锚杆支护广旺发72号文附件.doc

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附件1：

广旺矿区巷道支护设计方法（暂行）

1.巷道支护围岩分类法

巷道支护围岩分类方法很多，各有优缺点。经过现场大量实践，采用围岩松动圈分类法，比较简单可行、经济实用。

巷道支护围岩松动圈分类法见表1.1、表1.2。

表1.1巷道支护围岩松动圈分类表

围岩类别

分类名称

松动圈Lp/cm

支护机理及方法

备注

小松动圈

Ⅰ

稳定围岩

0～40

杆射混凝土支护

围岩整体性好，不易风化的可不支护

中松动圈

Ⅱ

较稳定围岩

40～100

锚杆悬吊理论杆层局部支护

Ⅲ

一般围岩

100～150

锚杆悬吊理论杆层局部支护

刚性支护局部破坏

大松动圈

Ⅳ

一般不稳定围岩（软岩）

150～200

锚杆组合拱理论杆层、金属网局部支护

刚性支护大面积破坏

Ⅴ

不稳定围岩（较软围岩）

200～300

锚杆组合拱理论杆层、金属网局部支护

围岩变形有稳定期

Ⅵ

极不稳定围岩（极软围岩）

＞300

二次支护理论

围岩变形在一般支护条件下无稳定期

表1.2大松动圈软岩工程分类表

Lp/cm

围岩类别

围岩类型

支护机理及方式

备注

150～200

Ⅳ

一般软岩

锚杆组合拱理论

锚杆网支护

200～300

Ⅴ

较软软岩

锚杆组合拱理论

全断面锚杆网支护

＞300

Ⅵ

极软软岩

二次支护理论

联合支护

2.锚杆支护理论

锚杆支护是通过围岩内部的杆体，改变围岩本身的力学状态，提高围岩的强度，从而在巷道周围岩体内形成一个完整稳定的承载圈，与围岩共同作用，达到维护巷道的目的。

各种锚固支护理论的研究都是以一定的假设为基础的，各自从不同的角度、不同的条件阐述锚杆支护的作用机理，适用不同的围岩条件，得到了国内外的认可和应用。

2.1传统锚杆支护理论

2.1.1悬吊理论

悬吊理论认为：锚杆支护的作用就是将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳定岩层上，以增强较软弱岩层的稳定性。

悬吊理论只适用于巷道顶板，不适用巷道帮、底。如果顶板中没有坚硬稳定岩层或顶板软弱岩层较厚，围岩破碎区范围较大，无法将锚杆锚固到上面坚硬岩层或者未松动岩层上，悬吊理论就不适用。

2.1.2组合梁理论

组合梁理论认为：在层状岩体中开挖巷道，当顶板在一定范围内不存在坚硬稳定岩层时，锚杆的悬吊作用居次要地位。

组合梁理论只适用于层状顶板锚杆支护的设计，对于巷道的帮、底不适用。

2.1.3组合拱（压缩拱）理论

组合拱理论认为：在拱形巷道围岩的破裂区中安装预应力锚杆时，在杆体两端将形成圆锥形分布的压应力，如果沿巷道周边布置锚杆群，只要锚杆间距足够小，各个锚杆形成的压力圆锥体将相互交错，就能在岩体中形成一个均匀的压缩带，即承压拱（也称组合拱或压缩拱），这个承压拱可以承受其上部破碎岩石施加的径向荷载。在承压拱内的岩石径向及切向均受压，处于三向应力状态，其围岩强度得到提高，支撑力也相应加大。

组合拱理论没有深入考虑围岩-支护的相互作用，一般不能作为准确的定量设计，但可作为锚杆加固设计和施工的重要参考。

2.1.4最大水平应力理论

最大水平理论认为：矿井岩层的水平应力通常大于垂直应力，水平应力具有明显的方向性，最大水平应力一般为最小水平应力的1.5～2.5倍。

最大水平理论，论述了巷道围岩水平应力对巷道稳定性的影响以及锚杆支护所起的作用。可以借贴计算机进行模拟设计。

2.2围岩松动圈支护理论

围岩松动圈支护理论由三个主要部分组成。

2.2.1围岩松动圈支护。

开巷后，当围岩应力超过围岩强度后将在围岩中产生新的裂缝分布，其分布区域类似圆形或椭圆形，当围岩为不均质时将为异形，称之为围岩松动圈。松动圈主要尺寸属性为其厚度，其值可用超声波围岩松动圈测试仪或其他如多点位移计等测得。围岩一旦产生松动圈，围岩的最大变形荷载将是围岩松动圈产生过程中的体积膨胀称之为碎胀变形。并且经试验证明，现有支护无法有效阻止围岩松动圈的产生和发展。即围岩松动圈支护理论的立论有二：一是围岩松动圈是开巷后的客观存在；二是围岩碎胀变形远远大于围岩的弹塑性变形。

2.2.2围岩松动圈分类方法。

分类表将围岩分为Ⅵ类，其中当松动圈大于150cm时，无论围岩性质如何，其支护上都需采用软岩支护技术，因此称之为软岩（不稳定围岩）支护。

2.2.3围岩松动圈锚杆支护技术。

从围岩松动支护理论出发，它将锚杆支护按机理分三种类型设计。①当Lp＜40cm时，称小松动圈，或理解为围岩只有弹塑性变形，锚杆将起不到作用，只需进行杆混凝土支护或裸体巷道。②中松动圈。Lp＝40～150cm，松动圈在这范围内，支护较容易，采用悬吊理论，其悬吊点在松动圈以外，在这种条件下，杆混凝土只有防止围岩风化和防止锚杆间小块岩石的掉落。③大松动圈。Lp＞150cm时，用锚杆给予松动圈内破裂围岩以约束力，使其恢复到接近原岩的强度并具有可缩性，形成锚