CN102852538B - 巷道锚固支护中的“端部黏结、全长充填”的锚固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种巷道锚固支护中的“端部黏结、全长充填”的锚固方法，锚杆端部由锚固剂与岩体粘结在一起；“黏结长度”以外的锚杆与岩体间采用充填材料充填；所述的充填材料：安装锚杆时，充填材料既无掉渣、滴水现象；不明显增大安装阻力；锚杆安装后，充填材料能形成固体形态，与岩体及锚杆无明显黏结作用，但可传递锚杆与岩体间的横相作用力。端部黏结使锚杆改善围岩应力状态的作用能够充分发挥，且对围岩的变形适应能力得到提高；非黏结段进行充填使围岩与锚杆在全长范围都紧密接触，提高了锚杆的横向作用效果，而且减小了锚杆破断后发生弹射的危险性。

Description

巷道锚固支护中的“端部黏结、全长充填”的锚固方法

技术领域

本发明涉及岩体工程锚固支护技术，特别涉及锚杆与岩体的黏结环节，是一种即能克服端部锚固和全长锚固缺点，又能兼有两种锚固方法优点的锚固新方法。

背景技术

锚杆支护是一种特殊的支护形式，它是利用锚杆的杆体强度以及锚杆与围岩变形性质差异在围岩中一定范围内形成具有较高强度及较强变形适应性的锚固体。锚杆支护对围岩的作用包括表面支护及内部加固两部分。表面支护作用就是改善围岩的应力状态，使围岩的环向抗压强度得到提高；内部加固作用就是提高锚固体的内聚力及摩擦力，即利用锚杆较高的抗剪强度以及因轴向作用而产生的摩擦阻力使锚固体的抗剪能力较锚固前的围岩有所提高并因此而提高层状岩体的抗弯强度及刚度。然而，目前所采用的两种锚固方式：“全长锚固”、“端部锚固”均存在着明显的缺点。全长锚固使锚杆和岩体最大限度地结合为一体，能充分发挥锚杆的横向加固作用，但其对围岩表面的改善应力状态的作用效果较差，且变形适应性差、易发生破断；端部锚固对围岩的应力状态改善效果好，但由于非锚固部分锚杆与岩体接触不紧密，故横向作用效果不好，且非锚固段破断后易发生弹射现象。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有锚固技术的不足，提供一种岩体工程锚固新方法，弥补现行“端部锚固”和“全长锚固”方法中的缺点，使锚固支护的内部加固作用和改善围岩应力状态的作用都得到充分发挥。

本发明是通过以下技术方案来实现其发明目的的：

一种巷道锚固支护中的“端部黏结、全长充填”的锚固方法，锚杆端部由锚固剂与岩体粘结在一起；“黏结长度”以外的锚杆与岩体间采用充填材料充填；所述的充填材料：安装锚杆时，充填材料既无掉渣、滴水现象；不明显增大安装阻力；锚杆安装后，充填材料能形成固体形态，与岩体及锚杆无明显黏结作用，但可传递锚杆与岩体间的横相作用力。

所述的锚固方法，

①所述的黏结长度t₁为：

式中，p——为选用的锚杆杆体设计拉断力，C——岩体的粘锚强度，MPa；φ——锚杆孔直径，m；

②所述的充填长度t₂为：t₂＝t-t₁-t₃，m；

式中，t——锚杆总长度，m，

t₃——锚杆外露长度，一般取0.1m；

③充填材料的选择黄土。

本发明与现有技术相比，由于采用了端部黏结方法，克服了全长锚固技术的缺点，使锚杆改善围岩应力状态的作用能够充分发挥，且对围岩的变形适应能力得到提高；由于非黏结段进行了充填，使围岩与锚杆在全长范围都紧密接触，从而克服了现行端部锚固技术的缺点，提高了锚杆的横向作用效果，而且减小了锚杆破断后发生弹射的危险性。

附图说明

图1端部黏结全长充填锚固方法示意图；

1锚杆孔；2锚杆；3锚固剂；4充填体；5托盘；6螺母；t₁黏结段长度；t₂充填段长度；t₃锚杆外露长度(根据锚杆施工工艺，t₃一般为0.1m)。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

锚杆对围岩力学性质的影响归结为锚固体内聚力的提高及其应力状态的改善。根据对锚杆锚固力的产生机理及其分布规律的研究可知，锚固体应力状态的改善程度即径向压应力的增加量以及应力状态得到改善的岩体范围大小取决于锚固形式、辅助构件的配置以及预紧力的大小；锚固体内聚力的提高有赖于锚杆与岩体间的紧密接触以及锚杆材质较高的力学参数。有托盘端部锚固式锚杆能使较大范围内的围岩应力状态得到较大幅度的改善，但无粘结部分岩体的横向变形所受的约束则会较弱；全长锚固式锚杆可使较大范围岩体的内聚力得到提高，但锚杆的轴向作用力没有充分转化为托锚力，因而对岩体应力状态的改善程度较低。可见，带有辅助构件的全长锚固及端部锚固并非十分完美的锚固方式，都存在着一定的优、缺点。

更合理的锚固方式应是能够克服上述两种锚固方式的缺点，并兼备两者优点的锚固方式，即“端部黏结、全长充填”的锚固方式。端部黏结可使较大范围的岩体所处的应力状态得到改善，全长充填可使无粘结部分的锚杆和岩体间保持挤紧状态，使相互间的作用力得以传递，从而使锚杆的横向作用在锚杆的有效长度范围内均可得到较好的发挥。

依据上述原理，提出岩体锚固技术中的“端部黏结、全长充填”的锚固新方法，具体技术方案如下：

巷道锚固支护中的“端部黏结、全长充填”的锚固新方法，锚杆端部由锚固剂与岩体粘结在一起，该黏结长度是根据锚杆设计锚固力以及粘结强度计算确定的；“黏结长度”以外的锚杆与岩体间采用充填材料充填，该充填的长度”是根据锚固长度及锚杆的总长度来计算的；所述的充填材料要遵循以下原则：安装锚杆时，充填材料既无掉渣、滴水现象；不明显增大安装阻力；锚杆安装后，充填材料能形成固体形态，与岩体及锚杆无明显黏结作用，但可传递锚杆与岩体间的横相作用力。

①所述的黏结长度t₁为：

$t_1=\frac{p}{\mathrm{\π\φc}},m;$

式中，p——为选用的锚杆杆体设计拉断力，

C——岩体的粘锚强度，MPa；

φ——锚杆孔直径，m。

②所述的充填长度t₂为：

t₂＝t-t₁-t₃，m；

式中，t——锚杆总长度，m，

t₃——锚杆外露长度，一般取0.1m。

③充填材料的选择：

依据“锚杆安装后，充填材料能形成固体形态，与岩体及锚杆无明显粘结作用，但可传递锚杆与岩体间的法相作用力”的原则，选择黄土作为非黏结段的充填材料，实际应用时，要制作成药卷状，几何尺寸可根据实际需要调整。

参考图1，某巷道采用端部黏结、全长充填锚固示意图，该巷道顶板锚杆拟采用螺纹钢锚杆，锚杆总长度为2.5m，设计拉断力为15吨/根，锚杆孔直径为28mm，树脂药卷粘结，粘结强度为2.0MPa。则，锚固长度、充填长度以及充填材料参数确定如下：

①锚固长度t₁的确定

$t_1=\frac{p}{\mathrm{\π\φc}}=\frac{15}{28\×2.0\mathrm{\π}}\×10=0.85m$

其中，φ为锚杆孔直径。

②充填长度t₂的确定

t₂＝t-t₁-t₃＝2.5-0.85-0.1＝1.55m

③充填材料参数的确定

根据1.55m的充填长度，需用3个φ23×50的充填材料。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种巷道锚固支护中的“端部黏结、全长充填”的锚固方法，其特征在于，锚杆端部由锚固剂与岩体粘结在一起；“黏结长度”以外的锚杆与岩体间采用充填材料充填；所述的充填材料为药卷状的黄土，锚杆安装后，所述药卷状的黄土能形成固体形态，岩体及锚杆由充填材料连接，同时充填材料与锚杆无明显黏结。