锚杆的种类学习.pptx

一、锚杆种类2.按锚固长度分类按锚固长度分类，可分为端部锚固、全长锚固与加长锚固。端部锚固锚杆的锚固长度不大于500mm或锚杆钻孔深度的13.各种用锚固装置提供锚固力的机械式锚杆大多属于端部锚固锚杆；圆钢水泥、树脂锚杆也以端部锚固为主。全长锚固锚杆的锚固长度大小于锚杆钻孔深度的90%。管缝式和水力膨胀式锚杆属于机械式全长锚固锚杆；水泥、水泥砂浆、树脂锚固剂也可实现全长锚固。加长锚固锚杆的锚固长度介于端部锚固与全长锚固之间。如加长锚固的螺纹钢锚杆，既能保证锚杆锚固力，又能节约一定的锚固材料，得到大量的推广应用。3.按锚杆杆体种类与材质分类按锚杆杆体种类与材质分类，如图3-1-1所示。第1页/共23页一、锚杆种类锚杆杆体金属锚杆圆钢锚杆螺纹钢锚杆左旋右旋交叉管式锚杆管缝式水力膨胀式注浆锚杆柔性锚杆可切割锚杆玻璃钢锚杆光圆钢体粗糙表面杆体全螺纹杆体木锚杆竹锚杆图3-1-1 锚杆杆体分类第2页/共23页一、锚杆种类按照杆体材质可划分为金属锚杆、非金属锚杆及复合型锚杆。金属杆体锚杆有圆钢锚杆、螺纹钢锚杆、管式锚杆及柔性锚杆；非金属锚杆有木锚杆、竹锚杆及玻璃钢锚杆等，又属于可切割锚杆；复合型锚杆杆体由金属和非金属材料复合而成，如尾部带金属螺纹段的复合玻璃钢锚杆。按照杆体截面形状可划分为实心杆体与管式杆体。按照杆体表面形状分为光圆杆体、螺纹杆体及粗糙表面杆体等。按照锚杆杆体的刚度可划分为刚性锚杆和柔性锚杆。按照锚杆杆体的强度可划分为低强度锚杆、中等强度锚杆、高强度锚杆和强力锚杆。低强度锚杆主要指圆钢锚杆，屈服强度小于300Mpa；中等强度锚杆屈服强度介于300400MPa，通常采用建筑螺纹钢的材料（20MnSi）制成；高强度锚杆屈服强度介于400600MPa；强力锚杆屈服强度不小于600MPa，拉断载荷在300kN以上。第3页/共23页锚杆支护构件图q 锚杆及附件q 锚固剂q 钢 带 q 锚 索q 网 二、锚杆支护材料第4页/共23页 在借鉴国外先进技术的基础上，经过集中攻关，开发出适合我国煤矿巷道的高强度螺纹钢锚杆支护系列材料及配件。通过杆体结构与形状优化，更有利于提高锚杆的锚固效果；通过开发锚杆专用钢材或调质处理，达到高强度和超高强度级别。高强度锚杆成为锚杆支护的主要形式。二、锚杆支护材料第5页/共23页q 高强锚杆及附件n杆体几何形状u合理孔径差的条件下，保证杆体能顺利插入钻孔；u有利于提高锚固剂的粘结力与锚固效果；u尽量使杆体各个部位等强度；u杆体尾部有利于施加较大的预应力。u螺纹钢锚杆杆体主要有以下三种形式：普通建筑螺纹钢；右旋全螺纹钢；左旋无纵筋螺纹钢。二、锚杆支护材料第6页/共23页n杆体几何形状u左旋无纵筋螺纹钢。有利于增加锚固剂密实度，提高锚固力；尾部螺纹加工采用合理工艺，保证强度接近和达到杆体强度；尾部滚压成型螺纹，加工精度较高，可施加较大预应力。u左旋无纵筋螺纹钢杆体是基本满足杆体形状设计四准则、较理想的锚杆杆体。二、锚杆支护材料第7页/共23页n杆体尾部结构（杆尾螺纹结构，受力复杂、易破坏）u螺纹部分不仅受拉，而且受剪切、弯曲；u螺纹直径与杆体不等，变径应力集中（23倍）。为保证螺纹强度接近或等于杆体，可采用以下结构：u滚圆加工后滚丝，减少强度损失；u螺纹段进行调质处理，提高螺纹强度；u墩粗杆体尾部，再加工螺纹，增加螺纹面积；u取消螺纹，制成墩头锚杆，从根本上消除螺纹影响；u细牙全螺纹杆体，螺母直接拧入杆体。二、锚杆支护材料第8页/共23页n螺母u螺母作用:压紧托板给锚杆施加预应力；围岩变形后通过托板传递到杆体，杆体工作阻力增大，控制围岩变形。u要求:承载能力与杆体匹配；螺母结构形状、规格与加工精度有利于给锚杆施加大预应力；有利于锚杆安装。3、锚杆支护材料标准螺母加厚螺母大螺距螺母阻尼式螺母销钉式螺母压片式螺母球形螺母螺母普通螺母扭矩螺母第9页/共23页n托板u托板的作用：通过螺母施加扭矩，压紧托板给锚杆提供预应力，并使预应力扩散；围岩变形后载荷作用于托板，通过托板将载荷传递到杆体，增大锚杆工作阻力，进而控制围岩变形。u要求：承载能力应与杆体匹配；变形能力，当载荷较大时可压缩，不致脆裂、失效；一定面积，有利于锚杆预应力扩散；调心能力，避免锚杆受偏载而降低支护能力。3、锚杆支护材料第10页/共23页平托板拱形托板金属托板木托板非金属托板混凝土托板塑料托板托板其它形状可调心托板不可调心托板3、锚杆支护材料u 托板分类第11页/共23页3、锚杆支护材料u 托板受力 100100mm 150 150mm 200 200mm 不同尺寸托板扩散预应力效果 托板受力分布第12页/共23页n 减摩垫圈 采用高效减摩副，减少螺母、垫圈和托板之间的摩擦阻力。在螺母与托板之间加金属垫圈和塑料垫圈，可减少摩擦阻力，而且塑料减摩垫圈的材质起着关键作用。3、锚杆支护材料数字数字代表减摩材料代表减摩材料0 0不使用减摩垫片不使用减摩垫片1 1聚四氟乙烯聚四氟乙烯2 210101010尼龙尼龙3 3改性改性10101010尼龙尼龙4 4高密度聚乙烯高密度聚乙烯第13页/共23页q 树脂锚固剂树脂锚固剂n对树脂锚固剂的要求：固化后有较高粘结力、较高对树脂锚固剂的要求：固化后有较高粘结力、较高变性模量；固化快，快速安装，及时施加预应力；变性模量；固化快，快速安装，及时施加预应力；固化时间可调，满足加长、全长锚固要求；固化后固化时间可调，满足加长、全长锚固要求；固化后收缩率低；有利于钻孔中安装和搅拌。收缩率低；有利于钻孔中安装和搅拌。n全长锚固树脂锚固剂：采用高聚合度树脂锚固剂专全长锚固树脂锚固剂：采用高聚合度树脂锚固剂专用树脂；低粘度，满足预应力全长锚固；高粘结力、用树脂；低粘度，满足预应力全长锚固；高粘结力、高强度，保证锚固效果高强度，保证锚固效果。3、锚杆支护材料第14页/共23页q组合构件组合构件平钢带M型钢带钢 带钢 梁组合构件钢筋托梁W型钢带其它钢带3、锚杆支护材料W型钢带n W钢带：护表面积大，扩散作用范围大；强度、刚度大。钢带较薄，托板压入或压穿钢带，钢带剪切和撕裂。W型钢护板第15页/共23页nM M型钢带型钢带u强度大，强度大，抗弯抗弯刚度大，刚度大，钢材利用率高；钢材利用率高；u向向下下截面模量截面模量远大于远大于向向上。上。安装易与顶板安装易与顶板紧紧贴贴；承压控制围岩变形能力承压控制围岩变形能力强；强；u翼缘翼缘高，抗高，抗撕裂撕裂性能好。性能好。u护顶面积较小。护顶面积较小。型型号号展宽展宽/mm厚度厚度/mm质量质量/(kg/m)屈服屈服载荷载荷/kN破断破断载荷载荷/kN向下截向下截面模量面模量/mm3向上截向上截面模量面模量/mm3GRTGRT-M3-M31731733 34.054.05124.6124.6197.2197.25944594421602160GRTGRT-M4-M41731734 45.45.4166.1166.1263.0263.07926792628802880GRTGRT-M5-M51731735 56.756.75207.6207.6328.7328.79908990836003600GRTGRT-M6-M61731736 68.098.09249.1249.1394.4394.41188911889432043203、锚杆支护材料第16页/共23页q 网网n网的作用：防止破碎岩块垮网的作用：防止破碎岩块垮落；紧贴表面，提供一定支落；紧贴表面，提供一定支护力护力(0.01MPa)；将岩层；将岩层载荷传递给锚杆；提高深部载荷传递给锚杆；提高深部围岩残余强度，减小破碎范围岩残余强度，减小破碎范围。围。3、锚杆支护材料铁丝网钢筋网金属网非金属网网经纬网菱形网塑料网笆片编织网压模网复合网第17页/共23页q 可切割锚杆可切割锚杆 玻璃钢锚杆以不饱和树脂为基料，以玻璃纤维为增玻璃钢锚杆以不饱和树脂为基料，以玻璃纤维为增强材料复合而成。强材料复合而成。n优点：质量小，强度与质量比高；耐腐蚀性；可切优点：质量小，强度与质量比高；耐腐蚀性；可切割，不损坏采煤机，不会产生火花。割，不损坏采煤机，不会产生火花。n缺点：杆体尾部连接部位承载力低；杆体承受扭矩缺点：杆体尾部连接部位承载力低；杆体承受扭矩小，易扭断，不能施加较大预应力；杆体延伸率低，小，易扭断，不能施加较大预应力；杆体延伸率低，巷帮变形较大很容易破断。巷帮变形较大很容易破断。3、锚杆支护材料第18页/共23页n玻璃钢锚杆玻璃钢锚杆型号型号直径直径(外外径径/内径内径)/mm质量质量/kg/m杆体拉杆体拉断力断力/kN杆尾拉断力杆尾拉断力塑料螺母塑料螺母/钢钢螺母螺母/kNK60-17C170.3810050/80K60-17E170.3815050/100K60-22C220.6418060/120K60-22E220.6427070/150K60-25C250.9025080/150K60-25E250.90380100/180J64-25C25/120.6318080/160J64-25E25/120.63250100/180玻璃钢锚杆（德国）3、锚杆支护材料第19页/共23页q 锚索锚索n索体材料：精轧螺纹钢筋、高强度钢丝和钢绞线；索体材料：精轧螺纹钢筋、高强度钢丝和钢绞线；n锚固材料：水泥浆、树脂及水泥浆树脂联合锚固；锚固材料：水泥浆、树脂及水泥浆树脂联合锚固；n锚固长度：端部锚固和全长锚固。锚固长度：端部锚固和全长锚固。n索体数量：单体锚索和锚索束。索体数量：单体锚索和锚索束。n预应力：预应力与非预应力锚索。预应力：预应力与非预应力锚索。n索体结构形式：普通锚索与鸟笼式锚索。索体结构形式：普通锚索与鸟笼式锚索。n钻孔直径：小孔径钻孔直径：小孔径(28-33mm)(28-33mm)和大孔径锚索和大孔径锚索(50mm(50mm以上以上)3、锚杆支护材料第20页/共23页q小孔径树脂锚固锚索小孔径树脂锚固锚索n原锚索直径小，钻孔不匹配；破原锚索直径小，钻孔不匹配；破断力小，延伸率低，预应力低。断力小，延伸率低，预应力低。n大直径、大延伸率、高吨位强力大直径、大延伸率、高吨位强力锚索。锚索。n加大索体直径，最大加大索体直径，最大28.6mm28.6mm。大幅提高破断力。大幅提高破断力。n新新1919根钢丝代替根钢丝代替7 7根，结构合理，根，结构合理，提高锚索延伸率。提高锚索延伸率。原17结构新119结构3、锚杆支护材料第21页/共23页3、锚杆支护材料锚索拱形托板配调心球垫强力锚索第22页/共23页感谢您的观看！第23页/共23页