范宇+黃曉波

摘 要：錨桿支護作用理論是相互補充的綜合作用，并不是獨立于其他理論而存在的。錨桿支護作用對不同的地質(zhì)條件是由不同的支護機理起主導作用的。在礦井實際應用中，進行錨桿支護要先考慮到應力場情況，并在現(xiàn)場拉拔試驗中采取科學、合理的支護方案，這樣才能確保安全生產(chǎn)。

關鍵詞：錨桿支護；理論；原巖應力；圍巖狀態(tài)

中圖分類號：TD353+.6 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0035-02

關于錨桿支護作用機理，目前在學術領域中有很多種觀點，比如組合梁作用、懸吊作用、加固作用等都是得到廣泛認可并且有堅實理論支撐的觀點。圍巖狀態(tài)和利用錨桿桿體受力是受到較多認可的理論依據(jù)，利用這些依據(jù)可以合理解釋錨桿支護的作用機理。因此，如果要判定上述幾種經(jīng)典理論，那么首先要對錨桿受拉力和圍巖狀態(tài)這兩個前提進行客觀的分析。以下對幾種應用較為廣泛的理論作簡要的分析。

1 重點理論分析

1.1 懸吊理論

懸吊理論是于1952—1962年提出的，該理論認為錨桿的作用就是將直接頂板懸吊在堅硬巖層上。這一理論出現(xiàn)較早，只有在滿足特定的前提條件下才能發(fā)揮其作用。

如果要在堅硬巖層上進行錨桿的固定，需要避開圍巖有較大范圍的破碎區(qū)，頂板中沒有堅硬、穩(wěn)定的巖層，頂板有較厚的軟弱巖層等這些情況。

如果在錨桿支護時選用懸吊理論，那么需要事先關注幾個重要參數(shù)，即錨固力、錨桿長度、原巖容重和拉拔強度。

實踐證明，即使巷道未提供穩(wěn)固巖層這一條件，錨桿也可以進行支護工作。比如對全煤巷道來說，在煤層中固定錨桿進行支護也可以達到支護的效果。這個例子同時也說明懸掛理論存在一定的局限性。

1.2 組合梁理論

組合梁理論即存在無懸吊理論或有懸吊理論的條件下，頂板錨桿的作用。組合梁理論體現(xiàn)在各個巖層之間解除的壓力可以通過錨桿的錨固力來提供。同時，巖層與巖層之間的抗剪剛度會得到增加，使巖層間不易發(fā)生水平錯動現(xiàn)象。對機構巖層，可以通過這個作用錨固為一個整體的組合巖梁。在實際生產(chǎn)過程中，組合梁理論也可以解釋為加密錨固，可以保持原巖的穩(wěn)定性，即利用原巖應力和強度適當?shù)慕饘倬W(wǎng)相互作用，適用于破碎巖層。對一些特殊情況，比如，經(jīng)長時間使用的巷道工作面、易風化巖層等，這些都可以采用聯(lián)合噴砼支護的解決方法。

此觀點在提出時相當具有影響力，但在實際工程運用中，極少選用這一觀點進行理論指導，資料也較少。該理論的缺陷在于組合梁難以計算其承載系數(shù)，并且很難確定錨桿在組合梁承載當中的作用。此外，組合梁理論無法處理梁的抗彎強度問題。

1.3 組合拱理論

對錨桿支護的作用機理，組合拱理論給予其很好的詮釋，但是組合拱理論忽略了圍巖支護的相互作用。在具體分析時，復合支護結(jié)構的整體最大支護力是由各個支護結(jié)構的最大支護力累加得到的，計算沒有做到貼近實際數(shù)值，也沒有對被加固巖體進行分析。但是在實際運行中，組合拱理論數(shù)據(jù)還是值得參考的。

1.4 最大水應力理論

最大水應力有以下特點：當巷道與最大水平應力呈平行狀態(tài)時，極少受水平應力的作用，底板和頂部有著很好的穩(wěn)定性；兩者呈銳角時，底板與頂部發(fā)生變形，其變形產(chǎn)生的破壞方向指向巷道；兩者垂直時，底板與頂部極其不穩(wěn)定。錨桿最大水平應力如圖1所示。

2 錨桿支護機理理論問題分析

2.1 錨桿的實效性

錨桿桿體在力學上被歸類為桿件，其長度方向尺寸最大。桿體主要提供抗拉、抗剪作用，且抗彎、抗壓能力小。

2.2 判定錨桿支護作用機理

錨桿支護機理之所以沒有確定的理論，主要是因為圍巖狀態(tài)不確定。圍巖松動圈支護理論是依照厚度值的大小來確定錨桿支護機理的。當圍巖為彈性狀態(tài)時，可以達到自穩(wěn)的狀態(tài)，不需要進行支護；當圍巖圈處在松動圈狀態(tài)下，最佳選擇方案為懸吊理論，并且由該理論提供的錨桿支護參數(shù)最為合理；當松動厚度達到1.5 m時，圍巖呈現(xiàn)軟巖支護形態(tài)，適合選用組合拱理論，通過錨桿應力，可以對松動后的圍巖進行強行恢復，然后進行支護工作。懸吊理論同樣適用于大松動圈圍巖的情況，但是，懸吊理論不能為大松動圈提供切實可行的參數(shù)支持。因此，錨桿支護還無法僅用一種理論提供全面的理論支持。在進行支護前，要實地考察研究，根據(jù)圍巖實際狀態(tài)，選擇最合適的理論。

3 結(jié)束語

到目前為止，錨桿支護理論并沒有一個確定的學術結(jié)論。本文提到的集中錨桿支護機理都是建立在科學、合理的假說之上，并結(jié)合實際數(shù)據(jù)以及計算，總結(jié)得到的理論。以上理論都屬于主動支護，它們的適用范圍各不相同，所研究的錨桿支護作用機理側(cè)重點也不同。在礦井開采中，需要根據(jù)實際情況，選擇合適的理論作為其技術支撐，這樣可以規(guī)避集中應力，節(jié)約成本。但是，在實際情況中，如果原巖應力高出實際應力2.5倍時，就要采取被動支護方式；如果原巖應力只比實際應力大一點時，可以適當增加錨索支護。

錨桿支護作用理論在國內(nèi)外都受到較高的認可，目前已被廣泛應用，促進了礦井的科學、可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]何滿朝.中國煤礦錨桿支護理論與實踐[M].北京：科學出版社，2012.

〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：錨桿支護作用理論是相互補充的綜合作用，并不是獨立于其他理論而存在的。錨桿支護作用對不同的地質(zhì)條件是由不同的支護機理起主導作用的。在礦井實際應用中，進行錨桿支護要先考慮到應力場情況，并在現(xiàn)場拉拔試驗中采取科學、合理的支護方案，這樣才能確保安全生產(chǎn)。

關鍵詞：錨桿支護；理論；原巖應力；圍巖狀態(tài)

中圖分類號：TD353+.6 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0035-02

關于錨桿支護作用機理，目前在學術領域中有很多種觀點，比如組合梁作用、懸吊作用、加固作用等都是得到廣泛認可并且有堅實理論支撐的觀點。圍巖狀態(tài)和利用錨桿桿體受力是受到較多認可的理論依據(jù)，利用這些依據(jù)可以合理解釋錨桿支護的作用機理。因此，如果要判定上述幾種經(jīng)典理論，那么首先要對錨桿受拉力和圍巖狀態(tài)這兩個前提進行客觀的分析。以下對幾種應用較為廣泛的理論作簡要的分析。

1 重點理論分析

1.1 懸吊理論

懸吊理論是于1952—1962年提出的，該理論認為錨桿的作用就是將直接頂板懸吊在堅硬巖層上。這一理論出現(xiàn)較早，只有在滿足特定的前提條件下才能發(fā)揮其作用。

如果要在堅硬巖層上進行錨桿的固定，需要避開圍巖有較大范圍的破碎區(qū)，頂板中沒有堅硬、穩(wěn)定的巖層，頂板有較厚的軟弱巖層等這些情況。

如果在錨桿支護時選用懸吊理論，那么需要事先關注幾個重要參數(shù)，即錨固力、錨桿長度、原巖容重和拉拔強度。

實踐證明，即使巷道未提供穩(wěn)固巖層這一條件，錨桿也可以進行支護工作。比如對全煤巷道來說，在煤層中固定錨桿進行支護也可以達到支護的效果。這個例子同時也說明懸掛理論存在一定的局限性。

1.2 組合梁理論

組合梁理論即存在無懸吊理論或有懸吊理論的條件下，頂板錨桿的作用。組合梁理論體現(xiàn)在各個巖層之間解除的壓力可以通過錨桿的錨固力來提供。同時，巖層與巖層之間的抗剪剛度會得到增加，使巖層間不易發(fā)生水平錯動現(xiàn)象。對機構巖層，可以通過這個作用錨固為一個整體的組合巖梁。在實際生產(chǎn)過程中，組合梁理論也可以解釋為加密錨固，可以保持原巖的穩(wěn)定性，即利用原巖應力和強度適當?shù)慕饘倬W(wǎng)相互作用，適用于破碎巖層。對一些特殊情況，比如，經(jīng)長時間使用的巷道工作面、易風化巖層等，這些都可以采用聯(lián)合噴砼支護的解決方法。

此觀點在提出時相當具有影響力，但在實際工程運用中，極少選用這一觀點進行理論指導，資料也較少。該理論的缺陷在于組合梁難以計算其承載系數(shù)，并且很難確定錨桿在組合梁承載當中的作用。此外，組合梁理論無法處理梁的抗彎強度問題。

1.3 組合拱理論

對錨桿支護的作用機理，組合拱理論給予其很好的詮釋，但是組合拱理論忽略了圍巖支護的相互作用。在具體分析時，復合支護結(jié)構的整體最大支護力是由各個支護結(jié)構的最大支護力累加得到的，計算沒有做到貼近實際數(shù)值，也沒有對被加固巖體進行分析。但是在實際運行中，組合拱理論數(shù)據(jù)還是值得參考的。

1.4 最大水應力理論

最大水應力有以下特點：當巷道與最大水平應力呈平行狀態(tài)時，極少受水平應力的作用，底板和頂部有著很好的穩(wěn)定性；兩者呈銳角時，底板與頂部發(fā)生變形，其變形產(chǎn)生的破壞方向指向巷道；兩者垂直時，底板與頂部極其不穩(wěn)定。錨桿最大水平應力如圖1所示。

2 錨桿支護機理理論問題分析

2.1 錨桿的實效性

錨桿桿體在力學上被歸類為桿件，其長度方向尺寸最大。桿體主要提供抗拉、抗剪作用，且抗彎、抗壓能力小。

2.2 判定錨桿支護作用機理

錨桿支護機理之所以沒有確定的理論，主要是因為圍巖狀態(tài)不確定。圍巖松動圈支護理論是依照厚度值的大小來確定錨桿支護機理的。當圍巖為彈性狀態(tài)時，可以達到自穩(wěn)的狀態(tài)，不需要進行支護；當圍巖圈處在松動圈狀態(tài)下，最佳選擇方案為懸吊理論，并且由該理論提供的錨桿支護參數(shù)最為合理；當松動厚度達到1.5 m時，圍巖呈現(xiàn)軟巖支護形態(tài)，適合選用組合拱理論，通過錨桿應力，可以對松動后的圍巖進行強行恢復，然后進行支護工作。懸吊理論同樣適用于大松動圈圍巖的情況，但是，懸吊理論不能為大松動圈提供切實可行的參數(shù)支持。因此，錨桿支護還無法僅用一種理論提供全面的理論支持。在進行支護前，要實地考察研究，根據(jù)圍巖實際狀態(tài)，選擇最合適的理論。

3 結(jié)束語

到目前為止，錨桿支護理論并沒有一個確定的學術結(jié)論。本文提到的集中錨桿支護機理都是建立在科學、合理的假說之上，并結(jié)合實際數(shù)據(jù)以及計算，總結(jié)得到的理論。以上理論都屬于主動支護，它們的適用范圍各不相同，所研究的錨桿支護作用機理側(cè)重點也不同。在礦井開采中，需要根據(jù)實際情況，選擇合適的理論作為其技術支撐，這樣可以規(guī)避集中應力，節(jié)約成本。但是，在實際情況中，如果原巖應力高出實際應力2.5倍時，就要采取被動支護方式；如果原巖應力只比實際應力大一點時，可以適當增加錨索支護。

錨桿支護作用理論在國內(nèi)外都受到較高的認可，目前已被廣泛應用，促進了礦井的科學、可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]何滿朝.中國煤礦錨桿支護理論與實踐[M].北京：科學出版社，2012.

〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：錨桿支護作用理論是相互補充的綜合作用，并不是獨立于其他理論而存在的。錨桿支護作用對不同的地質(zhì)條件是由不同的支護機理起主導作用的。在礦井實際應用中，進行錨桿支護要先考慮到應力場情況，并在現(xiàn)場拉拔試驗中采取科學、合理的支護方案，這樣才能確保安全生產(chǎn)。

關鍵詞：錨桿支護；理論；原巖應力；圍巖狀態(tài)

中圖分類號：TD353+.6 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0035-02

關于錨桿支護作用機理，目前在學術領域中有很多種觀點，比如組合梁作用、懸吊作用、加固作用等都是得到廣泛認可并且有堅實理論支撐的觀點。圍巖狀態(tài)和利用錨桿桿體受力是受到較多認可的理論依據(jù)，利用這些依據(jù)可以合理解釋錨桿支護的作用機理。因此，如果要判定上述幾種經(jīng)典理論，那么首先要對錨桿受拉力和圍巖狀態(tài)這兩個前提進行客觀的分析。以下對幾種應用較為廣泛的理論作簡要的分析。

1 重點理論分析

1.1 懸吊理論

懸吊理論是于1952—1962年提出的，該理論認為錨桿的作用就是將直接頂板懸吊在堅硬巖層上。這一理論出現(xiàn)較早，只有在滿足特定的前提條件下才能發(fā)揮其作用。

如果要在堅硬巖層上進行錨桿的固定，需要避開圍巖有較大范圍的破碎區(qū)，頂板中沒有堅硬、穩(wěn)定的巖層，頂板有較厚的軟弱巖層等這些情況。

如果在錨桿支護時選用懸吊理論，那么需要事先關注幾個重要參數(shù)，即錨固力、錨桿長度、原巖容重和拉拔強度。

實踐證明，即使巷道未提供穩(wěn)固巖層這一條件，錨桿也可以進行支護工作。比如對全煤巷道來說，在煤層中固定錨桿進行支護也可以達到支護的效果。這個例子同時也說明懸掛理論存在一定的局限性。

1.2 組合梁理論

組合梁理論即存在無懸吊理論或有懸吊理論的條件下，頂板錨桿的作用。組合梁理論體現(xiàn)在各個巖層之間解除的壓力可以通過錨桿的錨固力來提供。同時，巖層與巖層之間的抗剪剛度會得到增加，使巖層間不易發(fā)生水平錯動現(xiàn)象。對機構巖層，可以通過這個作用錨固為一個整體的組合巖梁。在實際生產(chǎn)過程中，組合梁理論也可以解釋為加密錨固，可以保持原巖的穩(wěn)定性，即利用原巖應力和強度適當?shù)慕饘倬W(wǎng)相互作用，適用于破碎巖層。對一些特殊情況，比如，經(jīng)長時間使用的巷道工作面、易風化巖層等，這些都可以采用聯(lián)合噴砼支護的解決方法。

此觀點在提出時相當具有影響力，但在實際工程運用中，極少選用這一觀點進行理論指導，資料也較少。該理論的缺陷在于組合梁難以計算其承載系數(shù)，并且很難確定錨桿在組合梁承載當中的作用。此外，組合梁理論無法處理梁的抗彎強度問題。

1.3 組合拱理論

對錨桿支護的作用機理，組合拱理論給予其很好的詮釋，但是組合拱理論忽略了圍巖支護的相互作用。在具體分析時，復合支護結(jié)構的整體最大支護力是由各個支護結(jié)構的最大支護力累加得到的，計算沒有做到貼近實際數(shù)值，也沒有對被加固巖體進行分析。但是在實際運行中，組合拱理論數(shù)據(jù)還是值得參考的。

1.4 最大水應力理論

最大水應力有以下特點：當巷道與最大水平應力呈平行狀態(tài)時，極少受水平應力的作用，底板和頂部有著很好的穩(wěn)定性；兩者呈銳角時，底板與頂部發(fā)生變形，其變形產(chǎn)生的破壞方向指向巷道；兩者垂直時，底板與頂部極其不穩(wěn)定。錨桿最大水平應力如圖1所示。

2 錨桿支護機理理論問題分析

2.1 錨桿的實效性

錨桿桿體在力學上被歸類為桿件，其長度方向尺寸最大。桿體主要提供抗拉、抗剪作用，且抗彎、抗壓能力小。

2.2 判定錨桿支護作用機理

錨桿支護機理之所以沒有確定的理論，主要是因為圍巖狀態(tài)不確定。圍巖松動圈支護理論是依照厚度值的大小來確定錨桿支護機理的。當圍巖為彈性狀態(tài)時，可以達到自穩(wěn)的狀態(tài)，不需要進行支護；當圍巖圈處在松動圈狀態(tài)下，最佳選擇方案為懸吊理論，并且由該理論提供的錨桿支護參數(shù)最為合理；當松動厚度達到1.5 m時，圍巖呈現(xiàn)軟巖支護形態(tài)，適合選用組合拱理論，通過錨桿應力，可以對松動后的圍巖進行強行恢復，然后進行支護工作。懸吊理論同樣適用于大松動圈圍巖的情況，但是，懸吊理論不能為大松動圈提供切實可行的參數(shù)支持。因此，錨桿支護還無法僅用一種理論提供全面的理論支持。在進行支護前，要實地考察研究，根據(jù)圍巖實際狀態(tài)，選擇最合適的理論。

3 結(jié)束語

到目前為止，錨桿支護理論并沒有一個確定的學術結(jié)論。本文提到的集中錨桿支護機理都是建立在科學、合理的假說之上，并結(jié)合實際數(shù)據(jù)以及計算，總結(jié)得到的理論。以上理論都屬于主動支護，它們的適用范圍各不相同，所研究的錨桿支護作用機理側(cè)重點也不同。在礦井開采中，需要根據(jù)實際情況，選擇合適的理論作為其技術支撐，這樣可以規(guī)避集中應力，節(jié)約成本。但是，在實際情況中，如果原巖應力高出實際應力2.5倍時，就要采取被動支護方式；如果原巖應力只比實際應力大一點時，可以適當增加錨索支護。

錨桿支護作用理論在國內(nèi)外都受到較高的認可，目前已被廣泛應用，促進了礦井的科學、可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]何滿朝.中國煤礦錨桿支護理論與實踐[M].北京：科學出版社，2012.

〔編輯：劉曉芳〕