寧義國(guó)，馬雙文，CAO Chen,3

(1.開(kāi)灤能源化工股份有限公司 呂家坨礦業(yè)分公司，河北 唐山 063107；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 礦業(yè)學(xué)院，遼寧 阜新 123000；3.伍倫貢大學(xué) 土木、采礦與環(huán)境學(xué)院，新南威爾士 伍倫貢 2522)

0 引 言

據(jù)估計(jì)，2020年后，我國(guó)年平均巷道掘進(jìn)長(zhǎng)度將達(dá)到14 000 km。我國(guó)煤礦井下開(kāi)采深度以10 m/a的速度增加，隨著開(kāi)采深度的持續(xù)增加，巷道圍巖條件逐漸惡化，煤礦井下巷道出現(xiàn)了高應(yīng)力、采動(dòng)影響強(qiáng)烈等一系列復(fù)雜條件支護(hù)難題[1]。錨桿支護(hù)技術(shù)現(xiàn)已普遍用于煤礦下的巷道支護(hù)[2-4]，目前，發(fā)達(dá)國(guó)家煤礦巷道基本全部采用了錨桿支護(hù)技術(shù)，我國(guó)錨桿支護(hù)占巷道支護(hù)總量75%以上[5]。針對(duì)錨桿支護(hù)，諸多學(xué)者已經(jīng)做了大量研究。趙敏[6]認(rèn)為錨桿采用非全長(zhǎng)錨固時(shí)，當(dāng)圍巖變形過(guò)大，在拉、剪應(yīng)力作用下，錨桿的自由段桿體將會(huì)發(fā)生破斷。李英明等[7]認(rèn)為在全長(zhǎng)錨固錨桿支護(hù)作用時(shí)，桿體的應(yīng)力分布滿足中性點(diǎn)理論。黃明華等[8]基于非線性剪切滑移模型分析了錨固方式對(duì)錨桿錨固效果的影響，并確立了臨界錨固長(zhǎng)度的計(jì)算方法?？导t普等[9]通過(guò)對(duì)不同形狀錨桿拉拔試驗(yàn)，得出了桿體形狀對(duì)拉拔力的影響程度，并借助數(shù)值模擬軟件得出了不同條件下剪應(yīng)力的分布特征。文獻(xiàn)[10-12]等利用實(shí)驗(yàn)室條件，對(duì)4種不同橫肋間距的錨桿進(jìn)行了錨固拉拔試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肋間距為33.15 mm時(shí)試件拉拔力最大。同時(shí)，文獻(xiàn)[13-17]對(duì)肋間距為12、24、36、48 mm的4種右旋錨桿進(jìn)行了錨固拉拔試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)肋間距為48 mm時(shí)，錨固試件拉拔力最大。韓軍等[18]通過(guò)理論計(jì)算，發(fā)現(xiàn)錨桿橫肋面角對(duì)錨桿的錨固效果有重要影響。張明等[19]認(rèn)為，錨固劑中添加鋼制骨料可改善錨固劑的性能。上述研究成果表明，錨桿桿體強(qiáng)度、錨桿外形和錨固方式對(duì)錨桿錨固性能有重要影響，但相關(guān)研究主要為理論和實(shí)驗(yàn)室研究，且研究?jī)?nèi)容單一，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用少。筆者從錨桿支護(hù)失效因素出發(fā)，充分考慮錨桿受力狀態(tài)，設(shè)計(jì)了新外形結(jié)構(gòu)的螺紋鋼錨桿，并在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其錨固性能進(jìn)行驗(yàn)證。

1 巷道支護(hù)失效分析

1.1 錨桿失效形式

開(kāi)灤集團(tuán)某礦回風(fēng)巷埋深700 m，部分圍巖破碎，巷道原有支護(hù)參數(shù)為：頂板錨桿采用?22 mm×2 400 mm左旋錨桿，排距(800±100)mm，間距(720±100)mm；兩幫錨桿選用?20 mm×2 400 mm右旋等強(qiáng)錨桿，排距(800±100)mm，間距(850±100)mm。錨索長(zhǎng)度為8 m，間距1.5 m，頂板和兩幫均用端部錨固。由于巷道埋深大，地應(yīng)力高，在采用上述支護(hù)參數(shù)進(jìn)行支護(hù)后，巷道變形較大，局部有底鼓，并出現(xiàn)錨桿斷裂，導(dǎo)致錨桿支護(hù)失效，為保證礦井安全生產(chǎn)需要對(duì)其失效原因進(jìn)行分析。對(duì)已掘進(jìn)巷道距掘進(jìn)工作面方向30 m范圍的錨桿錨索失效情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中頂板錨桿斷裂12根，螺紋斷裂頂板錨桿有10根，錨索托盤(pán)與頂板分離3處，錨桿托盤(pán)與頂板分離4處?；仫L(fēng)巷錨桿支護(hù)失效主要是由錨桿斷裂引起的，且主要發(fā)生在頂板，因此減少巷道錨桿斷裂的發(fā)生，可以有效阻止錨桿支護(hù)失效情況的發(fā)生，維護(hù)巷道穩(wěn)定。文獻(xiàn)[20-21]對(duì)巷道錨桿斷裂失效進(jìn)行了系統(tǒng)研究后發(fā)現(xiàn)：巷道錨桿斷裂常見(jiàn)于頂板，錨桿斷裂的主要類型是應(yīng)力腐蝕斷裂；應(yīng)力來(lái)源于錨桿的內(nèi)應(yīng)力以及作用時(shí)的拉、彎、扭、剪等應(yīng)力；從錨桿結(jié)構(gòu)看，螺紋鋼錨桿的肋腳處是應(yīng)力最為集中的地方，同時(shí)也是裂紋的起始點(diǎn)。高地應(yīng)力是深部巷道變形大、錨桿斷裂嚴(yán)重的重要因素。吳擁政等[21]提出了通過(guò)改善錨桿受力狀態(tài)、改變錨桿錨固方式、優(yōu)化桿體形狀，減少錨桿破斷，保證圍巖穩(wěn)定的理念。

1.2 減少錨桿失效的方法

1)改善錨桿受力狀態(tài)。錨桿可能只受單一較大載荷，也可能受多種載荷復(fù)合疊加影響[22]。破斷后的錨桿形狀彎曲，表明在拉伸、彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)的組合作用下，在破斷位置出現(xiàn)了較大的彎曲和剪切變形，且斷口處有明顯的徑縮。因此，從錨桿受力狀態(tài)來(lái)看，減少錨桿系統(tǒng)彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)受力，可以減少錨桿破斷。改善措施包括：將錨桿由扭轉(zhuǎn)預(yù)緊改為拉張預(yù)緊；提高作業(yè)質(zhì)量，保證鉆孔與巖壁垂直，避免錨桿受圍巖擠壓剪切作用；采用合理的調(diào)心結(jié)構(gòu)，降低錨桿的彎曲應(yīng)力等。

2)改變錨固方式。目前我國(guó)在煤礦巷道支護(hù)中，錨桿支護(hù)錨固方式按照錨固段的長(zhǎng)度一般分為端部錨固、加長(zhǎng)錨固和全長(zhǎng)錨固。

端部錨固錨桿的錨固作用，其一是由于錨固段的錨固劑與圍巖產(chǎn)生的黏結(jié)作用力，另一部分是由于錨桿托盤(pán)對(duì)圍巖所產(chǎn)生的托錨力作用，據(jù)此建立錨桿-圍巖的力學(xué)作用模型[23]，并推導(dǎo)出端部錨固時(shí)軸力分布計(jì)算式。

(1)

由式(1)可知，沿著桿體方向，端部錨固受力逐漸變小。從支護(hù)效果看，端部錨固的錨桿，錨固段只提供了錨桿與圍巖之間的黏結(jié)力，在支護(hù)過(guò)程中，桿體上的軸向應(yīng)力和應(yīng)變均勻分布，對(duì)圍巖變形不敏感，支護(hù)剛度低。與端部錨固不同，全長(zhǎng)錨固的錨桿被錨固劑整體黏結(jié)，桿體上的受力和應(yīng)變分布不均勻，對(duì)圍巖變形敏感，可及時(shí)抑制圍巖的滑動(dòng)，支護(hù)剛度更高。在巷道圍巖表面破碎后，端部錨固系統(tǒng)就失去了錨固作用，但是全長(zhǎng)錨固系統(tǒng)仍可以發(fā)揮一定的作用，使得錨固范圍內(nèi)巖體的整體性得到加強(qiáng)，能有效地約束巷道圍巖的變形和位移，并提高錨桿支護(hù)系統(tǒng)的支撐剛度和抗剪強(qiáng)度，延長(zhǎng)錨桿的有效作用時(shí)間。從上述分析可以看出，通過(guò)改變錨固方式，將端部錨固改為全長(zhǎng)錨固的方法，可以改善錨固性能。

3)優(yōu)化錨桿參數(shù)。通過(guò)對(duì)錨桿外形地優(yōu)化，可以改善錨桿錨固性，降低由錨桿自身結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的應(yīng)力集中，減少裂紋的產(chǎn)生。比如增大錨桿肋間距，可以降低肋高和肋間距比，使得桿體外形更加平滑，減少桿體應(yīng)力集中點(diǎn)，進(jìn)而減少錨桿桿體斷裂的發(fā)生[17]。

目前研究表明[12-16]，肋間距為48 mm時(shí)，錨桿錨固性能最好，同時(shí)設(shè)計(jì)了如圖1所示的新外形高強(qiáng)錨桿，桿體外形結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：

直徑/mm20長(zhǎng)度/mm2 400肋間距/mm50肋高/mm2.0橫肋寬度(頂/底)/mm1.5/3.6橫肋與軸線夾角/(°)60

圖1 新外形結(jié)構(gòu)螺紋鋼錨桿外形參數(shù)

2 拉拔測(cè)試

對(duì)于錨桿來(lái)說(shuō)，錨固性能是判斷錨桿質(zhì)量的重要指標(biāo)，其中錨固力是基本參數(shù)，提高錨桿的錨固力，可以改善錨固性能。在實(shí)驗(yàn)室條件下可借助試驗(yàn)機(jī)對(duì)不同錨桿的錨固力進(jìn)行對(duì)比。

試驗(yàn)前先將直徑均為20 mm礦用左旋錨桿、右旋12 mm肋間距錨桿和50 mm大肋間距高強(qiáng)錨桿切割成長(zhǎng)度為280 mm的桿件，每種錨桿切割3根；然后利用散裝樹(shù)脂錨固劑進(jìn)行膠結(jié)，居中裝置進(jìn)行固定，將桿件錨固于內(nèi)徑33 mm、外徑44 mm，高100 mm內(nèi)壁車絲處理過(guò)的20號(hào)鋼質(zhì)套筒中，錨固試件如圖2所示。

圖2 錨固試件

待試件凝固后，進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，借助WAW-600C型微機(jī)控制電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，采用位移控制，控制加載速度為1 mm/min。

通過(guò)試驗(yàn)機(jī)傳感器與電腦相連記錄力、位移等數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖3所示。

圖3 拉拔力與位移關(guān)系

由圖3可知，礦用右旋錨桿、左旋錨桿和新錨桿在相同試驗(yàn)條件下的拉拔力存在差別。3個(gè)右旋錨桿試件的拉拔力分別為137.8、135.3、137.6 kN，平均拉拔力為136.9 kN。3個(gè)左旋錨桿試件的拉拔力分別為102.7、111.5、104.1 kN，平均拉拔力為106.1 kN。大肋間距高強(qiáng)錨桿的拉拔力分別為138.7、151.8、152.3 kN，平均拉拔力為147.6 kN?？梢钥闯觯?種錨桿中大肋間距高強(qiáng)錨桿的平均拉拔力最大，其次是右旋錨桿，左旋錨桿拉拔力最小。同時(shí)，從拉拔力-位移曲線可以明顯看出，錨桿在較高拉拔力所維持的位移區(qū)間更大，即能夠儲(chǔ)存的能量值更多，吸能效果更好。綜上所述，大肋間距高強(qiáng)錨桿在拉拔力和吸能方面的性能比原有礦用錨桿更優(yōu)。

3 現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)方案

3.1.1 支護(hù)方案及試驗(yàn)巷道地點(diǎn)概況

工業(yè)試驗(yàn)的地點(diǎn)選擇回風(fēng)巷掘進(jìn)工作面至開(kāi)切眼方向巷道，進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)地點(diǎn)埋深為700 m，根據(jù)地應(yīng)力測(cè)量結(jié)果，此處最大水平應(yīng)力為33 MPa，垂直應(yīng)力為20 MPa，最小水平應(yīng)力約為17 MPa，煤層平均厚度3.3 m，煤層平均傾角為16°。

試驗(yàn)巷道頂板、底板均為粉砂巖，頂?shù)装迕簬r力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 煤巖力學(xué)參數(shù)

3.1.2 圍巖結(jié)構(gòu)探測(cè)

在試驗(yàn)前，先對(duì)回風(fēng)巷圍巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)，包括頂板鉆孔窺視和松動(dòng)圈測(cè)試。依據(jù)圍巖結(jié)構(gòu)探測(cè)結(jié)果，確定最終的巷道錨桿支護(hù)方案，最后對(duì)巷道支護(hù)效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1)頂板鉆孔窺視。在回風(fēng)巷頂板打設(shè)鉆孔后，利用YTJ20型巖層探測(cè)記錄儀對(duì)回風(fēng)巷頂板進(jìn)行鉆孔窺視，探測(cè)結(jié)果如圖4所示。由圖4知，頂板內(nèi)部從表面直到深2.2 m處都存在圍巖破碎情況，特別是在頂板深1.4 m處圍巖破碎較嚴(yán)重，在頂板深5 m以上范圍的圍巖完整性較好。同時(shí)，在頂板深3.6～4.7 m，存在著厚度約為1.1 m的煤線，煤線的存在使得此處發(fā)生頂板離層的可能性較大，在巷道支護(hù)后，應(yīng)加強(qiáng)頂板離層監(jiān)測(cè)。

圖4 工作面鉆孔窺視

2)松動(dòng)圈測(cè)試。巷道開(kāi)挖后，巖體破壞，表面會(huì)形成一定范圍松動(dòng)區(qū)，對(duì)巷道穩(wěn)定性影響較大，利用超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可間接了解巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。目前，回風(fēng)巷已經(jīng)掘進(jìn)210 m，在已掘巷道60 m處設(shè)置測(cè)點(diǎn)，上下幫每側(cè)打2個(gè)鉆孔，間距1.5 m?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后，回采巷道圍巖松動(dòng)圈測(cè)試結(jié)果如圖5所示。由圖5可得，巷道松動(dòng)圈范圍為1 400～2 000 mm，平均為1 700 mm，在此范圍內(nèi)圍巖破碎，當(dāng)采用端部錨固后，托盤(pán)易與圍巖分離，錨桿不能充分發(fā)揮支撐作用，不利于巷道支護(hù)。因此，在設(shè)計(jì)支護(hù)方案時(shí)，應(yīng)使錨桿長(zhǎng)度大于松動(dòng)圈范圍。

圖5 松動(dòng)圈測(cè)試

3.1.3 方案設(shè)計(jì)

結(jié)合理論分析和圍巖結(jié)構(gòu)探測(cè)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，原有端部錨固已不適用，為充分發(fā)揮錨桿的支護(hù)作用，需將錨固方式改為更適合的全長(zhǎng)錨固。根據(jù)松動(dòng)圈探測(cè)結(jié)果，回風(fēng)巷松動(dòng)圈范圍約1 700 mm，鉆孔窺視破碎區(qū)2 200 mm，原有支護(hù)方案中的長(zhǎng)2 400 mm的錨桿可以滿足支護(hù)需求。

在相同試驗(yàn)條件下，新錨桿(大肋間距高強(qiáng)錨桿)的錨固性能較其他2種礦用錨桿的錨固性能更優(yōu)。為改善巷道圍巖支護(hù)效果，在回風(fēng)巷，進(jìn)行大肋間距高強(qiáng)錨桿與原支護(hù)方案錨固性能對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)位置設(shè)置在距離回撤通道1 057 m至距開(kāi)切眼約100 m，共設(shè)2個(gè)試驗(yàn)段，每個(gè)試驗(yàn)段長(zhǎng)度為30 m，試驗(yàn)段1為原支護(hù)方案、試驗(yàn)段2為大肋間距高強(qiáng)錨桿支護(hù)。錨桿密度和錨桿長(zhǎng)度均同原有方案，試驗(yàn)段1采用端部錨固，錨固長(zhǎng)度50 cm，試驗(yàn)段2采用全長(zhǎng)錨固。在錨桿安裝時(shí)，嚴(yán)格施工，使錨桿盡量與頂板垂直，避免錨桿受扭剪作用。在錨桿安裝完成后，對(duì)錨固效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析。

3.2 錨固效果監(jiān)測(cè)

3.2.1 錨桿支護(hù)失效統(tǒng)計(jì)

原有支護(hù)方案中超前工作面30 m范圍錨桿失效29處，主要以錨桿桿體的斷裂和螺紋斷裂為主，同時(shí)有少量的托盤(pán)與頂板分離。在對(duì)比試驗(yàn)進(jìn)行后，對(duì)巷道錨桿失效情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

3.2.2 頂板離層方案設(shè)計(jì)

頂板離層監(jiān)測(cè)利用SDAK-20型多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)定儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。具體操作為：在每個(gè)試驗(yàn)段中央頂板打設(shè)直徑32 mm的鉆孔，孔深10 m，每間隔0.5 m設(shè)置1個(gè)磁環(huán)測(cè)點(diǎn)，在頂板深3～5 m處加強(qiáng)對(duì)煤線的監(jiān)測(cè)(需要加密測(cè)點(diǎn)，約0.3 m布置1個(gè)磁環(huán)測(cè)點(diǎn))。

3.2.3 錨桿受力監(jiān)測(cè)方案

在巷道圍巖監(jiān)測(cè)中，錨桿的受力監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)基本內(nèi)容，其目的是為明確錨桿受力狀態(tài)，判斷預(yù)應(yīng)力等參數(shù)的合理性。測(cè)力計(jì)的安裝必須符合施工標(biāo)準(zhǔn)，在頂板安裝2個(gè)測(cè)力計(jì)，間距1.4 m，兩幫各安裝1個(gè)測(cè)力計(jì)，設(shè)備安裝后每2 h自動(dòng)記錄1次。

3.3 錨桿支護(hù)效果分析

3.3.1 錨桿支護(hù)失效統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)試驗(yàn)段1和試驗(yàn)段2每個(gè)區(qū)間內(nèi)的錨桿失效情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖6所示。

圖6 不同錨桿支護(hù)方案失效對(duì)比

由圖6可得，在方案實(shí)施后，錨桿支護(hù)失效情況明顯不同。試驗(yàn)段1東發(fā)生支護(hù)失效情況20處，頂板錨桿斷裂7處，頂板螺紋斷裂9處，錨索托盤(pán)分離1處，錨桿托盤(pán)分離3處。而試驗(yàn)段2共發(fā)生支護(hù)失效情況9處，與原支護(hù)方案相比，降低了55%；頂板錨桿斷裂1處，比原支護(hù)方案降低86%；錨索托盤(pán)與頂板分離1處；錨桿托盤(pán)分離2處，與原支護(hù)方案相比降低了33%。從試驗(yàn)巷道錨固失效對(duì)比可以看出，改善方案后，錨桿仍有一部分發(fā)生螺紋斷裂，桿體斷裂明顯減少，這表明桿體螺紋部位仍是薄弱點(diǎn)，需要加強(qiáng)螺紋處的強(qiáng)度。

3.3.2 頂板離層分析

從儀器安裝完畢后開(kāi)始數(shù)據(jù)采集，直至回采至試驗(yàn)巷道處停止采集，前后歷時(shí)225 d，監(jiān)測(cè)斷面在此過(guò)程中下沉量變化如圖7所示。

圖7 離層變化監(jiān)測(cè)

由圖7可知，試驗(yàn)段1和試驗(yàn)段2頂板不同位置下沉量不同，在鉆孔深處下沉量較小。鉆孔深處的離層較淺處的離層量小，且變化率也小，可推斷出頂板深處發(fā)生離層的可能性小，因此以鉆孔最深位置，即10 m處作為基準(zhǔn)，計(jì)算離層。

試驗(yàn)段1頂板深處下沉量為26 mm，在頂板深1.5 m處，下沉量為55 mm時(shí)，離層量達(dá)到了29 mm，且離層曲線在此處出現(xiàn)峰值，表明該處發(fā)生明顯離層；試驗(yàn)段2頂板深處下沉量為13 mm，在頂板深0.6 m處，下沉量為35 mm，離層達(dá)到最大為22 mm。與試驗(yàn)段1的最大下沉量相比，試驗(yàn)段2減小了36.4%，且離層量較試驗(yàn)段1降低了24.1%。這表明，采用全長(zhǎng)錨固的大肋間距高強(qiáng)錨桿比原支護(hù)方案對(duì)頂板離層的控制效果更好。

3.3.3 受力分析

試驗(yàn)巷道錨桿安裝后，對(duì)兩段巷道的錨桿受力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。巷道頂板、幫部錨桿受力結(jié)果如圖8、圖9所示。

1)由圖8可知，錨桿安裝后，礦用頂錨桿和新型錨桿這2種錨桿受力基本相近，只受錨桿預(yù)緊力和頂板微弱下沉產(chǎn)生的壓力，試驗(yàn)巷道1和2頂板的錨桿測(cè)力計(jì)初始值分別為34.7、28.3 MPa。隨著工作面的掘進(jìn)，每10 d左右，頂板錨桿測(cè)力計(jì)讀數(shù)出現(xiàn)波動(dòng)式上升和下降，判斷為頂板的周期性來(lái)壓導(dǎo)致巷道頂部圍巖發(fā)生離層。45 d后，試驗(yàn)段1錨桿受力增幅明顯，而試驗(yàn)段2錨桿受力增長(zhǎng)緩慢。截至回采期間最后一次采集的數(shù)據(jù)，試驗(yàn)段1測(cè)力計(jì)顯示為442.9 MPa，已達(dá)到錨桿受力屈服階段；試驗(yàn)段2頂板測(cè)力計(jì)數(shù)據(jù)最高為78.1 MPa，錨桿受力還處于錨桿體的彈性階段，與試驗(yàn)段1相比，試驗(yàn)段2錨桿受力降低了82.4%。195 d后即回采期間，由于對(duì)巷道進(jìn)行超前支護(hù)，導(dǎo)致后期試驗(yàn)段1和試驗(yàn)段2頂板錨桿受力基本無(wú)變化。

圖8 頂板錨桿受力

2)幫部受力分析如圖9所示。由圖9知試驗(yàn)巷道1和2幫部錨桿測(cè)力計(jì)初期值分別為33.2和21.0 MPa；其中，試驗(yàn)段1測(cè)力計(jì)示數(shù)在6 d后趨于穩(wěn)定，直至144 d后出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)，持續(xù)到采集結(jié)束已達(dá)到115.2 MPa；試驗(yàn)段2同樣在6 d后逐漸趨于穩(wěn)定直至144 d后小幅度增長(zhǎng)至61.3 MPa，在195 d后又趨于穩(wěn)定。

圖9 巷幫錨桿受力

綜上所述，頂錨桿受力受采動(dòng)影響較明顯，而幫錨桿無(wú)明顯規(guī)律，這也是最初原支護(hù)方案中頂板錨桿出現(xiàn)支護(hù)失效而兩幫未出現(xiàn)的主要原因。從頂板錨桿受力曲線可以看出，試驗(yàn)段1表現(xiàn)出較大的承載力，而試驗(yàn)段2受力依然處于錨桿的彈性階段，表明采用全長(zhǎng)錨固的大肋間距高強(qiáng)錨桿后，圍巖力學(xué)狀態(tài)得到改善，應(yīng)力集中降低，錨固性能更好。

4 結(jié) 論

1)頂板錨桿斷裂是錨桿支護(hù)失效的主要形式，改善錨桿受力狀態(tài)、改變錨桿的錨固方式、優(yōu)化桿體形狀都可以減少錨桿支護(hù)失效的發(fā)生。

2)室內(nèi)錨桿拉拔結(jié)果顯示，礦用右旋錨桿，左旋錨桿和大肋間距高強(qiáng)錨桿的拉拔力分別為136.9、106.1、147.6 kN，3種錨桿中大肋間距高強(qiáng)錨桿的拉拔力最大；大肋間距高強(qiáng)錨桿的吸能效果也最好，錨固性能更優(yōu)。

3) 回采期間，全錨大肋間距高強(qiáng)錨桿支護(hù)方案與原支護(hù)方案相比，錨桿支護(hù)失效明顯減少；原支護(hù)方案和全錨大肋間距高強(qiáng)錨桿巷道的最大離層量分別為29、22 mm，改進(jìn)支護(hù)方案較原支護(hù)方案降低了24.1%；頂板錨桿受力最大值分別為442.9、78.1 MPa，改進(jìn)方案較原支護(hù)方案降低了82.4%；可以看出，全錨大肋間距高強(qiáng)錨桿支護(hù)對(duì)圍巖控制效果更好。