1 悬吊理论?悬吊理论认为:锚杆支护的作用就是将巷道顶板较弱岩层悬吊在上部稳定的岩层上,以增强较软弱岩层的稳定性。对于回采巷道经常遇到的层状岩体,当巷道开挖后,直接顶因弯曲、变形与老顶分离,如果锚杆及时将直接顶挤压并悬吊在老顶上,就能减少和限制直接顶的下沉和分离,以达到支护的目的,如图所示。Р采用锚杆支护前顶板为层理结构,受裂隙影响顶板为分散结构,抗剪切力及拉伸力较弱,易离层断裂。采用锚杆支护后,分散结构顶板受锚固力影响形成整体相对增加顶板厚度,从而提高顶板岩层的承载能力,使顶板的横向抗拉伸强度及纵向抗剪切强度得以加强,且用锚杆可以使下部不稳定岩层与上部较稳定岩层形成整体,对破碎顶板起悬吊作用,从而增加破碎顶板的相对稳定性。Р巷道浅部围岩松软破碎,或者巷道开挖后应力重新分布,顶板出现松动破裂区,这时锚杆的悬吊作用就是将这部分易冒落岩体悬吊在深部未松动的岩土上,这是悬吊理论的进一步发展,如图所示。?悬吊理论最直观地揭示了锚杆的支护作用,在分析过程中不考虑围岩的自承能力,而且将被锚固体与原岩体分开,与实际情况有一段差距,因此其不足之处是明显的。Р悬吊理论只适用于巷道顶板,不适用于两帮和底板。如果顶板中没有坚硬稳定岩石或顶板软弱岩层较厚,围岩破碎区范围较大,受锚杆长度所限,无法将锚杆锚固到上面坚硬岩层上,悬吊理论就不适用。?1.2 组合梁理论?组合梁理论认为:在层状岩体中开挖巷道,当顶板在一定范围内不存在坚硬稳定岩层时,锚杆的悬吊作用居于次要的地位。Р如果顶板岩层中存在若干分层,顶板锚杆的作用,一方面依靠锚杆的锚固力增加各岩层间的摩擦力,防止岩石沿层面滑动,避免各岩层出现高层现象;另一方面,锚杆杆体可增加岩层间的抗剪强度,阻止岩层间的水平错动,从而将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁成一个较厚的岩层(组合梁)。这种组合厚岩层在上覆岩层载荷的作用下,其最大弯曲应变和应力都将大大减少。
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