锚杆种类
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隧道锚杆施工一、概述1.锚杆定义与分类(1)锚杆定义锚杆是指在岩土体内部钻孔中,用黏结剂(如水泥砂浆、锚固剂、水玻璃双液浆等)将钢筋(或其他杆材)与岩土体黏结成一个整体,对岩体起支承、加固、提高层间摩阻力且形成“组合梁”和悬吊的作用,是将岩土体因工程改变而产生的重新分布力传至稳定结构物或岩土层的一种构件。
当采用钢绞线或高强钢丝束做杆体材料时,也可称为锚索。
(2)锚杆分类目前国内外使用锚杆种类已达数百种,其称谓各不相同。
按锚固形式可划分为全长黏结型锚杆、端头锚固型锚杆、摩擦型锚杆和其他类型锚杆;按受力状态可划分为非张拉型锚杆和张拉型锚杆,张拉型锚杆又分为张拉锚杆和预应力锚杆。
①全长黏结型锚杆。
全长黏结型锚杆分为树脂锚杆和砂浆锚杆。
②端头锚固型锚杆。
端头锚固型锚杆分为机械锚固型锚杆和黏结锚固型锚杆。
机械锚固型锚杆分为楔缝式锚杆、倒楔式锚杆和胀壳式锚杆;黏结锚固型锚杆分为水泥砂浆锚杆、快硬水泥卷锚杆和树脂锚杆。
③摩擦型锚杆。
摩擦型锚杆分为缝管式锚杆和楔管式锚杆。
④其他类型锚杆其他类型锚杆包括屈服锚杆、可回收式锚杆、自进式锚杆、土中打入式锚杆等。
2.锚杆特点岩土锚固技术是通过埋设在岩土体中的锚杆,将结构物与岩土体紧紧地联锁在一起,依赖锚杆与岩土体的抗剪强度传递结构物的拉力或使岩土体自身得到加固,以保持结构物和岩土体的稳定。
与完全依靠自身强度、重力而使结构物保持稳定的传统方法相比较,岩土锚固技术尤其是预应力锚固技术具有以下特点。
①在岩土体开挖后,能较快提供支护力,有利于保护岩体的固有强度,阻止岩土体的进一步扰动,控制岩土体变形的发展,提高施工过程的安全性。
②提高岩土体软弱结构面、潜在滑移面的抗剪强度,改善岩土体的其他力学性能。
③改善岩土体的应力状态,使其向有利于稳定的方向转化。
④锚杆的作用部位、方向、结构参数、密度和施作时机可以根据需要方便地设定和调整,能以最小的支护力,获得最佳的稳定效果。
⑤将结构物与岩土体紧密地联锁在一起,形成共同工作的体系。
巷道锚杆支护参数设计巷道锚杆支护是指利用锚杆将岩体固定在边坡上,以增加岩体的稳定性和承载能力的一种支护措施。
在巷道工程中,锚杆支护是一种常用且有效的岩体支护方式,适用于高应力、大变形、薄弱岩层等困难地质条件。
巷道锚杆支护的参数设计是关键,下面将详细介绍巷道锚杆支护参数设计的内容和要点。
1.锚杆的种类选择:根据巷道支护的具体要求和地质条件选择合适的锚杆类型,常见的锚杆有锚杆、预应力锚杆、高压锚杆等。
不同类型的锚杆具有不同的承载能力和抗剪强度,需要根据具体情况选择合适的锚杆类型。
2.锚杆的长度和直径:根据设计要求和岩体的稳定性分析确定锚杆的长度和直径。
一般情况下,锚杆的长度为岩层的厚度加上一定的过长量(通常为2-3倍的锚杆直径),以确保锚杆能够充分发挥作用。
锚杆的直径根据巷道的尺寸和岩体的情况来确定,一般为20-32毫米。
3.锚杆的安装间距:锚杆的安装间距要根据岩体的稳定性和锚杆的承载能力来确定。
一般情况下,锚杆的安装间距为锚杆长度的1.5-2倍,以确保锚杆能够均匀地分布在巷道围岩中,提高整体的支护效果。
4.锚杆的布置形式:锚杆的布置形式一般分为单排布置和双排布置两种。
单排布置适用于较宽的巷道和边坡锚固,双排布置适用于较窄的巷道和支护面积较大的巷道。
根据实际情况选择合适的布置形式,以确保锚杆能够充分发挥作用。
5.锚杆的预应力设计:预应力锚杆是通过施加预加载力使其锚固区域产生压应力,从而提高锚杆的承载能力。
预应力锚杆的预应力值要根据岩体的强度和稳定性要求来确定,一般为0.5-1倍的锚杆的抗拉强度。
巷道锚杆支护参数设计的关键是要根据具体地质条件和设计要求进行合理选择和确定。
在参数设计中,要充分考虑巷道围岩的强度、稳定性和变形性能,保证锚杆能够充分发挥作用,并且要进行合理的预测和计算,确保锚杆支护的有效性和安全性。
同时,在实际工程中还需要进行监测和检测,及时调整和修正参数设计,以确保巷道锚杆支护的长期稳定性和安全性。
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。
第二章锚杆支护技术管理第一节总则第1条锚杆、锚喷支护(以下简称锚杆支护)是煤矿井巷工程一种重要的支护形式,它以快速、主动、有效的支护特性已得到广泛推广应用,并对加快巷道支护改革,提高支护效果起到了重要作用。
为进一步加快锚杆支护的推广应用,提高矿井的经济效益,特制定本规定。
第2条锚杆的种类根据新汶矿区开采的实际情况,规定允许使用的锚杆种类包括以下七种:1、等强全螺纹树脂锚杆(牌号:KMG335);2、等强全螺纹细牙高预紧力锚杆(牌号:KMG400、KMG500);3、无纵肋螺纹钢式树脂锚杆(牌号:KMG400、KMG500),适用于埋深大于600米的巷道;4、高强度高韧性抗冲击锚杆(牌号:KMG600),适用于埋深大于800米及地压较大的巷道。
5、缝管锚杆(只限于回采巷道护帮或断层破碎带临时支护);6、水力膨胀式管子锚杆;7、玻璃钢锚杆(允许在使用时间较短的,围岩稳定的切眼两帮及条件适宜的煤帮使用);8、经集团公司鉴定并经专业主管部门批准使用的新型锚杆。
第3条锚杆的锚固方式1、端锚:树脂锚固段长度≥350mm。
2、加长锚:树脂锚固段长度≥700mm。
3、全锚:树脂锚固段长度≥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。
第4条锚杆支护材料规格、性能1、树脂锚杆金属杆体及其附件应符合中华人民共和国煤炭行业标准MT146.2-2002要求。
2、等强全螺纹树脂锚杆技术性能规定见下表(表一)。
表一3、等强全螺纹细牙高预紧力锚杆技术性能规定见下表(表二)表二4、无纵肋螺纹钢式树脂锚杆技术性能规定见下表(表三)表三5、高强度高韧性抗冲击锚杆技术性能规定见下表(表四)注:1)、无纵肋螺纹钢式树脂锚杆及高强度高韧性抗冲击锚杆成品杆体实验要求:a、除做屈服载荷实验外,应在杆体滚压螺纹部做抗弯试验。
b、抗弯试验要求:杆体直径的3倍为弯芯直径,按弯芯直径对杆体螺纹部进行弯曲实验,要求弯曲90°时,受弯部位不得脆断。
锚杆支护技术管理第一节总则第1条锚杆、锚喷支护(以下简称锚杆支护)是煤矿井巷工程一种重要的支护形式,它以快速、主动、有效的支护特性已得到广泛推广应用。
第2条锚杆的种类根据xx矿区开采的实际情况,规定允许使用的锚杆种类包括以下 6 种:1、MSGLD-335 等强螺纹钢式树脂锚杆;2、MSGLW-500 无纵肋螺纹钢式树脂锚杆,适用于埋深大于 600 米的巷道;3、MSGLW-600 无纵肋螺纹钢式树脂锚杆(原高强度高韧性抗冲击锚杆)适用于埋深大于 800 米及地压较大的巷道;4、MSGLD-400/600(X)等强螺纹钢式树脂锚杆(原热轧细牙等强螺纹钢式树脂锚杆),屈服强度 400MPa 适用于埋深不大于 800 米的巷道或埋深大于800 米的巷道两帮;屈服强度 600MPa 及其以上适用于埋深大于 800 米及地压较大的巷道;5、缝管锚杆(只限于回采巷道护帮或断层破碎带临时支护);6、玻璃钢锚杆(允许在使用时间较短的,围岩稳定的切眼两帮及条件适宜的煤帮使用);7、使用本规定以外规格型号的锚杆,必须经过论证、安全性能检验和鉴定,并制定安全措施,报集团公司备案后进行试验。
第3条锚杆的锚固方式1、端锚:锚杆的锚固长度不大于钻孔长度的1/3。
2、加长锚:树脂锚固段长度介于端锚和全锚之间。
3、全锚:锚杆的锚固长度不小于钻孔长度的90%;水泥锚固段长度为钻孔长度的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、有冲击地压危险的巷道严禁使用端锚;推广应用全长锚固技术。
第4条锚杆支护材料规格、性能1、树脂锚杆金属杆体及其附件应符合中华人民共和国煤炭行业标准MT146.2-2011 要求。
规格说明:MS G L 口—口/口×口(X)(热轧细牙)杆体长度,mm杆体公称直径,mm材料屈服强度,MPaD 代表等强;W 代表无纵肋螺纹钢式杆体树脂锚杆2、MSGLD-335 等强螺纹钢式树脂锚杆成套外形见图 1,杆体外形见图2,技术性能及外形尺寸规定见表 1、表 2。
²华恒公司锚杆支护技术管理规定第一章总则1、锚杆、锚喷支护(以下简称锚杆支护)是煤矿井巷工程一种重要的支护形式,它以快速、主动、有效的支护特性已得到广泛推广应用,并对加快巷道支护改革,提高支护效果起到了重要作用,为进一步加快锚杆支护的推广应用,提高矿井的经济效益,特制定本规定。
2、锚杆的种类根据新汶矿区开采的实际情况,规定允许使用的锚杆种类包括以下五种:(1)金属全螺纹(20MnSi、KMG335)钢等强锚杆;(2)金属管缝式锚杆(只限于回采苍道护帮或断层破碎带临时支护);(3)金属水力膨胀式管子锚杆;(4)螺纹钢高强锚杆(KMG450、KMG500、KMG600),适用于埋深大于600米的巷道;(5)玻璃钢锚杆(允许在使用时间较短的,围岩稳定的切眼两帮及条件适宜的煤帮使用);(6)经集团公司监定并经专业主管部门批准使用的新型锚杆。
3、锚杆的锚固方式(1)端锚:树脂锚固段长度》350mm。
(2)加长锚:树脂锚固段长度》700mm。
(3)全锚:树脂锚固段长度》锚深的80%;水泥锚固段长度为锚深的100%。
煤层巷道顶板及深部全岩巷道大力推广全锚;一般情况下应采用加长锚;Ⅲ~Ⅴ类煤巷顶板及深部全岩巷道严禁使用端锚。
4、锚杆支护材料(1)树脂锚杆金属杆体及其附件应符合中华人民共和国煤炭行业标准MT146.2—2002要求表一 全螺纹等强锚杆技术性能规定见下表表二 锚杆支护材料中热轧矿用锚杆钢筋力学性能表:牌号 屈服强度(MPa ) 抗拉强度(MPa )延伸率(% KMG335 ≥335 ≥490 ≥15 KMG450 ≥450 ≥640 ≥15 KMG500 ≥500 ≥660 ≥15 KMG600≥600≥815≥15材质:20MnSi规格 公称直径(mm ) 公称面积(mm ) 截屈服载荷(KN ) 抗拉载荷(KN ) 重量(Kg/m ) 延伸率(%) 螺距 (mm ) Φ16 16±0.1 201.06 ≥69 ≥100 1.6 ≥15 10±0.2 Φ18 18±0.1 254.47 ≥87 ≥126 2.0 ≥15 12±0.2 Φ20 20±0.1 314.16 ≥108 ≥156 2.5 ≥15 12±0.2 Φ22 22±0.1 380.13 ≥131 ≥189 3.0 ≥15 12±0.2 Φ25 25±0.1490.87≥169≥245 3.9≥1512±0.2表三材质:KMG500规格公称直径(mm)公称直径(mm)公称直径(mm)公称直径(mm)公称直径(mm)公称直径(mm)公称直径(mm)Φ20 20.1±0.2Φ22 16±0.1Φ25 16±0.1表四(2)管缝式锚杆(带倒楔)材质:Q235冷钢板。
隧道施工锚杆(索)一、锚杆(索)的作用和种类1.锚杆(索)的作用锚杆(索)是用金属或其他高抗拉性能的材料制作的一种杆(索)状构件,它是使用某些机械装置或黏结介质,通过一定的施工操作,安设在隧道及地下工程的围岩中,利用锚杆(索)的灌浆黏结作用和拉结作用,增强围岩的强度和抗变形能力,从而提高围岩的自稳能力,实现围岩加固的工程措施。
锚杆(索)支护作为一种常规的支护手段,它在技术、经济方面的优越性和对多种不同地质条件的适应性,使其在建筑领域尤其是在地下工程中得到了广泛应用和迅速发展。
2.锚杆的种类(1)按锚杆对围岩加固的区域来分,可分为系统锚杆、局部锚杆和超前锚杆三种。
系统锚杆强调的是联合作用,即群锚效应;局部锚杆强调的是对围岩的局部加固作用;超前锚杆强调的是支护的超前性。
(2)按在岩体中的锚固形式来分,锚杆可分为以下几种:①全长黏结式;②端头锚固式;③混合式。
二、普通(或早强)水泥砂浆锚杆(锚管)1.构造组成普通水泥砂浆锚杆,是以普通水泥砂浆作为黏结剂的全长黏结式锚杆,因其安装工艺简单,锚固效果好,安装质量易于保证,是隧道工程中常用的锚杆。
设计要求:Ⅲ级以上围岩,锚杆抗拔力不小于80 kN;Ⅳ、Ⅴ级围岩,锚杆抗拔力不小于100 kN。
2.设计、施工要点(1)杆体材料宜用HRB335钢筋,较少采用HBP235钢筋,直径以14~22 mm 为宜,长度为3.5 m,为增加锚固力,杆体内端可劈口叉开。
(2)水泥一般选用普通硅酸盐水泥,砂子粒径不大于3 mm,并过筛。
(3)砂浆强度等级不低于M20;水泥、砂、水的配合比一般为1∶(1~1.5)∶(0.45~0.5)。
(4)钻孔应符合下列要求:孔径应与杆径配合,一般孔径比杆径大15 mm,采用先插杆体后注浆施工时,孔径应比先注浆后插杆体施工的孔径要大一些,这主要是考虑到注浆管和排气管占用了部分空间。
孔位允许偏差为±(15~20)mm;孔深允许偏差为±50 mm。
书山有路勤为径,学海无涯苦作舟
锚杆种类和锚固力
锚杆是锚固在岩体内维护围岩稳定的杆状结构物。
对地下工程的围岩以锚杆作为支护系统的主要构件,就形成锚杆支护系统。
单体锚杆主要由锚头(锚固段)、杆体、锚尾(外锚头)、托盘等部件组成。
1.锚杆的分类
①机械锚固式锚杆包括胀壳式锚杆、倒楔式锚杆、楔缝式锚杆。
②粘结锚固式锚杆包括树脂锚杆、快硬水泥卷锚杆、水泥砂浆锚杆。
③摩擦锚固式锚杆包括缝管式锚杆、水胀式管状锚杆等。
按杆体锚固段长短可分为端头锚固、全长锚固和加长锚固。
按锚杆杆体的工作特性分为刚性锚杆、有限可拉伸及可拉伸锚杆。
按锚杆作用特点可分为主动式锚杆和被动式锚杆。
按制造锚杆杆体的材料可以划分出木锚杆、竹锚杆、金属锚杆、(钢筋)混凝土锚杆以及聚酯锚杆等。
2.锚杆的锚固力
锚杆支护通过锚入围岩内部的杆体,改变围岩本身的力学状态。
它的受力状况以及它对围岩的作用方式比棚式支架复杂得多。
国标GBJ86-85 将锚固力定义为锚杆对围岩的约束力。
(1)根据锚杆对围岩的约束方式定义锚固力
①托锚力:托锚力包括安装锚杆时,通过拧紧螺母产生的锚杆托板对围岩的预紧力,水胀式管状锚杆杆体纵向收缩,使托盘对围岩产生预紧力;以及锚杆托板阻止围岩向巷道内位移时,对围岩施加的径向支护力。
②粘锚力:粘结剂将围岩与锚杆粘结成整体,由于围岩深部与浅部变形的差异,锚杆通过粘结剂对围岩施加粘结力来抑制围岩变形。
粘锚力就是锚杆杆体。
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。
楔缝式锚杆一般适用于中等以上的硬质围岩,由于煤层一般强度低、稳定性差,因此在煤巷支护中较少采用楔缝式锚杆。
2.倒楔式锚杆倒楔式锚杆主要由金属锚杆、铸铁活楔、固定楔、垫板和螺母等组成,如图1-2所示。
杆体直径一般为14—18mm,锚杆全长1200—2300mm;铸铁活楔全150mm,宽28mm;固定楔长150mm,宽30mm。
1—铸铁活楔(下楔);2—固定楔(上楔);3—杆体;4—垫板;5—螺母倒楔式锚杆的构造简单,不用冲击和锤击,安装简便,易于回收,装上后能立即发挥支护作用,可对围岩产生预压应力。
但孔内为灌浆的倒楔式锚杆抗震能力差,在软弱和破碎围岩中锚固力较差。
倒楔式锚杆锚杆锚固力为30—50KN。
根据经验,固定楔与活楔装严后,研锚头横向上的最大尺寸应比钻杆大5—8mm,锚杆可以回收复用。
带钩倒楔式锚杆比倒楔式锚杆性能好,安装容易,并能保证质量,设计锚固力为50—60KN,最大锚固力为90—120KN,对钻孔深度要求不严,可以回收复用,其结构如图1-3所示。
1—楔块;2—带钩倒楔;3—杆体;4—垫板;5—螺母3.胀壳式锚杆胀壳式锚杆主要由胀壳、锥形螺帽、杆体、垫板和螺母组成,如图1-4所示。
胀壳式锚杆的工作原理与楔缝式锚杆、倒楔式锚杆不同,它是靠旋转杆体,使锥形螺帽向下滑动,迫使胀壳向左右张开,楔嵌入钻孔岩壁,并随着杆体的继续转动,越楔越牢,锚杆所穿越的围岩受到挤压,自稳能力增加,变现受到控制。
1—胀壳;2—杆体;3—垫板;4—锥形螺帽;5—钻孔;6—螺母7—连接片;8加焊尖角;9—三角阴螺纹;10—连接片槽涨圈式锚杆结构形式较多,多数较复杂,加工费较高。
两瓣涨圈式锚杆结构相对简单些,锚固性能较好,设计锚固力为50—60KN,最大锚固力可以在100KN以上,对钻孔深度要求不严,可以收复用。
对软硬岩层均能适应,可用在井下永久性工程。
在回采巷道中也可以使用。
两瓣涨圈式锚杆主要由杆体、楔形螺母、涨圈和垫板组成,如图1-5所示。
杆体直径16—18mm,杆体一端加工螺纹,另一端锻制成24mm³24mm的方头;楔形螺母长28mm,上宽28mm,下宽20mm,楔角16°,中间车制M18螺纹;涨圈的两瓣圈片高72mm,用Φ2mm 钢丝焊接成涨圈,直径34mm,高99mm。
1—楔形螺母;2—涨圈;3—杆体;4—垫板二、管缝式锚杆管缝式锚杆的杆体由高强度、高弹性钢管制成或薄钢板卷成,沿管全长有一条开缝,管的上端是锥体,在管的下端焊有一个用钢筋制成的圆环。
杆体壁厚为2—4mm,直径多为Φ35—Φ45mm(要求比钻孔直径大2—5mm),长度可根据需要加工,一般为1.6—2.0m,开缝宽度一般为10—15mm。
当杆体被外力强压入钻孔后,开缝管被迫压缩,与孔壁之间产生径向挤压应力,使杆体牢固地胀撑在钻孔内。
杆体与孔壁间的摩擦力便成为锚固力,并且是沿杆体全长分布的,其结构如图1-6所示。
管缝式锚杆的抗拉拔力一般为60—100KN,单位长度上的实际锚固力很低,200mm长锚固段的锚固力仅为5—10KN,尤其是当锚杆发生锈蚀后锚固力更低。
这种锚杆应用于煤巷顶板支护的可靠性差,因此我国一些煤矿已停止生产和使用这种锚杆。
三、黏结式锚杆黏结式锚杆的结构简单,使用方便,锚固力大,可以增加锚固长度或进行全长锚固,进一步大幅度地提高锚固力,是较为理想的顶板锚固形式。
1.钢筋、钢丝绳砂浆锚杆该锚杆利用水泥砂浆与锚杆的黏结力和砂浆与岩层的黏结而达到锚固岩层的作用。
钢筋、钢丝绳砂浆锚杆的锚固力为50KN。
当钢筋直径小于10mm时,可用一眼双筋(竹筋也可用一眼双筋),结构如图1-所示。
(a)钢筋砂浆锚杆;(b)钢丝绳砂浆锚杆;(c)竹筋砂浆锚杆2.圆钢麻花锚头锚杆该锚杆一般采用A3圆钢加工而成,如图1-8所示。
由麻花锚头、挡圈、杆体和锚尾组成,麻花锚头由圆钢的一端压扁后扭紧形成,在圆钢的另一端加工成作为锚尾,圆钢未经任何加工的部分为杆体,挡圈采用焊接的方式与杆体连接。
常用的圆钢麻花锚头锚杆的技术规格如表1-1所列。
锚杆的锚头部分通过锚固剂黏结在锚杆钻孔底部,锚固力在60KN以上。
1—锚头;2挡圈;3—杆体;4—锚尾3.螺纹钢锚杆该锚杆是用螺纹钢钢筋加工而成的,其加工工艺为:首先在车床上将钢筋一端(长度80—100)外表面切削(或者用专用设备挤压)成直径符合要求的圆,然后在该长度上加工成符合国家标准的螺纹,其结构如图1-9所示。
1—杆体及锚头;2—锚尾根据螺纹钢钢筋的横筋和纵筋的不同,螺纹钢锚杆可分为建筑螺纹钢锚杆、左旋右纵筋螺纹锚杆和右旋无纵筋螺纹钢锚杆。
建筑螺纹钢锚杆杆体大部分为双向纹两筋螺纹钢,虽然螺纹钢能与锚固剂有较好的结合,但在安装锚杆时,杆体纵筋半径大于杆体螺纹钢旋转半径,造成杆体螺纹不能与树脂胶体紧密结合,不能产生较强的握裹力。
同时,双向螺纹不利于锚固剂充填密实,因此降低了锚固强度。
针对双向螺纹钢存在的缺陷,将锚杆杆体专门轧制成单向无纵筋螺纹钢,取消纵筋,单向螺纹为左旋方向螺纹,与锚杆注入时旋转方向一致。
在旋转注入锚杆,利用锚杆搅拌树脂药巻时,在单向左旋螺纹的旋转作用下,产生强有力的压力向深部推进。
在此压力的作用下,呈液体状态的树脂锚固剂可以充填孔中裂隙及排出孔中污水,从而增加锚固剂与锚杆杆体之间的握裹力,以及锚固剂与岩体之间的黏结力,可以有效地提高锚杆的锚固力。
单向左旋无纵筋螺纹钢锚杆可以用于各类矿山及地下工程,特别适用于煤巷锚网支护,取得了较好的技术经济效果。
4.精轧右旋螺纹钢锚杆为了使锚尾极限承载力不低于锚杆杆体部分的承载力,20世纪80年代美国出现了精轧右旋螺纹钢锚杆,我国也很重视此类锚杆的研究。
这种锚杆是由精轧右旋螺纹钢钢筋配合特制螺母制成的,它不需要像普通螺纹钢锚杆那样专门加工锚尾,保证了锚杆整个长度上强度的一致性,解决了普通锚杆锚尾承载能力低于锚杆杆体的矛盾。
但是,这种锚杆在技术经济上也存在着难以克服的缺陷,主要表现为以下几方面:①锚杆外表面为右旋螺纹,在搅拌树脂锚固剂时容易将树脂退出,造成锚杆孔底200mm长度的锚杆树脂锚固剂的缺失,不能有效地与围岩锚固在一起,实际上大大降低了设计的锚固长度。
②经钢筋轧制形成的螺纹精度不能满足螺纹与螺母的紧密配合,而且螺纹升角过大,螺母不易拧紧,且拧紧后也容易松动。
③为了形成可以直接安装螺纹的钢筋,钢筋必须精轧。
在增加了杆体成本的同时,又因螺母必须使用非标产品,厚度的质量都较大,成本较高。
这种锚杆曾经在全国很多矿业集团公司试用过,但因为技术上的缺陷目前没有被推广应用。
5.内注浆锚杆内注浆锚杆是采用焊接管或无缝钢管制作成锚杆,同时利用锚杆兼作注浆管,对巷道围岩进行注浆,可加固巷道周边的破裂岩体,提高围岩的自承能力,改善破裂岩体的结构及力学性能,最大限度地发挥锚杆的锚固作用,使用于不稳定围岩的锚固。
根据内注浆锚杆结构形式的不同,可将内注浆锚杆分为多种类型。
⑴可控压注浆锚杆(图1-11)1—进浆管;2—逆止阀;3—锚固螺母;4—托盘;5—止浆塞;6—锚杆杆体;—活塞;8—分浆塞;9—弹簧;10—锚固剂挡板;11—锚杆杆尾;12—倒楔这类锚杆的材料可使用无缝管或焊接管加工,它主要用于需要初锚力,需要控压注浆的掘进工作面(如断层破碎带、淋水带,超前锚杆注浆段),不需或不能喷射混凝土的巷道加固。
⑵普通内注浆锚杆(图1-12)这类锚杆与普通锚杆配合使用,可以不控压,无需初锚力,因此其结构非常简单,主要由一带螺纹杆体并钻有小孔的钢管构成,一般采用焊接管制成,杆体强度40—50KN。
止浆除用止浆塞外,还可用快硬水泥药巻或水泥水玻璃胶泥等。
当要求的注浆压力不高,且是加固巷道两帮时采用这类锚杆。
⑶端锚内注浆锚杆(图1-13)这类锚杆是在普通内注浆锚杆的杆尾增加一端锚装置,如水泥药巻端锚、树脂药巻端锚、倒楔式端锚等形式。
这种锚杆主要用于需要初锚力,且注浆压力较大的巷道,一般采用无缝钢管制作,杆体强度50—0KN。
在实际应用中,因可控压内注浆锚杆结构较复杂而较少采用,而普通内注浆锚杆和端锚内注浆锚杆在各类不稳定岩巷及煤巷中均得到较好的应用。
⑷外锚内注式注浆锚杆(图1-14)这种锚杆采用空心式快硬锚固剂套在锚杆杆体的锚固段外面机械锚固,制作工艺简单,很好地解决了高压浆液的泄漏问题,而且封孔材料起到了一定的锚固作用。
1—杆体;2—托盘;3—压紧螺母;4—螺纹丝扣;5—挡环;6—射浆孔;—钻孔;8—环形密封锚固圈⑸内锚外注式注浆锚杆根据内锚外注式注浆锚杆的结构与加工材料的不同,可分为普通圆管内锚外注式注浆锚杆静儿高强度内锚外注式注浆锚杆两类。