直；锚杆孔径符合设计要求。所有锚杆都必须安装垫板，当锚杆不垂直岩面时用垫片调整，垫片密贴岩面，锚杆安装后外露长度不超过100mm。 1、锚杆类型及其设置 锚杆：φ25中空注浆锚杆，长度Ⅴ级围岩时为350cm、Ⅳ级围岩时为300cm，施工范围 内梅花型布置，Ⅴ 偏土型、Ⅴ 浅 土型衬砌环向间距为80cm，纵向间距为60cm。Ⅴ型衬砌环向间距 为90cm，纵向间距为70cm。Ⅳ型衬砌环向间距为120cm，纵向间距为120cm。 2、钻孔 采用MQTB-80/2.0 气动支腿式帮锚杆钻机钻孔，按施工图设计布设孔位钻孔。由技术员在岩面用红色的油漆标出锚杆的位置，利用简易台车，锚杆钻机配合人工钻孔，为了保证孔位正确性，先用短钻杆钻孔，再换长钻杆钻孔直到设计孔深。孔眼方向垂直于岩面，钻孔直径至少应大于锚杆直径10mm。 3、安装锚杆 锚杆注浆安装前须先做好材料、机具、脚手平台和场地准备工作，注浆材料使用标号大于325#水泥，粒径小于3mm的砂子、并需过筛，水灰比为0.4～0.45m，砂浆标号C20。钻至设计深度后，清孔、安装锚杆，确认杆体通畅。 4、注浆 a、将止浆塞通过锚杆打入孔口30cm左右。 b、连接锚杆、注浆管、注浆泵。 c、注浆，直至浆液从孔口周围溢出。 d、注浆完成，卸下注浆管和锚杆接头，转入下一孔注浆。 e、注浆工程量计算

锚喷支护工程施工质量控制要点

锚喷支护工程施工质量控制要点 检查验收程序： 岩面整修和安全处理→断面测量→地质编录→欠挖处理（如果有）→随机锚杆支护→施工单位自检→申请基础验收→监理组织基础验收→岩面第一遍素喷（2～3cm）→系统锚杆造孔→施工单位自检→监理验孔→锚杆监理旁站注浆插杆→施工单位自检→监理检查签证→挂网→设置喷混凝土厚度标记→砼面吹扫冲洗→开仓前施工单位自检→监理验收签证→喷混凝土→养护→排水孔造孔→单元工程验收。 （1）隧洞开挖后，原则上围岩应尽快支护，但不同的岩石类别，由于其自稳的时间不同，支护滞后的时间也应有差别。I～II类围岩开挖后，锚喷支护允许滞后开挖作业面一般在7～8个循环；III类围岩开挖后，锚喷支护滞后开挖作业面一般在5～6个循环；IV类围岩支护滞后开挖作业面的距离一般应控制在2～3个循环；V类围岩开挖后一般采用钢拱架作临时支撑后及时进行锚喷支护，并应该尽快安排对钢支撑顶部脱空区进行充填灌浆。 （2）围岩开挖后，除特别紧急情况，支护前必须首先完成岩面地质编录和断面测量工作。 （3）围岩开挖爆破后，根据围岩地质条件的不同，对于局部存在不稳定楔形块体的情况，由监理地质工程师与施工单位共同确定随机锚杆支护方案，并督促施工单位尽快实施。随机锚杆必须针对不利地质结构面组合形成的不稳定块体进行支护，在非紧急情况下，监理地质工程师应以书面形式发出随机锚杆支护通知，明确锚杆孔距、排距、孔深、孔向、锚杆直径等支护参数；在紧急情况下可以在现场口头确定支护参数后先实施，之后再补充书面通知。 （4）正常情况下，锚喷支护应遵循以下施工顺序： 随机锚杆支护→岩面第一遍素喷（2～3cm）→系统锚杆支护→喷混凝土至设计厚度→排水孔造孔。 2.2 地质缺陷处理的施工顺序： 地质缺陷鉴定→确定处理方案→开挖或打锚杆孔→检查签证→回填混凝土或安装锚杆→检查签证。 2.3 重要工序（锚杆安装注浆）施工过程采用旁站监理，其他工序过程采用巡视和平行检查方式监理，前后两个重要工序之间设置质量控制点，实行施工单位自检和监理检查签证（验收）进行质量控制。

锚杆种类

锚杆分类 目前用作支护的锚杆种类很多，按其与被支护体的锚固长度划分，可分为集中锚固类锚杆和全长锚固类锚杆。集中锚固类锚杆是指锚杆装置和杆体只有一部分和锚杆孔壁相接触的锚杆。包括端头锚固、点锚固和局部锚固等；全长锚固类锚杆是指锚固装置或锚杆杆体在全长范围内全部和锚杆孔壁接触的锚杆，包括各种摩擦式锚杆、全长砂浆锚杆、树脂锚杆和水泥锚杆等。 根据锚杆的锚固方式可分为机械式锚固型和黏结锚固型两类。锚固装置或锚杆杆体和孔壁接触，靠摩擦力起锚固作用的锚杆，属于机械锚固型锚杆；锚杆杆体部分或全长利用树脂、砂浆、快硬水泥等胶结材料将锚杆杆体和锚杆孔壁黏结固定在一起，靠粘结力起锚固作用的锚杆属于黏结型锚杆。 用于制作锚杆的材料种类较多，根据锚杆的材质不同，又可将锚杆分为钢丝绳锚杆、普通钢筋锚杆、螺纹钢锚杆、玻璃钢锚杆、木锚杆和竹锚杆等类型。 第一节金属锚杆 金属锚杆根据其锚固形式可分为机械式、管缝式和黏结式三大类。 一、机械式锚杆 机械式锚杆使用最早、结构多样、数量较大的锚杆。机械式锚杆的锚固机构本身是一个统一体，在安装锚杆时，锚固机构主要通过一个楔子系统在钻孔中进行轴向或径向相互错动而紧张在钻孔壁上。锚

固机构通过摩擦连接将锚固力多数传递给岩层。机械式锚杆在安装时，多数产生预紧力。有时，甚至锚固机构必须直接依靠预紧力来固定。 机械式锚杆的优点有：安装迅速，可即时达到承载力，可二次张紧，某些结构的锚杆还可以回收。其缺点是：钻孔中的锚固段较短，在高应力区容易导致岩层破坏和锚固剂松动，锚固力一般偏低，只能适用于中等稳定以上的岩层条件。机械式锚杆又可分为楔缝式锚杆、倒楔式锚杆和账壳式锚杆。 1.楔缝式锚杆 楔缝式锚杆主要由杆体、楔子、垫板和螺母等组成，如1-1所示。杆体直径包括18mm、20mm、22mm、25mm等规格，长度1200—1800mm；楔缝长150—250mm，宽2—3mm;楔子长130—150mm，宽18—25mm，上厚22—25mm，下厚3mm。 1—杆体；2—楔缝；3—丝扣；4—楔子；5—垫板；6—螺母 楔缝式锚杆的特点是：结构简单，设计锚固力为40KN，在中硬岩层中使用时，锚固力在40KN以上，加大锚头时锚固力为60—80KN。

隧道工程施工质量及安全控制要点[全面]

隧道工程施工质量及安全控制要点 1审核方案,检查“三通一平”和各种设备准备情况 重点审核隧道场地布置方案、地方料使用情况、交通运输状况、电力、通讯、供水、进场施工设备和检测设备; 1.1审核重点隧道施工场地总布置图方案 施工场地布置应结合工程规模、工期、地形特点、弃渣场和水源等情况,本着因地制宜、充分利用地形、合理布置、统筹安排的原则进行,并符合下列要求: (1)以洞口作业区为中心布置施工场地.施工场地应事先规划,分期安排,并减少与现有道路交叉和干扰. (2)长隧道洞外应有大型机械设备安装、维修和存放的场地. (3)机械设备、附属车间、加工场应相对集中.仓库应靠近公路,并设有专用线. (4)合理布置大堆材料(砂石料)、施工备品及回收材料堆放场地的位置. (5)生活服务设施应集中布置在宿舍、保健和办公室用房的附近,洞口段为不良地质时,不应在洞顶修建房屋高压水池和其他建筑. (6)运输便道、场区道路和临时排水设施等,应统一规划,做到合理布局、形成网络. (7)危险品库房按有关规定办理. (8)检查开工准备条件,审批开工报告. 1.2对地方料的使用进行审核 (1) 审查进场原材料质量证明文件.建设单位供应的原材料质量证明文件应齐全.施工单位自行采购的原材料,检查采购合同复印件、生产厂家资质证明等. (2) 通过外观检查、见证取样检测或平行检验等方式,按现行“验标”的规定对实物进行检查验收. (3) 检查原材料存放.要求施工单位对原材料进场时间、产地、数量、批次、品种、规格和检验情况分别作出明显标识. 1.3交通运输状况 对重点隧道洞口施工作业区的交通运输状况进行审核,重点审核运输方式、运输道路、运输路线、运输管理及运输设备满足施工需要,最大限度的减少施工中的相互干扰. 1.4电力

长锚杆施工工法

长锚杆施工工法 一、前言 6m长锚杆在国内各种地下工程中较为少见，只在近年来随各种大跨、超大跨地下工程以及高边坡加固工程的增多才应用逐渐广泛。中铁二局在某超大跨地下工程的6m长锚杆施工中，采用液压凿岩台车钻设锚杆孔，并引进双管注浆工艺，加以改进和提高，开发出一套长锚杆的施工工法。采用此工法，能加快长锚杆施工进度，确保工程质量，提高施工效率，对长锚杆工程数量大、要求及时发挥长锚杆支护作用的工程施工极为有效。 二、工法特点 1、锚杆钻孔施工进度较快，锚杆锚安工效高，成本低。 2、采用双管工艺并先固定杆体，实现了有压注浆，有利于保证砂浆的保满度和密实度，确保锚固质量。 3、操作方便，所需施工人员少，工人劳动强度低，且人员技术熟练快，能进行高效率的锚安作业。 三、适用范围 本工法适用于全长粘结型砂浆锚杆，长度4~6m，对于长度小于该范围的锚杆，采用本成果不经济，长于该范围则钻孔难度增加，进度缓慢，也不经济。适用的地质条件为有一定自稳性的Ⅰ~Ⅳ级花岗岩地层及类似硬岩地层，节理裂隙较发育至不发育，受地质构造影响较重至轻微，地下水较发育至不发育。 四、工艺原理 对下倾锚杆采用传统的单管注浆工艺，插入注浆管至孔底，不设排气管，边注浆边抽出注浆管至孔内注浆完成，再插入锚杆固定即可。对上倾或竖直锚杆的锚固，采用双管注浆工艺，实现有压注浆，砂浆在压力作用下，由下而上填满锚杆与锚杆孔壁之间的空隙，同时渗透进围岩的节理裂隙中，加强了锚杆与围岩的摩擦力，同时，锚孔内的空气由排气管内排出，至排气管溢浆时表明孔内已注浆饱满。 五、施工工艺 ㈠工艺流程（见图1） ㈡关键技术 1、锚杆眼成孔技术 采用两臂液压凿岩台车、国产优质φ48mm钻头、国外产φ35mm、长6.1m 优质钻杆进行钻孔。由于钻杆长度比导轨滑架长度长约1.7m，开孔时需小心谨慎，待钻进1.7m后，将导轨滑架向上收缩抵住岩石，再正常钻进。软弱围岩钻孔中存在的主要问题是围岩破碎、钻孔时排碴不畅，导致坍孔、卡钻。针对性的处理措施是：保证钻孔水压及水量，以使其能将钻碎的岩碴排走；出现卡钻后及时退钻，待处理后再钻进；软弱围岩段钻孔后及时清孔、安装和锚固锚杆，以防止锚杆推不进去或推不到底。 2、锚杆锚安技术 对下倾锚杆采用φ16mm钢管作注浆管插入至孔底5～10cm，不设排气管，边注浆边缓慢匀速拔出注浆管至孔内注浆完成，再插入锚杆固定即可。对上倾或竖

锚杆支护规范

为使井下巷道锚杆支护工程的设计施工符合安全适用、经济合理，确保质量要求，特制定本规范。 一、技术参数： 1、锚杆孔距的允许偏差为150mm。 2、锚杆孔轴线与水平面夹角（仰角）大于60°，允许偏差不应大于3%。 3、管缝锚杆钻孔深应比杆体长10-50mm， 4、药卷锚杆钻孔深应比杆体长0-30mm。 5、药卷及管缝锚杆孔直径统一为40mm。 二、施工工艺 1、管缝锚杆：顶板排险→凿锚杆孔→安装锚杆 （1）准备工作：进入工作区域首先敲帮问顶，严格按操作规程清理顶板，确认顶板无浮石安全后进行临时木支护，木支护不少于三根。检查施工机具到位，如凿岩机、管缝锚杆、钻杆（1.0m、1.5m钻杆至少2套）、操作台等。 （2）凿锚杆孔：锚杆凿孔按设计网度0.8m×1m，梅花型布置，根据现有施工巷道锚杆孔可采用“3+2”、“2+1”、“2+2”式。技术员可根据顶板分级、现场实际标记锚杆孔，凿孔采用风动凿岩机湿式打眼，凿孔严格参照技术参数。 （3）安装锚杆：，先吹尽锚杆孔内残留岩屑，杆体装上锚盘。用凿岩机将锚杆打入孔中，管缝锚杆的锚盘必须紧贴岩面。 2、药卷锚杆：顶板排险→凿锚杆眼→装锚固剂→订入锚杆→封口 （1）准备工作：进入工作区域首先敲帮问顶，严格按操作规程清理顶板，确认顶板无浮石安全后进行临时木支护，木支护不少于三根。检查施工机具到位，如凿岩机、Φ18mmⅡ级螺纹钢（长2m，超前支护可为3m）、钻杆（1.0m、 1.5m钻杆至少2套）、操作台等。 （2）凿锚杆孔：锚杆造孔按设计网度0.8m×1m，梅花型布置（根据实际地形可做调整），根据现有施工巷道锚杆孔可采用“3+2”、“2+1”、“2+2”式。可根据顶板分级、现场技术标记凿孔，成孔要求严格参照技术参数。 （3）装锚固剂：干粉锚固剂按说明书使用。灌锚固剂时，先吹干净锚杆孔内残留岩屑，在用撞杆把锚固剂一支支的撞入锚杆孔，直至孔内锚固剂密实充满为止。 （3）安装锚杆：锚固剂充满密实后，用冲击锤把锚杆按设计角度及位置对正，将锚杆击打入孔中，锚杆体外露长度10cm。 三、施工要求： 1、每班必先打设锚杆，尽可能减少顶板空锚时间，在锚杆打设完毕后才能施工作业面。 2、顶板锚杆孔应由外向掘进工作面逐排顺序施工，每排锚杆孔宜由中间向两帮顺序施工，这样可以对巷道中部变化较快的部位及时得到支护， 3、现场应杜绝采用一次性将所有钻孔打好，再一次性安装锚杆的方法施工，要随打眼随安装锚杆。 4、需准备凿孔专用短钻杆各两套，含1m、1.5m钻杆。在受限的作业场地按技术参数先用短钻孔成孔，后逐级加长至指定孔深。 5、锚杆施工时先检查施工材料，不得使用严重锈蚀、变形、弯曲、径缩的锚杆杆体及配套材料；不应使用过期、硬结、破裂等变质失效的锚固剂。 6、当采用树脂药卷时，应严格按树脂药卷说明书上规定的搅拌、等待时间

防止锚索破断技术措施通用版

解决方案编号：YTO-FS-PD689 防止锚索破断技术措施通用版 The Problems, Defects, Requirements, Etc. That Have Been Reflected Or Can Be Expected, And A Solution Proposed T o Solve The Overall Problem Can Ensure The Rapid And Effective Implementation. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards

防止锚索破断技术措施通用版 使用提示：本解决方案文件可用于已经体现出的，或者可以预期的问题、不足、缺陷、需求等等，所提出的一个解决整体问题的方案（建议书、计划表），同时能够确保加以快速有效的执行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 锚杆、锚索支护作为一种经济有效的采准巷道支护方式，在煤矿巷道中已得到广泛应用，但由于煤矿井下地质条件的复杂性和多变性，断锚、断索现象时有发生，对安全生产及人员生命构成威胁。通过分析施工巷道断锚、断索原因，制定相应的安全防范措施如下。 一、工作面煤层情况概述 1212综采工作面位于矿井井田西北部，北采区西翼。采用倾向长壁综合机械化一次性采全高推进。机采高度2.4-2.6m，煤层底板标高1150～1400m，煤层倾角平均12°，煤层结构简单，普氏硬度系数f=2.5～4，煤质较硬。工作面平均煤厚2.39m，走向长183m，倾斜长1760m （初期未采前的可采长度），煤层顶板为稳定的石灰岩层，层厚6.75m ，局部地区有0.8-1.2米厚的泥岩层（伪顶），底板为2.2m厚的深灰色泥岩或炭质泥岩，较硬。 附：1212综采工作面综合柱状图。 二、巷道断面及支护参数设计 1、1212工作面两顺槽均沿煤层掘进，断面形状为矩

锚杆锚固失效因素分析

锚杆锚固失效因素分析: [论文关键词]锚杆支护锚固锚固力失效 [论文摘要]锚杆主要是通过置入围岩内部发挥其支护作用。随着巷道围岩状态不同，锚杆支护也具有不同的作用基理。文章介绍了锚杆支护基理，并对锚杆锚固失效因素进行了分析。 随着矿井支护技术的发展，锚杆支护已经成为井下最为普遍，效果高，操作过程比较容易的一种支护方式，但是这种支护在实际过程中也面临着一些问题，如，不清楚是悬吊作用还是组合梁作用，锚杆长度和锚固长度不够，导致锚杆失效。一根锚杆失效而影响到周围锚杆，进而发生不良连锁反应，三径的不合理选择引起“手套反应”。锚杆承载过程中预应力损失导致锚杆失效。在作业过程中不合理的操作导致锚固失效。 1.锚杆支护的作用基理 锚杆主要是通过置入围岩内部发挥其支护作用，随着巷道围岩状态不同，锚杆支护也具有不同的作用基理，经典的锚杆基理有悬.吊理论、组合梁(拱)理论。现代的支护理论则强调锚杆与围岩共同作用原理，它们共同变形，由于锚杆的刚度远大于周围围岩，从而在锚杆对围岩施加作用时，一方面改善围岩应力状态，另一方面通过对裂隙岩体施加挤压作用，从而提高围岩抗剪，抗压强度、极大地提高了围岩自身承载能力。 巷道开掘后，巷道围岩中应力状态，由原来的三向应力变成二向应力，顶板下位岩层受水平应力作用，岩层容易失稳破坏，锚杆的作用就是在失去一向应力的方向上，给岩层提供一个约束力，来提高岩石强度，使岩层形成能承载的支护结构，锚杆对岩体的加固作用比较复杂，主要体现在: (1)锚杆与岩体组合在一起，提高了岩石的抗变形能力，增强了岩体的整体性。提高了岩体承载作用。 (2)由于锚杆的抗拉作用，当锚杆穿破碎岩石，深入稳定层中，对不稳定岩层起悬吊作用。 (3)由于锚杆抗剪作用对岩层离层产生一定阻碍作用，增强了岩层间摩擦力，阻止岩层相对位移，使各岩层形成组合梁作用。 2.锚杆失效因素分析