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液压锚杆钻车的锚杆锚索支护的作用原理
编辑:挖机属具厂家 时间:2021-05-25 08:29:28 来源:原创

1、在层状岩层中,锚杆与锚索将下部不稳定岩层悬掉在上部稳固岩层上。锚杆所受拉力来自被悬掉岩层,有力的拉紧下层易松动脱落的悬层。

2、在没有稳固岩层的薄岩层中,安钻装锚杆后,锚杆的夹紧力就会使层面间摩擦力变大,这种摩擦力可以阻止岩石沿层面继续滑动,从而将数个薄岩层通过锚杆锁紧成一个较厚的岩层。这种厚岩梁内的弯曲应力和应变与梁的厚度的平方成反比,集成的岩梁越厚,弯曲应力和应变就越小。同时,锚杆与锚索本身的强度也增加了梁的整体抗剪能力。

3、锚杆组合拱原理,在拱形隧洞矿井围岩的破裂区中安装预应力锚杆或锚索时,在杆体两端将形成圆椎体形式分布的压应力。若沿顶板布置锚杆群,各个锚杆形成的压应力圆椎体将交错重叠,形成一个防止破裂区扩散的承压拱,这个拱可以承受其上部破碎岩石施加的径向载荷。沿锚杆轴向的预紧力在组合拱中产生环向应力,从而明显地改善了承压拱应力状态,使围岩状态由单轴、双轴变为三轴受压。这样在围岩中形成一个均匀压缩的连续承区,从而大大提高组合拱的承载能力。

4、悬吊作用:1)锚杆将软弱岩层吊挂在上面坚固稳定的岩层上,防止离层脱落。特别是五类围岩煤层巷道的直接顶板一般比较软弱且较薄,容易离层冒落,它上面的老顶则比较坚固。锚杆可以通过直接顶板达到老顶,把直接顶锚固在老顶上。

(2)组合梁作用:在层状岩层的巷道顶板中,通过锚入一系列的锚杆与锚索,将锚杆长度以内的薄层岩石锚成岩石组合梁,从而提高其承载能力。在相同的荷载作用下,组合梁比未组合板梁的挠度和内应力大为减小。

(3)围岩补强作用:隧洞矿井深部围岩中的岩石处于三轴受压状态,而靠近巷道周边的岩石则处于二轴受力状态,强度小于前者,故易于破坏而丧失稳定性。隧洞矿井围岩被锚杆锚固后,表层岩石部分地恢复了三轴受力状态,变大了它本身的强度,另外,锚杆与锚索还可以增加岩层弱面的剪断阻力,使巷道周边围岩不易破坏和失稳,这就叫作围岩补强作用。

(4)挤压联结作用:锚杆将隧洞矿井围岩挤紧,对岩石施加预应力,阻止裂隙的继续扩大,而且,对于松散岩石也能起到挤压联结和加固作用。做一个简单而有趣的试验:用一个长方形木箱,里面填紧小碎石,并用模拟的锚杆将它们锚固起来,锚杆拧紧以后,将木箱翻转,其中充填的小碎石竟倒不出来。通过锚杆的预应力作用,可以在彼此毫无粘结力的碎石之间产生一种侧向挤压摩擦阻力,足以支撑碎石自身的重量而不会掉下来,好像碎石间互相联结起来一样。

(5)挤压加固拱作用:将上述试验继续做下去,用锚杆锚拴起来的小碎石,不仅它们挤压联结在一起足以支撑自身的重量,而且,它还可以作为一种承载结构,支撑额外的荷重。通过加载试验,发现加载的锚固碎石构件在锚杆垫板之间会出现一个拉应力区,致使该区内的小碎石松散而脱落下来,并形成了穹窿。当荷载变大时,这穹窿将扩大而导致承载结构的崩塌解体。为防止这一情况,在锚杆垫板下张挂细铁丝网便大大提高了锚杆的支护能力,当荷载加到相当大(反复加载),破坏是以铁丝网被剪断而开始的。

以上试验说明,松散碎石在预应力作用下围绕每根锚杆形成一个两头带圆锥形的筒形挤压区或压缩应力区,在系统排列的锚杆群中,这些挤压区便组成了一个具有相当宽厚的均匀压缩加固带,它相当于一种承载结构而支承相当大的荷载。隧洞矿井周围安装成组排列和径向布置的锚杆后,便在围岩的一定厚度范围内形成了一个拱形压缩带或挤压加固拱,它使隧洞矿井巷道围岩由原来是支架上的“荷载”变成了“承载”结构。拱形压缩带的厚度与锚杆的长度、间距有关。

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