錨桿支護作用理論淺談

范宇+黃曉波

摘 要：錨桿支護作用理論是相互補充的綜合作用，并不是獨立于其他理論而存在的。錨桿支護作用對不同的地質條件是由不同的支護機理起主導作用的。在礦井實際應用中，進行錨桿支護要先考慮到應力場情況，并在現場拉拔試驗中采取科學、合理的支護方案，這樣才能確保安全生產。

關鍵詞：錨桿支護；理論；原巖應力；圍巖狀態

中圖分類號：TD353+.6 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0035-02

關于錨桿支護作用機理，目前在學術領域中有很多種觀點，比如組合梁作用、懸吊作用、加固作用等都是得到廣泛認可并且有堅實理論支撐的觀點。圍巖狀態和利用錨桿桿體受力是受到較多認可的理論依據，利用這些依據可以合理解釋錨桿支護的作用機理。因此，如果要判定上述幾種經典理論，那么首先要對錨桿受拉力和圍巖狀態這兩個前提進行客觀的分析。以下對幾種應用較為廣泛的理論作簡要的分析。

1 重點理論分析

1.1 懸吊理論

懸吊理論是于1952—1962年提出的，該理論認為錨桿的作用就是將直接頂板懸吊在堅硬巖層上。這一理論出現較早，只有在滿足特定的前提條件下才能發揮其作用。

如果要在堅硬巖層上進行錨桿的固定，需要避開圍巖有較大范圍的破碎區，頂板中沒有堅硬、穩定的巖層，頂板有較厚的軟弱巖層等這些情況。

如果在錨桿支護時選用懸吊理論，那么需要事先關注幾個重要參數，即錨固力、錨桿長度、原巖容重和拉拔強度。

實踐證明，即使巷道未提供穩固巖層這一條件，錨桿也可以進行支護工作。比如對全煤巷道來說，在煤層中固定錨桿進行支護也可以達到支護的效果。這個例子同時也說明懸掛理論存在一定的局限性。

1.2 組合梁理論

組合梁理論即存在無懸吊理論或有懸吊理論的條件下，頂板錨桿的作用。組合梁理論體現在各個巖層之間解除的壓力可以通過錨桿的錨固力來提供。同時，巖層與巖層之間的抗剪剛度會得到增加，使巖層間不易發生水平錯動現象。對機構巖層，可以通過這個作用錨固為一個整體的組合巖梁。在實際生產過程中，組合梁理論也可以解釋為加密錨固，可以保持原巖的穩定性，即利用原巖應力和強度適當的金屬網相互作用，適用于破碎巖層。對一些特殊情況，比如，經長時間使用的巷道工作面、易風化巖層等，這些都可以采用聯合噴砼支護的解決方法。

此觀點在提出時相當具有影響力，但在實際工程運用中，極少選用這一觀點進行理論指導，資料也較少。該理論的缺陷在于組合梁難以計算其承載系數，并且很難確定錨桿在組合梁承載當中的作用。此外，組合梁理論無法處理梁的抗彎強度問題。

1.3 組合拱理論

對錨桿支護的作用機理，組合拱理論給予其很好的詮釋，但是組合拱理論忽略了圍巖支護的相互作用。在具體分析時，復合支護結構的整體最大支護力是由各個支護結構的最大支護力累加得到的，計算沒有做到貼近實際數值，也沒有對被加固巖體進行分析。但是在實際運行中，組合拱理論數據還是值得參考的。

1.4 最大水應力理論

最大水應力有以下特點：當巷道與最大水平應力呈平行狀態時，極少受水平應力的作用，底板和頂部有著很好的穩定性；兩者呈銳角時，底板與頂部發生變形，其變形產生的破壞方向指向巷道；兩者垂直時，底板與頂部極其不穩定。錨桿最大水平應力如圖1所示。

2 錨桿支護機理理論問題分析

2.1 錨桿的實效性

錨桿桿體在力學上被歸類為桿件，其長度方向尺寸最大。桿體主要提供抗拉、抗剪作用，且抗彎、抗壓能力小。

2.2 判定錨桿支護作用機理

錨桿支護機理之所以沒有確定的理論，主要是因為圍巖狀態不確定。圍巖松動圈支護理論是依照厚度值的大小來確定錨桿支護機理的。當圍巖為彈性狀態時，可以達到自穩的狀態，不需要進行支護；當圍巖圈處在松動圈狀態下，最佳選擇方案為懸吊理論，并且由該理論提供的錨桿支護參數最為合理；當松動厚度達到1.5 m時，圍巖呈現軟巖支護形態，適合選用組合拱理論，通過錨桿應力，可以對松動后的圍巖進行強行恢復，然后進行支護工作。懸吊理論同樣適用于大松動圈圍巖的情況，但是，懸吊理論不能為大松動圈提供切實可行的參數支持。因此，錨桿支護還無法僅用一種理論提供全面的理論支持。在進行支護前，要實地考察研究，根據圍巖實際狀態，選擇最合適的理論。

3 結束語

到目前為止，錨桿支護理論并沒有一個確定的學術結論。本文提到的集中錨桿支護機理都是建立在科學、合理的假說之上，并結合實際數據以及計算，總結得到的理論。以上理論都屬于主動支護，它們的適用范圍各不相同，所研究的錨桿支護作用機理側重點也不同。在礦井開采中，需要根據實際情況，選擇合適的理論作為其技術支撐，這樣可以規避集中應力，節約成本。但是，在實際情況中，如果原巖應力高出實際應力2.5倍時，就要采取被動支護方式；如果原巖應力只比實際應力大一點時，可以適當增加錨索支護。

錨桿支護作用理論在國內外都受到較高的認可，目前已被廣泛應用，促進了礦井的科學、可持續發展。

參考文獻

[1]何滿朝.中國煤礦錨桿支護理論與實踐[M].北京：科學出版社，2012.

〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：錨桿支護作用理論是相互補充的綜合作用，并不是獨立于其他理論而存在的。錨桿支護作用對不同的地質條件是由不同的支護機理起主導作用的。在礦井實際應用中，進行錨桿支護要先考慮到應力場情況，并在現場拉拔試驗中采取科學、合理的支護方案，這樣才能確保安全生產。

關鍵詞：錨桿支護；理論；原巖應力；圍巖狀態

中圖分類號：TD353+.6 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0035-02

關于錨桿支護作用機理，目前在學術領域中有很多種觀點，比如組合梁作用、懸吊作用、加固作用等都是得到廣泛認可并且有堅實理論支撐的觀點。圍巖狀態和利用錨桿桿體受力是受到較多認可的理論依據，利用這些依據可以合理解釋錨桿支護的作用機理。因此，如果要判定上述幾種經典理論，那么首先要對錨桿受拉力和圍巖狀態這兩個前提進行客觀的分析。以下對幾種應用較為廣泛的理論作簡要的分析。

1 重點理論分析

1.1 懸吊理論

懸吊理論是于1952—1962年提出的，該理論認為錨桿的作用就是將直接頂板懸吊在堅硬巖層上。這一理論出現較早，只有在滿足特定的前提條件下才能發揮其作用。

如果要在堅硬巖層上進行錨桿的固定，需要避開圍巖有較大范圍的破碎區，頂板中沒有堅硬、穩定的巖層，頂板有較厚的軟弱巖層等這些情況。

如果在錨桿支護時選用懸吊理論，那么需要事先關注幾個重要參數，即錨固力、錨桿長度、原巖容重和拉拔強度。

實踐證明，即使巷道未提供穩固巖層這一條件，錨桿也可以進行支護工作。比如對全煤巷道來說，在煤層中固定錨桿進行支護也可以達到支護的效果。這個例子同時也說明懸掛理論存在一定的局限性。

1.2 組合梁理論

組合梁理論即存在無懸吊理論或有懸吊理論的條件下，頂板錨桿的作用。組合梁理論體現在各個巖層之間解除的壓力可以通過錨桿的錨固力來提供。同時，巖層與巖層之間的抗剪剛度會得到增加，使巖層間不易發生水平錯動現象。對機構巖層，可以通過這個作用錨固為一個整體的組合巖梁。在實際生產過程中，組合梁理論也可以解釋為加密錨固，可以保持原巖的穩定性，即利用原巖應力和強度適當的金屬網相互作用，適用于破碎巖層。對一些特殊情況，比如，經長時間使用的巷道工作面、易風化巖層等，這些都可以采用聯合噴砼支護的解決方法。

此觀點在提出時相當具有影響力，但在實際工程運用中，極少選用這一觀點進行理論指導，資料也較少。該理論的缺陷在于組合梁難以計算其承載系數，并且很難確定錨桿在組合梁承載當中的作用。此外，組合梁理論無法處理梁的抗彎強度問題。

1.3 組合拱理論

對錨桿支護的作用機理，組合拱理論給予其很好的詮釋，但是組合拱理論忽略了圍巖支護的相互作用。在具體分析時，復合支護結構的整體最大支護力是由各個支護結構的最大支護力累加得到的，計算沒有做到貼近實際數值，也沒有對被加固巖體進行分析。但是在實際運行中，組合拱理論數據還是值得參考的。

1.4 最大水應力理論

最大水應力有以下特點：當巷道與最大水平應力呈平行狀態時，極少受水平應力的作用，底板和頂部有著很好的穩定性；兩者呈銳角時，底板與頂部發生變形，其變形產生的破壞方向指向巷道；兩者垂直時，底板與頂部極其不穩定。錨桿最大水平應力如圖1所示。

2 錨桿支護機理理論問題分析

2.1 錨桿的實效性

錨桿桿體在力學上被歸類為桿件，其長度方向尺寸最大。桿體主要提供抗拉、抗剪作用，且抗彎、抗壓能力小。

2.2 判定錨桿支護作用機理

錨桿支護機理之所以沒有確定的理論，主要是因為圍巖狀態不確定。圍巖松動圈支護理論是依照厚度值的大小來確定錨桿支護機理的。當圍巖為彈性狀態時，可以達到自穩的狀態，不需要進行支護；當圍巖圈處在松動圈狀態下，最佳選擇方案為懸吊理論，并且由該理論提供的錨桿支護參數最為合理；當松動厚度達到1.5 m時，圍巖呈現軟巖支護形態，適合選用組合拱理論，通過錨桿應力，可以對松動后的圍巖進行強行恢復，然后進行支護工作。懸吊理論同樣適用于大松動圈圍巖的情況，但是，懸吊理論不能為大松動圈提供切實可行的參數支持。因此，錨桿支護還無法僅用一種理論提供全面的理論支持。在進行支護前，要實地考察研究，根據圍巖實際狀態，選擇最合適的理論。

3 結束語

到目前為止，錨桿支護理論并沒有一個確定的學術結論。本文提到的集中錨桿支護機理都是建立在科學、合理的假說之上，并結合實際數據以及計算，總結得到的理論。以上理論都屬于主動支護，它們的適用范圍各不相同，所研究的錨桿支護作用機理側重點也不同。在礦井開采中，需要根據實際情況，選擇合適的理論作為其技術支撐，這樣可以規避集中應力，節約成本。但是，在實際情況中，如果原巖應力高出實際應力2.5倍時，就要采取被動支護方式；如果原巖應力只比實際應力大一點時，可以適當增加錨索支護。

錨桿支護作用理論在國內外都受到較高的認可，目前已被廣泛應用，促進了礦井的科學、可持續發展。

參考文獻

[1]何滿朝.中國煤礦錨桿支護理論與實踐[M].北京：科學出版社，2012.

〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：錨桿支護作用理論是相互補充的綜合作用，并不是獨立于其他理論而存在的。錨桿支護作用對不同的地質條件是由不同的支護機理起主導作用的。在礦井實際應用中，進行錨桿支護要先考慮到應力場情況，并在現場拉拔試驗中采取科學、合理的支護方案，這樣才能確保安全生產。

關鍵詞：錨桿支護；理論；原巖應力；圍巖狀態

中圖分類號：TD353+.6 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0035-02

關于錨桿支護作用機理，目前在學術領域中有很多種觀點，比如組合梁作用、懸吊作用、加固作用等都是得到廣泛認可并且有堅實理論支撐的觀點。圍巖狀態和利用錨桿桿體受力是受到較多認可的理論依據，利用這些依據可以合理解釋錨桿支護的作用機理。因此，如果要判定上述幾種經典理論，那么首先要對錨桿受拉力和圍巖狀態這兩個前提進行客觀的分析。以下對幾種應用較為廣泛的理論作簡要的分析。

1 重點理論分析

1.1 懸吊理論

懸吊理論是于1952—1962年提出的，該理論認為錨桿的作用就是將直接頂板懸吊在堅硬巖層上。這一理論出現較早，只有在滿足特定的前提條件下才能發揮其作用。

如果要在堅硬巖層上進行錨桿的固定，需要避開圍巖有較大范圍的破碎區，頂板中沒有堅硬、穩定的巖層，頂板有較厚的軟弱巖層等這些情況。

如果在錨桿支護時選用懸吊理論，那么需要事先關注幾個重要參數，即錨固力、錨桿長度、原巖容重和拉拔強度。

實踐證明，即使巷道未提供穩固巖層這一條件，錨桿也可以進行支護工作。比如對全煤巷道來說，在煤層中固定錨桿進行支護也可以達到支護的效果。這個例子同時也說明懸掛理論存在一定的局限性。

1.2 組合梁理論

組合梁理論即存在無懸吊理論或有懸吊理論的條件下，頂板錨桿的作用。組合梁理論體現在各個巖層之間解除的壓力可以通過錨桿的錨固力來提供。同時，巖層與巖層之間的抗剪剛度會得到增加，使巖層間不易發生水平錯動現象。對機構巖層，可以通過這個作用錨固為一個整體的組合巖梁。在實際生產過程中，組合梁理論也可以解釋為加密錨固，可以保持原巖的穩定性，即利用原巖應力和強度適當的金屬網相互作用，適用于破碎巖層。對一些特殊情況，比如，經長時間使用的巷道工作面、易風化巖層等，這些都可以采用聯合噴砼支護的解決方法。

此觀點在提出時相當具有影響力，但在實際工程運用中，極少選用這一觀點進行理論指導，資料也較少。該理論的缺陷在于組合梁難以計算其承載系數，并且很難確定錨桿在組合梁承載當中的作用。此外，組合梁理論無法處理梁的抗彎強度問題。

1.3 組合拱理論

對錨桿支護的作用機理，組合拱理論給予其很好的詮釋，但是組合拱理論忽略了圍巖支護的相互作用。在具體分析時，復合支護結構的整體最大支護力是由各個支護結構的最大支護力累加得到的，計算沒有做到貼近實際數值，也沒有對被加固巖體進行分析。但是在實際運行中，組合拱理論數據還是值得參考的。

1.4 最大水應力理論

最大水應力有以下特點：當巷道與最大水平應力呈平行狀態時，極少受水平應力的作用，底板和頂部有著很好的穩定性；兩者呈銳角時，底板與頂部發生變形，其變形產生的破壞方向指向巷道；兩者垂直時，底板與頂部極其不穩定。錨桿最大水平應力如圖1所示。

2 錨桿支護機理理論問題分析

2.1 錨桿的實效性

錨桿桿體在力學上被歸類為桿件，其長度方向尺寸最大。桿體主要提供抗拉、抗剪作用，且抗彎、抗壓能力小。

2.2 判定錨桿支護作用機理

錨桿支護機理之所以沒有確定的理論，主要是因為圍巖狀態不確定。圍巖松動圈支護理論是依照厚度值的大小來確定錨桿支護機理的。當圍巖為彈性狀態時，可以達到自穩的狀態，不需要進行支護；當圍巖圈處在松動圈狀態下，最佳選擇方案為懸吊理論，并且由該理論提供的錨桿支護參數最為合理；當松動厚度達到1.5 m時，圍巖呈現軟巖支護形態，適合選用組合拱理論，通過錨桿應力，可以對松動后的圍巖進行強行恢復，然后進行支護工作。懸吊理論同樣適用于大松動圈圍巖的情況，但是，懸吊理論不能為大松動圈提供切實可行的參數支持。因此，錨桿支護還無法僅用一種理論提供全面的理論支持。在進行支護前，要實地考察研究，根據圍巖實際狀態，選擇最合適的理論。

3 結束語

到目前為止，錨桿支護理論并沒有一個確定的學術結論。本文提到的集中錨桿支護機理都是建立在科學、合理的假說之上，并結合實際數據以及計算，總結得到的理論。以上理論都屬于主動支護，它們的適用范圍各不相同，所研究的錨桿支護作用機理側重點也不同。在礦井開采中，需要根據實際情況，選擇合適的理論作為其技術支撐，這樣可以規避集中應力，節約成本。但是，在實際情況中，如果原巖應力高出實際應力2.5倍時，就要采取被動支護方式；如果原巖應力只比實際應力大一點時，可以適當增加錨索支護。

錨桿支護作用理論在國內外都受到較高的認可，目前已被廣泛應用，促進了礦井的科學、可持續發展。

參考文獻

[1]何滿朝.中國煤礦錨桿支護理論與實踐[M].北京：科學出版社，2012.

〔編輯：劉曉芳〕