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锚杆支护的原理是什么

发布时间: 2021-07-09 17:50:28

  锚杆支护的原理是什么

  (1)悬吊作用:锚杆将软弱岩层吊挂在上面坚固稳定的岩层上,防止离层脱落。煤层巷道的直接顶板一般比较软弱且较薄,容易离层冒落,它上面的老顶则比较坚固。锚杆可以通过直接顶板达到老顶,把直接顶锚固在老顶上。

  (2)组合梁作用:在层状岩层的巷道顶板中,通过锚人一系列的锚杆,将锚杆长度以内的薄层岩石锚成岩石组合梁,从而提高其承载能力。在相同的荷载作用下,组合梁比未组合板梁的挠度和内应力大为减小。

  (3)围岩补强作用:巷道深部围岩中的岩石处于三轴受压状态,而靠近巷道周边的岩石则处于二轴受力状态,强度小于前者,故易于破坏而丧失稳定性。巷道围岩被锚杆锚固后,表层岩石部分地恢复了三轴受力状态,增大了它本身的强度,另外,锚杆还可以增加岩层弱面的剪断阻力,使巷道周边围岩不易破坏和失稳,这就叫作围岩补强作用。

  (4)挤压联结作用:锚杆将巷道围岩挤紧,对岩石施加预应力,阻止裂隙的继续扩大,而且,对于松散岩石也能起到挤压联结和加固作用。国外做过一个简单而有趣的试验:用一个长方形木箱,里面填紧小碎石,并用模拟的锚杆将它们锚固起来,锚杆拧紧以后,将木箱翻转,其中充填的小碎石竟倒不出来。通过锚杆的预应力作用,可以在彼此毫无粘结力的碎石之间产生一种侧向挤压摩擦阻力,足以支持碎石自身的重量而不会掉下来,好像碎石间互相联结起来一样。

  (5)挤压加固拱作用:将上述试验继续做下去,用锚杆锚拴起来的小碎石,不仅它们挤压联结在一起足以支持自身的重量,而且,它还可以作为一种承载结构,支持额外的荷重。通过加载试验,发现加载的锚固碎石构件在锚杆垫板之间会出现一个拉应力区,致使该区内的小碎石松散而脱落下来,并形成了穹窿。当荷载增大时,这穹窿将扩大而导致承载结构的崩塌解体。为防止这一情况,在锚杆垫板下张挂细铁丝网便大大提高了锚杆的支护能力,当荷载加到相当大日寸(反复加载),破坏是以铁丝网被剪断而开始的。以上试验说明,松散碎石在预应力作用下围绕每根锚杆形成一个两头带圆锥形的筒形挤压区或压缩应力区,在系统排列的锚杆群中,这些挤压区便组成了一个具有相当宽厚的均匀压缩加固带,它相当于一种承载结构而支承相当大的荷载。巷道周围安装成组排列和径向布置的锚杆后,便在围岩的一定厚度范围内形成了一个拱形压缩带或挤压加固拱,它使巷道围岩由原来是支架上的“荷载”变成了“承载”结构。拱形压缩带的厚度与锚杆的长度、间距有关。


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