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錨桿支護材料包括桿體、托板、螺母、錨固劑、組合構(gòu)件、金屬網(wǎng)、錨索等。錨桿支護材料經(jīng)歷了低強度,高強度,到高預應(yīng)力、強力支護的發(fā)展過程。金屬桿體從圓鋼、建筑螺紋鋼,發(fā)展到煤礦錨桿鋼材—左旋無縱筋螺紋鋼;錨固方式從機械錨固、水泥藥卷錨固,發(fā)展到樹脂加長與全長錨固;錨桿支護形式從單體錨桿、錨網(wǎng)支護,發(fā)展到錨桿、鋼帶、網(wǎng)、錨索等多種形式的組合支護。
普通Q235圓鋼粘結(jié)式錨桿是我國煤礦曾經(jīng)廣泛使用的錨桿型式,其力學性能如表1。目前,一些地質(zhì)條件簡單的礦區(qū)仍在使用。為了改變煤礦錨桿低強度、低剛度的落后局面,開發(fā)研制出高強度螺紋鋼錨桿支護系列材料。通過桿體結(jié)構(gòu)與形狀優(yōu)化,更有利于提高錨桿的錨固效果;通過開發(fā)錨桿鋼材,達到高強度和超高強度級別。同時,研制出系列樹脂錨固劑,W型、M型鋼帶,形成了高強度樹脂錨固組合錨桿支護系統(tǒng)。這些支護材料已大面積推廣應(yīng)用,成為錨桿支護的主要形式。
中空注漿錨桿托盤的作用
在選擇托盤時,一是要滿足錨桿托盤與錨桿桿體在強度上的匹配,避免因為錨桿托盤的強度不夠而造成錨桿穿孔現(xiàn)象。二是要滿足錨桿托盤與錨桿桿體在支護結(jié)構(gòu)上的匹配,避免因錨桿桿體與托盤在支護結(jié)構(gòu)上的不匹配而造成錨桿桿體及螺母受力不均,影響巷道的支護效果。
1、在層狀巖層中,錨桿將下部不穩(wěn)定巖層懸掉在上部穩(wěn)固巖層上。錨桿所受拉力來自被懸掉巖層。
2、在沒有穩(wěn)固巖層的薄巖層中,安心裝錨桿后,錨桿的夾緊力會使層面間摩擦力增大,這種摩擦力可以阻止巖石沿層面繼續(xù)滑動,從而將數(shù)個薄巖層通過錨桿鎖緊成一個較厚的巖層。這種厚巖梁內(nèi)的大彎曲應(yīng)力和應(yīng)變與梁的厚度的平方成反比,集成的巖梁越厚,大彎曲應(yīng)力和應(yīng)變越小。同時,錨桿本身的強度也增加了梁的整體抗剪能力。
錨桿作為深化地層的受拉構(gòu)件,它一端與工程構(gòu)筑物銜接,另一端深化地層中,整根錨桿分為自由段和錨固段,自由段是指將錨桿頭處的拉力傳至錨固體區(qū)域,其功用是對錨桿施加預應(yīng)力;錨固段是指水泥漿體將預應(yīng)力筋與土層粘結(jié)的區(qū)域,其功用是將錨固體與土層的粘結(jié)摩擦效果增大,增加錨固體的承壓效果,將自由段的拉力傳至土體深處。