锚杆锚固失效因素分析

锚杆锚固失效因素分析第一篇：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.锚杆失效因素分析锚杆支护设计参数选定的不合理性、地质条件的变化、支护材质不合格、施工质量不达设计要求等都是造成锚杆失效的因素。

锚杆支护技术失效与防范姚海全(龙煤集团双鸭山分公司集贤煤矿，黑龙江双鸭山155100)哺要】本文对巷道锚杆支扩的作用进行了分析，研究了铸杆支护技术失效的原因，提出了有效的防范技术措施．。

【关键阃锚杆；支护技术；失效锚杆支护作为一种积极主动的支护技术，具有简便快捷的施工方法，良好的支护效果。

随着锚杆支护技术的发展，在井工采矿实践中，使其得到了广泛的应用。

经过多年的实践与研究，巷道锚杆支护率岩巷已达到90％，煤巷也超过800／'o。

但在现场的实践中，由于多方面的原因导致锚杆支护失效，甚至引起安全事故。

因此，必须采取有效的防范措施。

锚杆支护效果的好坏取决于多方面的因素，无论哪一个环节出现问题，都有可能造成锚杆支护失效。

因此，必须综合考虑多方面的因素对锚杆支护的影响，保证有效的支护。

1巷道锚杆支护的作用分析1)锚杆可不同程度地提高锚固区煤岩体强度、弹性模量、凝聚力和内摩擦角等力学参数。

对于中等强度以E岩石，锚杆对岩石破坏前的强度和变形影响不大：对于强度较低的煤体，锚杆在煤体破坏前对其强度有较明显的影响。

锚仟的主要作用是改善发生塑性变形和破碎煤岩的力学性质，显着提高其刷最强度，改变屈朋后煤岩变形特，EEo2)锚杆对节理、层理、裂隙等不连续面的本质作用在于：通过锚杆提供的轴向力与切向力，提高不连续面的抗剪强度，阻止不连续面产生离层与滑动。

通过提高结构面的强度，提高节理煤岩体的整体强度、完整性与稳定性。

3)通过锚杆给围岩施加一定的压应力，可以改善围岩应力状态。

对于受拉区域，可抵消部分拉应力，提高围岩抗拉能力：对于受剪区域，通过压应力产生的摩擦力，提高围岩的抗剪能力。

4)在深部巷道中，锚杆支护主要作用在于控制锚固区围岩的离层、滑动、张开裂隙等扩容变形与破坏，在锚固区内形成次生承载层，最大限度地保持锚固区围岩的完整性，避免围岩有害变形的出现，提高锚固区围岩的整体强度和稳定性。

5)在冲击矿压巷道中，锱杆支护可葛殳善锚固区煤岩体的冲击倾向性指标：通过保持锚固区围岩的完整性，提高围岩承载能力，使巷道围岩应力分布趋于均匀化，同时提高了对深部围岩的约束能力。

锚杆支护技术存在的关键问题及解决方案锚固技术，国内习惯统称为锚杆支护技术，国外一般称锚固技术或锚杆加固技术。

自187 2年英国北威尔士露天页岩矿首次应用锚杆加固边坡及1912年德国谢列兹矿最先在井下巷道采用锚固技术以来，锚固技术至今已有100多年的发展历史。

锚固技术是一种技术经济优越的技术手段，目前不仅广泛应用于世界主要产煤国家，而且也推广应用于冶金、水利水电、铁路公路、军工及建筑等工程之中，伴随着“21世纪－地下工程的世纪”的来临，可以预见，该技术必将得到更广泛深入的研究和推广应用。

尽管国内锚固技术与理论研究在近10余年取得了丰硕的研究成果，但还远不适应我国锚固技术推广与发展的需要，因此有必要在全面总结国内外锚固技术与理论发展现状的基础上，提出新的研究思路去研究和解决锚固技术推广与发展中的问题。

1国外锚固技术与理论研究的发展现状就目前而言，国外锚固技术以澳大利亚、美国发展最为迅速，两国锚杆支护比重已接近100 ％，其锚固技术水平居于世界前列。

到20世纪80年代以后，一些曾以U型钢或工字钢支架为煤巷主要支护形式的国家（如英国、法国、德国、前苏联、波兰、日本等），也大力发展并应用了锚固技术。

1 1关于锚杆加固围岩的作用机理美国因其巷道埋深较浅、岩层强度高且地应力比较低，因此倾向于悬吊理论和组合梁（加固岩梁）理论，而英国、澳大利亚巷道以受水平应力影响为主，尤其是澳大利亚相对英国其巷道围岩变形量及最大水平应力更剧烈，一般而言，英国、澳大利亚锚杆支护的设计理论倾向于加固拱（挤压支承拱）理论。

1 2关于锚杆加固设计方法美国目前有两种基本设计方法：一为经验法，即是建立在以往解决岩层控制的经验基础上的设计方法。

该方法的主要缺点是强调了顶板控制问题的本身，而缺乏对引起顶板不稳定的内在原因的注意，即由于顶板条件的不同，经验法并不全都有效。

二为理论法，亦称客观法，即是建立在解决顶板支护问题的顶板和岩石力学理论基础上的设计方法。

树脂锚杆锚固性能及影响因素分析摘要：通过采用理论分析与实验操作相结合的方法，对树脂锚杆锚固性能及影响因素进行了研究和分析。

分析了锚杆在不同影响因素下的锚固能力，并且在实验室中进行了相关实验，测定了不同的外部条件，如温度，水量和拉拔力对锚固力的影响效果。

而且模拟研究了预紧力锚杆密度，锚杆长度，锚杆角度等因素对锚杆支护与应力场分布的影响，并对相应数据进行了分析，得出了对锚固性能最好的控制范围，最后进行了一系列实地实验，进一步为锚杆的锚固性能提供了数据支持。

关键词：树脂锚杆；锚固性能；应力分布；影响因素首先对锚杆性能的研究是我国目前工业发展的趋势，由于我国煤矿的生产环境比较复杂，大多数情况下都需要在井下开采。

而井下开采就会带动一些支护技术的发展，因为地下开采是十分危险的，技术人员必须依靠支护技术来保证他们的人身安全。

近年来，尤其是树脂锚杆的支护技术得到了很大的发展，由于它的可靠度高，适应性强，逐步取代了其他类型的锚杆，成为了锚杆支护的主导形式。

这种工艺比较简便，而且安全性，可靠性很高，给矿给煤矿企业带来了巨大的技术经济效益，也成为我国地下开采的一大技术支持。

但是，随着全国经济化的发展，煤层开采深度的加大，再加上锚杆自身的复杂性和不确定性给树脂锚杆提出了更高的要求。

一、树脂锚杆的锚固性能分析1.1研究树脂锚杆锚固性能的背景随着我国煤矿产业的发展，对锚杆树脂锚固的性能有了更高的要求，虽然我国的树脂锚杆支护技术已经达到了很高的水平，但是由于一些新工艺，新方法的不断出现。

使我国的树脂锚杆也出现了很多的问题。

另外，由于自然环境的改变，对树脂锚杆锚固性能造成了很大的影响。

所以我们必须不断地对树脂锚杆进行改造，从这种树脂锚杆最初由德国发明到现在已经成为了全世界采煤国家井工煤矿巷道支护的主要方式，它必须要经过不断的改变才能适应社会的发展。

1.2树脂锚杆的锚固方式树脂锚杆的锚固方式对锚杆支护效果起着关键性的作用，锚杆的锚固方式主要有种类型，如加长锚固、全长锚固、端部锚固等。

桩锚支护中预应力锚杆锁定力损失分析及改进桩锚支护是土木工程中常用的一种支护方式，通过预埋锚杆锚固桩身，使其在受力时达到更好的稳定效果。

在桩锚支护中，预应力锚杆锁定力的损失是一项必须要考虑的问题，因为它会影响到整个支护的稳定性和安全性。

本文将介绍预应力锚杆锁定力损失的来源，并探讨一些改进方法，以提高桩锚支护的稳定性和安全性。

一、预应力锚杆锁定力损失的来源1. 懒弛现象懒弛现象指的是在锚杆预应力加载后，由于杆身的条件不是完美的受限制状态，锚杆会出现阶段性伸延，此现象导致预应力损失。

懒弛现象主要来源于锚杆杆身内的氧化、沉淀、污染、腐蚀等因素，以及杆身的几何形状和操作养护等。

2. 摩擦力损失摩擦力损失是指由于锚杆周围土壤的密实度不足、土体变形以及渗流等因素导致锚杆周围的土体存在相对滑动，从而导致锁定力减少。

因此，摩擦力损失也是预应力锚杆锁定力损失的一个重要来源。

3. 动力损失钻进锚杆过程中，由于孔壁与锚杆表面之间的摩擦力，会产生径向应力，这些应力有时达到了锚杆预应力的很大一部分。

正因为如此，孔壁周围的土体在锁定后有一定的疲劳强度下降，进而缩减锁定力。

二、改进方法1. 提高锚杆质量为了避免发生懒弛现象和摩擦力损失，可以提高锚杆的质量。

比如，利用专业锚杆设备进行制造，控制生产过程，保证杆身的表面光洁度、防锈防腐效果、锚杆应力不同，同时还要严格控制跑偏、变形等因素。

2.按规程要求设置锚杆结构锚杆结构的设置应根据规程要求进行设置，比如设置点内锚杆结构，锚杆与地面构造的锚杆结构，等都应根据要求实施。

在实施过程中操作时间、提桶、换皮、防护等都要符合规定。

3. 加强土体密实度为了减少摩擦力损失，可以加强土体密实度。

对于土石方锚杆支护，应选定力学性质好的骨料和砂子，以提高土体的密实度和稳定性。

此外，对于用于锚定的土体，也要进行良好的水泥浆渗透处理，以提高其密实度。

4.优化锁钻方式在锁钻的过程中，要注意方向是否正确，避免在操作时偏移，这样会导致预应力锚杆锁定力损失，进而影响到支护的效果。

浅析锚杆支护质量的因素摘要：锚喷支护是锚杆和喷射混凝土联合支护的一种支护方法，它将锚杆和混凝土的作用有机的相结合，起到整体支护、保护和加固围岩、释放围岩变形等作用，为煤矿巷道提供了有效地支护途径，在实践中得以广泛的应用。

文章结合实际针对相关问题进行了分析探讨，并提出了相应的改良措施。

关键词：锚杆支护巷道措施锚喷技术在煤矿巷道支护中虽已广泛应用，但在实际施工中由于多种因素，锚喷支护质量受到严重不良影响。

锚喷支护首先在支护形式和理论有所突破，将被动支护变为积极主动地支护方式，有效地保持了围岩的稳定性和整体性；其次，锚喷支护可以最大化发挥围岩自身的支撑作用，将围岩从荷载转化成为载体，有效地抑制了围岩的位移和变形。

最终使围岩、锚喷层和锚杆形成一个有机的整体，在三者的共同作用下，围岩岩体的整体性得以保持。

1、影响锚杆支护质量的因素锚杆的支护作用主要是通过围岩的相互作用来实现的。

其表现形式为：径向和切向锚固力的作用，以此来提高围岩的稳定性。

目前锚杆支护初始设计方法主要有：工程类比法、理论计算方法和数值计算方法的结合。

由于在支护设计理论研究方面还有许多的欠缺，在我国目前主要是采用工程类比的方法进行锚杆的初始设计，在定量设计方面突破不大。

在测试技术和手段、支护材料、支护的可靠性等方面与国外发达国家仍然有很大的差距。

1.1 锚杆材质对支护质量的影响。

锚杆常用的金属材料多采用Q235（A3）圆钢作为锚杆杆体，其屈服强度为240MPa。

这种材料的力学性能直接影响着锚杆的强度和可延伸性等力学性能，再加上加工工艺的局限性使其锚尾有效直径比锚杆实际公称直径小1.8 mm―2.1 mm，截面面积减少20%―25%。

大量研究表明，锚尾的受力十分复杂，不但承受轴向拉应力，还要受到弯曲应力的作用，工作条件恶劣，受力大，因此，要求锚尾的螺纹强度有效截面直径不小于杆体的实际公称直径。

采用高强度或者超高强度金属材料作为杆体材料，可以大大提高锚杆的力学性能。

锚杆支护在具体应用期间会受到水文、地质、安装等各项因素影响，这会导致默锚杆支护会出现失效情况，会引起片帮、冒顶等问题。

因此，要采取合理防范措施，避免锚杆支护出现失效情况。

1 锚杆支护在应用期间失效主要原因（1）未严格依据具体情况的具体情况，对采用的锚杆进行选择，对锚杆的具体参数进行设计。

若设计的锚杆的强度较低时，支护体系，以及相应的围岩都无法形成一个相对稳定的承载结构，这会导致巷道发生变形情况无法得到控制，这会对矿井生产作业造成较大影响。

但是，若过于注重锚杆安全性，盲目的提高安全系数，这样最终建设的锚杆虽然在应用过程中不会出现安全问题，这会提高支护成本，降低经济效益。

（2）锚固无法达到期望效果。

如果覆岩层存在大量结构弱面，会导致顶板上端围岩部分出现损伤情况，这会使锚固力随着时间推移不断降低，最终会导致锚固失去原有效果，会发生大区域冒顶情况。

（3）粘结失去效果。

锚杆可以通过对锚固剂和围岩进行应用，进而形成以一个合理的整体，若锚杆杆体与粘结材料间出现了的滑移错位问题，这会导致围岩无法得到合理加固，这会使粘结遭受破坏。

采用锚杆的锚固力大小主要受锚杆与粘结材料两者间粘锚力影响，不同类型围岩与不同类型的锚杆间的锚固大小也会存在一定差异，可见，在设计巷道支护中各项参数时，要充分考虑围岩力学性质，在全面分析基础上，最终选择一种有效的锚杆，提升和控制锚固力，进而使支护水平能够得到进一步提升，满足应用需求。

（4）托盘失效效果。

在进行锚杆安装时要利用托盘提升预应力，锚杆中常用的托盘如图1所示。

在锚杆安装时对托盘进行应用可以提升预应力，而且能够使岩体受力状态发生积极转变，进而形成一个完整的承载体，进而使锚杆在具体应用过程中的作用能够得到全面发挥。

若采用的托盘安装存在问题，这将会使锚杆支护效果造成一定的不良影响。

锚杆支护失效原因与支护策略研究分析□ 陈晓杰 挖金湾煤业公司技术科 山西大同 037000锚杆支护是巷道支护中常用的一项主动支护技术，其应用范围不断扩大，在实际应用期间具有支护效果好、施工简单、施工快捷等多项特点，因此，得到了广泛应用，也缺取得了不错的应用效果。