国外自钻式锚杆锚固技术与理论研究的发展现状 

  世界主要产煤国家, 近些年来锚杆支护技术发展很快。继几乎全部使用锚杆支护的美国、澳大利亚之后, 英国也迅速赶了上来,经过几年的发展, 锚杆支护在煤矿占了主导地位英国自年从澳大利亚引进技术之后, 到年的锚杆支护比例从年的零上升到以上。目前, 澳、英两国正向国外积极推销他们的锚杆支护技术。印度、印尼、波兰、日本、南非等国都程度不同地予以引进。一向以型钢可缩性支架支护技术著称的德国, 虽然采深大、地压大, 但近年来也在积极探索锚杆支护的可行性。这些事实表明, 巷道锚杆支护技术已成为世界性发展趋势。

1  关于自钻式锚杆加固围岩的作用机理 

 美国因其巷道埋深较浅、岩层强度高且地应力比较低,因此倾向于悬吊理论和组合梁(加固岩梁)理论,而英国、澳大利亚巷道以受水平应力影响为主,尤其是澳大利亚相对英国其巷道围岩变形量及最大水平应力更剧烈,一般而言,英国、澳大利亚锚杆支护的设计理论倾向于加固拱(挤压支承拱) 理论。

2  关于自钻式锚杆加固设计方法

  美国目前有两种基本设计方法: 一为经验法,即是建立在以往解决岩层控制的经验基础上的设计方法。该方法的主要缺点是强调了顶板控制问题的本身,而缺乏对引起顶板不稳定的内在原因的注意,即由于顶板条件的不同,经验法并不全都有效。二为理论法,亦称客观法,即是建立在解决顶板支护问题的顶板和岩石力学理论基础上的设计方法。该方法一般是通过公式或者估算确定有关参数,有代表性的是兰和比肖夫RRU 准则和帕内克设计诺模图。实践中常采用将上述两种方法相结合的设计方法。澳、英两国在原采用理论法和经验性或试探法的基础上,认为锚杆加固设计必须保证巷道始终处于可靠的状态,而可靠的设计方法必须以对开挖引起的岩层变形、锚杆受力及加固效果的精确测量为基础。在此基础上认为应采用以下两种手段相结合的设计方法:一进行巷道监测,确定围岩矿压显现及掘进和回采期间锚杆加固特性;二利用计算机模拟技术,模拟可能遇到的应力场范围内岩层矿压显现与锚杆加固的特性,以及评价新选择的各种锚杆加固。澳大利亚把该设计方法的实施具体分为4个步骤 : (1) 地质力学评估,包括对巷道围岩(顶底板及煤层) 力学性质测定、地应力(3 个主应力的大小和方向) 测试和现场调查; (2) 初始设计(即利用计算机数值模拟方法在巷道开掘以前进行) ; (3) 现场监测(即利用测力锚杆及位移计等对锚杆受力及围岩位移进行适时观测) ; (4) 信息反馈和修改、完善设计(根据现场监测的数据与曲线与初始设计进行对比,若相同则证明初始设计正确,否则应修正初始设计,调整锚固结构和参数,完成最终设计) 。这个设计方法已被证明是成功的。http://www.zkmgcj.com/