錨桿支護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀講解

1、錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)摘要基于國(guó)內(nèi)外大量而廣泛的錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用與研究，錨桿支護(hù)的優(yōu)越性越來(lái)越得到認(rèn)可，本文闡述了錨桿支護(hù)技術(shù)及其分類，總結(jié)了錨桿支護(hù)技術(shù)的作用原理，并對(duì)國(guó)內(nèi)外錨桿支護(hù)的現(xiàn)狀做了初步分析。運(yùn)用支護(hù)設(shè)計(jì)中常用理論及方法，對(duì)錨桿支護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，高效機(jī)械化掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)是保證礦井實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的必要條件，也是巷道掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展方向。同時(shí)對(duì)實(shí)際支護(hù)工程中的某些不足進(jìn)行了具體討論，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了初步分析。關(guān)鍵詞：錨桿支護(hù)；支護(hù)原理；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)I摘要概述1二、錨桿支護(hù)技術(shù)的概念及其分類1（一）錨桿支護(hù)技術(shù)1（二）錨桿的分類2（三）錨桿支護(hù)適用條件及

2、優(yōu)缺點(diǎn)6（四）錨桿支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工6三、錨桿的支護(hù)原理7（一）目前，已經(jīng)被廣為接受的錨桿支護(hù)理論主要有如下幾種：7（二）近年來(lái)，又提出了新的支護(hù)理論，主要有以下幾種：9四、國(guó)內(nèi)外錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀10（一）國(guó)外錨桿支護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀10（二）國(guó)內(nèi)錨桿支護(hù)的現(xiàn)狀12（三）國(guó)內(nèi)外錨桿支護(hù)技術(shù)的對(duì)比12五、錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)13（一）錨桿支護(hù)技術(shù)的改進(jìn)1316（二）錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)15參考文獻(xiàn)、概述錨桿支護(hù)作為巖土工程加固的一種重要形式，由于其具有安全、高效、低成本等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)際巖土工程領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。1872年，英國(guó)北威爾士的煤礦加固工程中首次采用鋼筋加固頁(yè)巖之后，1905年美國(guó)

3、礦山中也出現(xiàn)了類似的加固工程。到了20世紀(jì)40年代，錨桿支護(hù)在地下工程中的應(yīng)用在國(guó)外得到了迅猛發(fā)展。目前，在澳大利亞和美國(guó)等國(guó)的地下工程支護(hù)中，錨桿支護(hù)已經(jīng)占到了接近100%。我國(guó)于20世紀(jì)50年代開始試用錨桿支護(hù)技術(shù)，至70年代前期還處于探索階段，直到1978年才開始重點(diǎn)推廣，80年代開始向英國(guó)學(xué)習(xí)錨桿支護(hù)技術(shù)后推廣到煤巷支護(hù)，90年代又向澳大利亞學(xué)習(xí)引進(jìn)成套先進(jìn)的錨桿支護(hù)技術(shù)，目前已得到較廣泛的推廣和應(yīng)用。在一些礦區(qū)的錨桿支護(hù)巷道比例達(dá)到90%以上，有些礦井甚至達(dá)到了100%，取得了較好的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有楔縫、漲殼、倒楔錨桿、鋼絲繩或鋼筋砂漿錨桿、木錨桿、竹錨桿、內(nèi)漲錨桿、管縫錨桿

4、、樹脂錨桿、水泥錨桿、爆擴(kuò)錨桿、預(yù)應(yīng)力注漿大錨索等十幾個(gè)系列。由于各種錨桿的構(gòu)造不同，錨桿作用機(jī)理差異甚大，國(guó)內(nèi)外大量工程實(shí)踐證明，各種不同種類錨桿，在不同的地質(zhì)條件下，有不同的“支護(hù)”效果。國(guó)內(nèi)外錨桿支護(hù)成功的經(jīng)驗(yàn)表明，合理的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)及詳細(xì)的監(jiān)測(cè)分析，不僅可保證回采巷道的安全可靠，而且可取得顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。二、錨桿支護(hù)技術(shù)的概念及其分類（一）錨桿支護(hù)技術(shù)錨桿支護(hù)技術(shù)就是在土層或巖層中鉆孔，埋入錨桿后灌注水泥（或水泥砂漿、錨固劑），依靠錨固體與巖層之間的摩擦力、拉桿與錨固體的握裹力以及拉桿強(qiáng)度共同作用，來(lái)承受作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載。通過(guò)錨桿的軸向作用力，將桿體周圍圍巖中一定范

5、圍巖體的應(yīng)力狀態(tài)由單向（或雙向）受壓轉(zhuǎn)變?yōu)槿蚴軌?，從而提高其環(huán)向抗壓強(qiáng)度，使壓縮帶既可承受其自身重量，又可承受一定的外部載荷，使其有效地控制圍巖變形。錨桿支護(hù)是在邊坡、巖土深基坑等地表工程及隧道、采場(chǎng)等地下施工中均廣泛采用采用的一種既安全又經(jīng)濟(jì)的支護(hù)方式，是以錨桿為主體的支護(hù)結(jié)構(gòu)的總稱,包括錨桿、錨噴、錨噴網(wǎng)等支護(hù)形式。由于錨桿支護(hù)技術(shù)具有成本低、支護(hù)效果好、操作簡(jiǎn)便、使用靈活、占用施工凈空少等優(yōu)點(diǎn)，在一些礦區(qū)的錨桿支護(hù)巷道比例達(dá)到90%以上，有些礦井甚至達(dá)到了100%,取得了較好的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益。(二) 錨桿的分類錨桿支護(hù)實(shí)質(zhì)上就是把錨桿安裝在巷道的圍巖中，使層狀的、軟質(zhì)的巖體以不同的形態(tài)

6、得到加固，形成完整的支護(hù)結(jié)構(gòu)，提供一定主動(dòng)的支護(hù)抗力，共同阻抗其外部圍巖的位移和變形，目前，國(guó)內(nèi)外巖土工程中常用的錨桿主要有：(1) 木錨桿。我國(guó)使用的木錨桿主要有普通木錨桿和壓縮木錨桿兩種。(2) 鋼筋或螺紋鋼砂漿錨桿，見圖3-2-1。此類錨桿以水泥砂槳作為錨桿桿體與圍巖的粘結(jié)劑。圖3-2-1螺紋鋼砂漿錨桿(3)倒楔式金屬錨桿。這種錨桿曾是使用最為廣泛的錨桿支護(hù)形式之一。由于它加工簡(jiǎn)單，安裝方便，具有一定的錨固力，因此這種錨桿至今還在使用。見圖322(4)管縫式錨桿。是一種全長(zhǎng)摩擦錨固式錨桿。這種錨桿具有安裝簡(jiǎn)單、錨固可靠、初錨力大、錨固力隨圍巖移動(dòng)而增長(zhǎng)等特點(diǎn)。見圖3-2-3(5) 樹脂錨

7、桿。用樹脂作為錨桿與圍巖的粘結(jié)劑，這種錨桿支護(hù)成本較高。見圖3-2-4七<態(tài)2;%-?.18圖3-2-4等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿(6) 快硬膨脹水泥錨桿。采用普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥加入外加劑而成，具有速凝、早強(qiáng)、減水、膨脹等特點(diǎn)。見圖3-2-53-2-5快硬膨脹水泥錨桿(7) 預(yù)應(yīng)力錨桿。預(yù)應(yīng)力錨桿是一種采用鋼制漲殼錨頭預(yù)先對(duì)錨桿施加預(yù)應(yīng)力的一種中空錨桿可滿足設(shè)計(jì)需要施加一定預(yù)應(yīng)力的支護(hù)工程。它是由漲殼錨頭、錨桿體、聯(lián)接套、止?jié){塞、墊板、螺母組成的。預(yù)應(yīng)力錨桿見圖3-2-6(8)中空注漿錨桿?？招腻^桿的一種，多用于相對(duì)穩(wěn)定完整的巖層，樹脂、工程膠水、速凝水泥等錨固劑自錨桿中心注入，比

8、普通錨桿錨固質(zhì)量更好。由于自進(jìn)式中空注漿錨桿的出現(xiàn)，松散巖土條件下的地層也可以使用中空注漿錨桿。中空注漿錨桿示意圖見圖3-2-7圖3-2-7中空注漿錨桿（三）錨桿支護(hù)適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)錨桿支護(hù)適用于不受采動(dòng)影響或某些受采動(dòng)影響的巷道，即可單獨(dú)支護(hù)，又可以同其他支護(hù)形式相結(jié)合支護(hù)的各種巷道。錨桿支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）錨桿支護(hù)作為一種主動(dòng)支護(hù)形式，在支護(hù)原理上符合現(xiàn)代巖石力學(xué)和圍巖控制理論，錨桿安裝以后在圍巖內(nèi)部對(duì)圍巖進(jìn)行加固，能夠調(diào)動(dòng)和利用圍巖自身的穩(wěn)定性，充分發(fā)揮圍巖自身的承載能力。所以錨桿支護(hù)有利于保護(hù)巷道圍巖的穩(wěn)定，改善巷道維護(hù)狀況；（2）錨桿桿體質(zhì)輕，省材料，與傳統(tǒng)的棚式支護(hù)相比，易于安裝

9、，支護(hù)成本低；（3）錨桿支護(hù)本身占用巷道斷面與傳統(tǒng)支護(hù)形式相比少得多，傳統(tǒng)支護(hù)中巷道掘進(jìn)斷面超控量約占15-20%，錨桿支護(hù)超控量只需3%以下；（4）錨桿支護(hù)可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，可有效提咼掘進(jìn)速度，提咼成巷率；（5）錨桿支護(hù)可有效減少巷道維修工作。錨桿支護(hù)的缺點(diǎn)如下：錨桿支護(hù)作用機(jī)理及適用條件的研究尚不充分，沒有一套完整的支護(hù)理論被公認(rèn)，支護(hù)參數(shù)不以準(zhǔn)確確定。（四）錨桿支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工目前用于煤礦巷道支護(hù)設(shè)計(jì)的主要的錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法有下列幾種：（1）懸吊機(jī)制及其圍巖條件（2）組合梁機(jī)制及其圍巖條件（3）三鉸拱（楔固、緊固）機(jī)制及其圍巖條件（4）組合拱（均勻壓縮拱）機(jī)制及其圍巖條件錨桿支護(hù)的施

10、工：（1）錨桿的安裝錨桿的安裝施工包括鉆錨桿眼和安裝錨桿兩道主要工序。在錨桿安裝施工之前，應(yīng)該根據(jù)錨桿布置方式設(shè)計(jì)要求，用巷道中腰線標(biāo)定出錨桿的眼位。打眼時(shí),眼位、眼深、角度都必須符合要求。錨桿眼鉆好后，就可以進(jìn)行錨桿的安裝工作。(2) 錨桿的檢驗(yàn)為了保證錨桿的安裝質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)注意以下問(wèn)題： 錨桿孔的深度要與錨桿的長(zhǎng)度配合適當(dāng)，錨桿孔過(guò)深或者過(guò)淺都會(huì)使安裝墊板和螺帽產(chǎn)生困難。金屬楔縫式錨桿孔的深度應(yīng)比錨桿短50毫米至70毫米,倒楔式錨桿孔的深度應(yīng)比錨桿短100毫米至120毫米； 錨桿孔的直徑與錨桿的直徑應(yīng)該配合適當(dāng)； 安裝托板時(shí)應(yīng)該盡量將巖面找平，使托板和巖面全部接觸，以求托板受力均勻，增強(qiáng)其承

11、載能力； 螺帽要用扳手盡量擰緊，使桿體中產(chǎn)生較大的預(yù)應(yīng)力； 錨桿質(zhì)量檢查。錨桿質(zhì)量檢查，主要注意檢查錨桿孔直徑、眼深、間距、排距以及螺帽的擰緊程度和錨固力。三、錨桿的支護(hù)原理(一) 目前，已經(jīng)被廣為接受的錨桿支護(hù)理論主要有如下幾種:懸吊理論圖3-3-1錨桿懸吊作用示意圖組合梁理論圖3-3-2錨桿組合梁理論示意圖擠壓加固拱理論圖3-3-3錨桿擠壓拱理論示意圖減跨理論圖3-3-4錨桿減跨理論示意圖圍巖補(bǔ)強(qiáng)加固理論（二）近年來(lái)，又提出了新的支護(hù)理論，主要有以下幾種： 最大水平應(yīng)力理論這一理論是由澳大利亞學(xué)者蓋爾提出的.該理論認(rèn)為礦井巖層的水平應(yīng)力通常大于垂直應(yīng)力，水平應(yīng)力具有明顯的方向性，其最大水平

12、應(yīng)力一般為最小水平應(yīng)力的1.5-2.5倍，因此巷道頂板的穩(wěn)定性主要受水平應(yīng)力的影響.但該理論在應(yīng)用中還存在著如下幾個(gè)問(wèn)題：a、在支護(hù)參數(shù)的確定過(guò)程中，圍巖破壞區(qū)域的位置及其大小是最重要的依據(jù)。但此理論在判斷圍巖狀態(tài)時(shí)，是基于圍巖的水平應(yīng)力最大且頂部破壞區(qū)域最大這一情況的。顯然，在實(shí)際中，這種情況是不易滿足的。b、圍巖破壞區(qū)的確定相當(dāng)困難。該理論在應(yīng)用時(shí)，只要求測(cè)出地應(yīng)力和巖石的力學(xué)參數(shù)，但是，對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量本身就是一個(gè)世界性難題，而這兩個(gè)參數(shù)與圍巖破壞區(qū)之間的關(guān)系更是難以判斷。C、除上述兩個(gè)問(wèn)題以外，該理論對(duì)錯(cuò)動(dòng)及膨脹力等與錨桿直徑相關(guān)的參數(shù)的確定問(wèn)題，加固后錨桿支護(hù)能力的估算問(wèn)題等

13、也沒有提出明確的解決方法。 圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論這一理論是由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦山壓力研究所提出的。該理論認(rèn)為錨桿的作用是強(qiáng)化圍巖強(qiáng)度，限制圍巖塑性區(qū)寬度、破碎區(qū)寬度和巷道表面位移的發(fā)展，從而起到加固的作用。同時(shí)，此理論還為合理地確定錨桿的支護(hù)參數(shù)提供了理論依據(jù)。但是錨桿支護(hù)參數(shù)與圍巖強(qiáng)度之間關(guān)系的定量描述仍有待進(jìn)一步研究。 圍巖松動(dòng)圈理論這一理論是由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)針對(duì)煤礦巷道的錨噴支護(hù)首先提出的，該理論認(rèn)為巖土體在開挖之后，原始的應(yīng)力狀態(tài)會(huì)遭到破壞，圍巖會(huì)進(jìn)行應(yīng)力重分布。在新的應(yīng)力狀態(tài)下，圍巖的強(qiáng)度低于其所受應(yīng)力的部分就會(huì)發(fā)生屈服破壞，這些破壞部分就組成了圍巖松動(dòng)圈。而錨桿的作用就是限制圍巖松動(dòng)圈發(fā)展過(guò)

14、程中的有害變形，使圍巖仍處于穩(wěn)定、不破壞的狀態(tài)。此理論中，錨桿支護(hù)參數(shù)是基于圍巖松動(dòng)圈的范圍提出的，而松動(dòng)圈范圍可以用聲波測(cè)試等方法進(jìn)行確定。但是，該理論沒有考慮圍巖與支護(hù)的相互作用問(wèn)題，對(duì)圍巖松動(dòng)圈的確定問(wèn)題也沒有提出明確的解決方法。盡管各種理論層出不從，但沒有一種理論能夠得到大家的一致認(rèn)可，支護(hù)理論大多建立在假定的基礎(chǔ)上，工程實(shí)際不多，沒有一種完整的支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法。四、國(guó)內(nèi)外錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀（一）國(guó)外錨桿支護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀自從19世紀(jì)末期英國(guó)北威爾士露天頁(yè)巖礦首次應(yīng)用錨桿加固邊坡起，錨桿支護(hù)方法逐漸被廣泛應(yīng)用于水利、交通、礦山等巖土工程領(lǐng)域，此后錨桿支護(hù)技術(shù)得以改進(jìn)和提高，錨桿支護(hù)理論

15、也不斷得到完善和發(fā)展。1912年，德國(guó)謝列茲礦最先將錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用于地下巷道的圍巖控制。20世紀(jì)40年代以后，錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展迅速，現(xiàn)已成為世界主要產(chǎn)煤國(guó)家煤礦的主要支護(hù)形式。美國(guó)、澳大利亞因煤層賦存條件好，巷道全部采用錨桿支護(hù)，處于世界領(lǐng)先水平。歐洲一些主要產(chǎn)煤國(guó)家，過(guò)去巷道中主要采用金屬支架支護(hù)，隨著巷道維護(hù)日益困難和支護(hù)成本的增加，各國(guó)均在積極發(fā)展錨桿支護(hù)。英國(guó)是錨桿支護(hù)發(fā)展最快的國(guó)家之一，在20世紀(jì)八十年代以前，英國(guó)煤礦90%以上都采用金屬支架支護(hù)，由于回采工作面單產(chǎn)及效率低下，支護(hù)成本過(guò)高，造成嚴(yán)重虧損。1987年英國(guó)從澳大利亞引進(jìn)了錨桿支護(hù)技術(shù)以后，煤巷錨桿支護(hù)得到了迅猛發(fā)展，1

16、994年在巷道支護(hù)中的比重已達(dá)到80%以上。澳大利亞是世界主要產(chǎn)煤國(guó)之一，煤炭?jī)?chǔ)量極為豐富，位居美國(guó)、中國(guó)之后排世界第三位。其中使用最多的是樹脂錨桿，占錨桿使用量的98%。澳大利亞主要推廣全長(zhǎng)樹脂錨桿，其錨桿強(qiáng)度較高，并且錨桿參數(shù)設(shè)計(jì)方法有獨(dú)到之處，將地質(zhì)調(diào)研、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)、信息反饋等相互關(guān)聯(lián)、相互制約的各部分作為一個(gè)系統(tǒng)工程進(jìn)行考察，使他們形成一個(gè)有機(jī)的整體，形成了錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法?？偨Y(jié)國(guó)外的錨桿發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1) 發(fā)展適合本國(guó)巷道圍巖地質(zhì)及生產(chǎn)條件的錨桿類型。美國(guó)主要以樹脂錨桿、機(jī)械及摩擦式錨桿作為主要的適用類型。澳大利亞及英國(guó)則以全長(zhǎng)樹脂錨桿作為主要發(fā)展方

17、向，德國(guó)除了發(fā)展樹脂錨桿外，還大力發(fā)展可伸長(zhǎng)錨桿。俄羅斯則是多種類型兼用；(2) 國(guó)外錨桿強(qiáng)度及超高強(qiáng)度的方向發(fā)展。其主要有兩種發(fā)展途徑：一是研制強(qiáng)度較高和具有較好延伸率的錨桿材料。二是繼續(xù)加大錨桿直徑；(3) 繼續(xù)完善錨桿施工配套機(jī)具也是促進(jìn)各國(guó)錨桿技術(shù)發(fā)展的重要原因。掘錨體機(jī)的發(fā)展為巷道掘進(jìn)和錨桿施工創(chuàng)造了極為有利的條件；(4) 建立一套適合自身?xiàng)l件的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法。目前，新奧法、收斂約束法在國(guó)際上較為流行，澳大利亞、英國(guó)等國(guó)家在從分考慮水平地應(yīng)力作用的條件下，采用了“地質(zhì)力學(xué)評(píng)估一計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬進(jìn)行初始設(shè)計(jì)一現(xiàn)場(chǎng)施工、監(jiān)測(cè)一信息反饋、修改完善設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)方法；(5) 完善錨桿支護(hù)監(jiān)測(cè)系

18、統(tǒng)。錨桿支護(hù)是一種隱蔽性很強(qiáng)的工具，只有完善錨桿支護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)才能保證錨桿支護(hù)巷道的安全可靠性。(二) 國(guó)內(nèi)錨桿支護(hù)的現(xiàn)狀我國(guó)的錨桿支護(hù)技術(shù)研究開始于1956年，至今已有50多年的歷史。60年代錨桿支護(hù)開始進(jìn)入采區(qū)，由于煤層巷道圍巖松軟，受采動(dòng)影響后圍巖變形量很大，對(duì)支護(hù)技術(shù)要求很高，加之錨桿支護(hù)理論及支護(hù)工具不夠完善，因而發(fā)展較慢。1995年國(guó)有重點(diǎn)煤礦當(dāng)年新掘進(jìn)巷道中錨桿支護(hù)所占比重為28.19%,其中巖巷占57.2%,半煤巷中占30.07%，煤巷中占15.15%。我國(guó)的煤巷錨桿支護(hù)在發(fā)展工程中取得了以下寶貴的經(jīng)驗(yàn)及成果：(1) 錨桿研制方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。能采用多種材料制作各種形式的適用

19、于不同條件的錨桿。目前能夠生產(chǎn)出木錨桿、竹錨桿等，為擴(kuò)大錨桿的應(yīng)用范圍提供了必要的基礎(chǔ)；(2) 研究出了適用于不同圍巖條件的錨固方式，如端頭錨固、全長(zhǎng)錨固等；(3) 能夠根據(jù)不同的巷道類型采用不同的錨桿支護(hù)形式。當(dāng)圍巖穩(wěn)定性類別為1、11類時(shí)，可用單錨°III、W類時(shí)采用組合錨桿，包括錨網(wǎng)梁組合支護(hù)和桁架錨桿組合支護(hù)等，V類巷道可采用聯(lián)合支護(hù)，也可試驗(yàn)高強(qiáng)、超高強(qiáng)錨桿支護(hù)系統(tǒng)；(4) 錨桿施工機(jī)具不斷改進(jìn)。機(jī)械化施工是提高錨桿支護(hù)效果和普及應(yīng)用程度的重要因素之一，是提高施工速度、保證工程質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度以及改善勞動(dòng)條件等有效途徑，因此，錨桿機(jī)具的改進(jìn)一直受到重視，高新科技不斷得到應(yīng)

20、用；(5) 錨桿監(jiān)測(cè)技術(shù)得到了完善，項(xiàng)板離層指示儀能夠測(cè)定錨桿錨固范圍以及離層情況，錨桿拉力計(jì)、托盤式壓力盒、傳感器以及空芯錨桿等可對(duì)錨桿錨固力及軸向力進(jìn)行測(cè)量，為巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)提供了直接的依據(jù)。(三) 國(guó)內(nèi)外錨桿支護(hù)技術(shù)的對(duì)比錨桿鉆機(jī)作為錨桿支護(hù)的主要施工機(jī)具，從錨桿支護(hù)技術(shù)誕生的第一天起，錨桿鉆機(jī)就成為該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。20世紀(jì)40年代，國(guó)外在錨桿支護(hù)施工中采用普通鑿宕機(jī)械鉆鑿錨桿孔，人工安裝錨桿，用扳手扮緊螺母。到20世紀(jì)50年代初，美國(guó)、瑞典等西方國(guó)家已廣泛應(yīng)用伸縮式氣動(dòng)鑿宕機(jī)鉆鑿頂板錨桿孔，同時(shí)，美國(guó)已研制成功鉆車式錨桿鉆機(jī)并在支護(hù)工程中推廣使用。20世紀(jì)50年代末，隨著錨桿支護(hù)

21、理論及設(shè)計(jì)方法的不斷改善，英國(guó)等國(guó)家率先將錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用十煤礦巷道支護(hù)。為適應(yīng)煤礦巷道斷面積較小的特點(diǎn)，英國(guó)、波蘭等國(guó)研制開發(fā)了單體電動(dòng)回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)（如:Victor型、Burwood型）、單體液壓回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)。國(guó)外60多年的錨桿鉆裝設(shè)備的發(fā)展歷程可概況以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）國(guó)外錨桿鉆機(jī)的發(fā)展始終與錨桿支護(hù)理論的不斷完善與發(fā)展緊密相連，相互依存，相互促進(jìn)；（2國(guó)外錨桿鉆機(jī)的研究十分注重新材料、新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用，開發(fā)的每一代產(chǎn)品都能代表當(dāng)時(shí)的世界領(lǐng)先水平；（3）國(guó)外錨桿鉆機(jī)的研究與開發(fā)十分注重國(guó)情，品種多、功能全、可靠性好、適應(yīng)性強(qiáng)。那么我國(guó)的發(fā)展呢？40多年來(lái)，我國(guó)錨桿鉆機(jī)從無(wú)到有，從

22、單一品種到多品種，從單一動(dòng)力到多種動(dòng)力，基本形成了具有中國(guó)特色的錨桿鉆機(jī)系列產(chǎn)品。我國(guó)錨桿鉆機(jī)的發(fā)展歷程具有以下特點(diǎn)： 國(guó)產(chǎn)錨桿鉆機(jī)研究開發(fā)與我國(guó)錨桿支護(hù)技術(shù)同步發(fā)展； 國(guó)內(nèi)錨桿鉆機(jī)的開發(fā)大部分是在引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品，消化、吸收國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上研制的； 國(guó)產(chǎn)錨桿鉆機(jī)技術(shù)含量、新材料應(yīng)用、加工工藝、可靠性都與國(guó)外同類產(chǎn)品有一定的差距。五、錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)（一）錨桿支護(hù)技術(shù)的改進(jìn)（1）支護(hù)材料的改進(jìn)目前使用的錨桿多為自產(chǎn)自銷，缺乏必要的檢測(cè)和監(jiān)督，為此一定要嚴(yán)格審核錨桿的加工質(zhì)量，嚴(yán)禁不合格的錨桿下井。另外還要進(jìn)一步改進(jìn)錨桿支護(hù)材料，發(fā)展新型錨桿，實(shí)現(xiàn)錨桿強(qiáng)初撐力、急增阻、高阻力。對(duì)于錨桿的附件，應(yīng)

23、重視W（或H型）鋼帶梁和減磨增壓墊圈的作用，并應(yīng)進(jìn)一步提高錨桿托盤的質(zhì)量，防止托盤損壞造成錨桿失效。樹脂錨固劑是決定錨固力的關(guān)鍵。要提高樹脂錨固劑的強(qiáng)度和剛度，以提高圍巖與錨桿的粘接強(qiáng)度；保證錨固劑質(zhì)量，超快段能夠及時(shí)凝固，使錨桿能夠盡早預(yù)緊，快速承載；（2）設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化支護(hù)設(shè)計(jì)以往主要是依據(jù)懸吊理論、組合拱理論或擠壓加固理論，采用工程類比法和計(jì)算公式法。但由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，就一種方法或一個(gè)公式不能給出合理的設(shè)計(jì)參數(shù)。為解決這一難題，采用以地應(yīng)力為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法，并在此基礎(chǔ)上建立計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的專家系統(tǒng)。該方法主要內(nèi)容為“地質(zhì)力學(xué)評(píng)估數(shù)值模擬初始設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)利用反饋信息修改設(shè)

24、計(jì)”?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)非常關(guān)鍵，監(jiān)測(cè)取得的數(shù)據(jù)是作為二次修改設(shè)計(jì)的依據(jù)，修改設(shè)計(jì)后再應(yīng)用于實(shí)踐。只有經(jīng)過(guò)不斷地改進(jìn)支護(hù)設(shè)計(jì)，才能使錨桿支護(hù)更為經(jīng)濟(jì)、合理。在選定設(shè)計(jì)方法之后，還要根據(jù)不同的頂板巖性及地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，為快速掘進(jìn)提供技術(shù)依據(jù)；(3) 開發(fā)掘錨新機(jī)具當(dāng)前煤巷快速掘進(jìn)的施工方法為：掘進(jìn)機(jī)割煤橋式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)和固定皮帶機(jī)運(yùn)煤敲幫問(wèn)頂錨桿機(jī)打頂眼并安裝、幫錨桿機(jī)打幫眼并安裝，實(shí)現(xiàn)一次成巷，及時(shí)支護(hù)。這種方法的主要矛盾是掘進(jìn)工作面的開機(jī)率較低，一般在30%以下，支護(hù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，跟不上機(jī)掘速度，影響單進(jìn)水平的提高。因此發(fā)展掘錨聯(lián)合機(jī)組，實(shí)現(xiàn)“掘支錨一體化”平行作業(yè)，將是加快煤巷錨桿支護(hù)單進(jìn)速度

25、的必要手段。就目前的施工工藝而言，影響快速掘進(jìn)的主要因素有兩方面：一是掘進(jìn)機(jī)割煤速度；二是錨桿機(jī)打眼及安裝速度?，F(xiàn)在使用的S100及EBJ132型掘進(jìn)機(jī)功率較小，割煤速度較慢，打眼使用的MQT50型風(fēng)動(dòng)錨桿鉆機(jī)鉆進(jìn)速度慢，維修率較高。因此，要實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)，一方面要發(fā)展應(yīng)用大功率掘進(jìn)機(jī)，如S200型；另一方面要研制新型錨桿鉆機(jī)?，F(xiàn)在澳大利亞液壓工程公司生產(chǎn)的機(jī)載錨桿機(jī)，擁有AR04000系列頂錨桿鉆機(jī)、ARO5500系列幫錨桿鉆機(jī)等型號(hào)，可安裝在任何型號(hào)掘進(jìn)機(jī)上，以掘進(jìn)機(jī)自身液壓系統(tǒng)為動(dòng)力，具有安全、高效、準(zhǔn)確、快速、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)頂幫錨桿的快速安裝。它將是我國(guó)煤巷快速掘進(jìn)的又一發(fā)展

26、方向；(4) 增大安裝預(yù)緊力根據(jù)錨桿組合梁作用原理，較大的安裝預(yù)緊力可在頂板內(nèi)形成強(qiáng)度較大的組合巖梁，增強(qiáng)頂板巖梁的整體抗彎能力。一般來(lái)講，安裝預(yù)緊力與安裝扭矩呈線性比例關(guān)系，增大安裝扭矩便可獲得較大的安裝預(yù)緊力。這樣可在頂板內(nèi)快速形成強(qiáng)度較大的組合巖梁，增強(qiáng)頂板的整體強(qiáng)度；(5) 錨桿聯(lián)合支護(hù)穩(wěn)定的圍巖采用單一的錨桿支護(hù)是可行的，但是在受到動(dòng)壓影響，處于軟巖層中，圍巖容易變形、地層壓力大的不穩(wěn)定圍巖，則必須采用不同的錨桿聯(lián)合支護(hù)。對(duì)于不穩(wěn)定或極不穩(wěn)定巷道，這類巷道的特點(diǎn)是圍巖破壞范圍和變形量大，除錨桿支護(hù)配錨梁網(wǎng)組合支護(hù)外，還應(yīng)采取加長(zhǎng)錨桿長(zhǎng)度、縮小錨桿間排距、頂板注漿、錨索加固等特殊手段加強(qiáng)支護(hù)。另外，在大跨度的交岔點(diǎn)、硐室、切眼和地質(zhì)構(gòu)造破碎帶，單純的錨桿支護(hù)不足以維護(hù)工程穩(wěn)定，還須用上述手段輔助加強(qiáng)支護(hù)。如果這些問(wèn)題得以解決，就可以把錨桿支護(hù)作為唯一的頂板支護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)巷道支護(hù)錨桿化，進(jìn)一步提高巷道的掘進(jìn)速度；（6）二次支護(hù)在施工設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到圍巖的自身承載能力，以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為指導(dǎo)，