锚杆支护理论适应性探析牛作福摘(大同煤矿集团有限责任公司生产发2006-4-29者龙自技术部，山西大同，037003)表9:43:02文章编号：1005-6033(2006)07-0170-02收稿日期：2005-11-14摘要：不同的理论有不同的适应条件，不同的条件就有不同的力学形态，不同的力学形态就应该用不同的锚杆支护理论去解释，不能一概而论。详细分析了各种锚杆支护理论的适应情况。关键词：锚杆支护理论；适应性；围岩条件；力学形态中图分类号：TD353+.6文献标识码：A从1872年英国北威尔士露天页岩矿首次应用锚杆加固边坡，发展到今天已有130多年的历史，在锚杆的发展过程中，建立起了许多理论，每种理论都能够在一定程度上解释锚杆支护的作用，但都有一定局限性。那么，为什么会出现各种理论都能够在一定程度上解释锚杆支护而又都存在一定的缺陷呢？众所周知，由于巷道的围岩条件不同，开掘后它的应力分布就会不同，巷道的破坏形式也就不同，也就是说它的力学形态不同。下面逐一对锚杆支护理论适应性进行分析。1悬吊理论1952-1962年，LouisA.PaneK经过理论分析及实验室和现场测试，提出了悬吊理论，该理论认为：锚杆的作用就是将巷道顶板较弱岩层悬吊在上面稳定岩层上，以增强软弱岩层的稳定性。这一理论提出较早，只有满足其前提条件时，才有一定的实用价值。悬吊理论适用于两种情况：(1)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，如果用锚杆及时将直接顶挤压并悬吊在老顶上，就能减小和限制直接顶的下沉和离层，以达到支护的目的，见图1。(2)有一部分巷道顶板容易冒落成拱型，这是因为巷道顶板裂隙发育破碎，块状岩石相互摩擦挤压咬合，形成了冒落拱(平衡拱)。冒落拱内部的煤岩容易冒落，外部的就不容易冒落。支护时，用锚杆把冒落拱内部的煤岩吊挂在冒落拱外部稳定的煤岩上。设计时根据被悬吊直接顶或冒落拱内部的岩石重量就可以进行锚杆支护参数的设计。因不考虑围岩的自承能力，与实际情况有一定差距，计算数据也存在一定差距。悬吊理论只适用于巷道顶板，不适用于巷道帮、底。如果顶板中没有坚硬稳定或顶板软弱岩层较厚，围岩破碎区较大，无法将锚杆固定到上面坚硬岩层或未松动岩层上，悬吊理论就不适用。2组合梁理论为了解决悬吊理论的局限性，1952年德国Jacobi。等在层状地层中提出了组合梁理论。该理论认为：在没有稳固岩层提供悬吊支点的薄层状岩层中，可利用锚杆的拉力将层状岩层组合起来形成组合梁结构进行支护，这就是锚杆的“组合梁”作用。组合梁作用的本质在于通过锚杆的预拉应力将原视为叠合梁（板）的岩层缝合在一起，增大岩层间的摩擦力，同时阻止其层间错动。根据组合梁的强度大小，可以确定锚杆支护参数。组合梁理论是对锚杆将顶板岩层锁紧成较厚岩层的解释。在分析中，将锚杆作用与围岩的自稳作用分开，与实际有一定差距，并随围岩条件的变化，在顶板破碎、连续性受到破坏或巷帮不稳定、对顶板形不成支点时，组合梁就不存在了。组合梁理论只适用于层状顶板（如煤岩复合层顶板）锚杆支护的设计，对于巷道的帮、底不适用。3减跨理论减跨理论是建立在组合梁和悬吊理论基础上的，是两者的有机结合，该理论既强调锚杆的悬吊作用又强调锚杆对顶板的缝合作用。该理论把不稳定的顶板岩层看成是支撑在两帮的叠合梁（板），支护时，锚杆穿过叠合梁锚固在稳定的岩层中。紧固后，锚杆一方面把岩层缝合成组合梁，另一方面又把组合梁悬吊在稳定岩层中，在紧固端处形成了支点，就相当于在该处打了点柱而减少了顶板的跨度，从而降低了顶板岩层的弯曲应力和挠度，维持了顶板与岩石的稳定性，使岩石不易变形和破坏。减跨理论与组合梁理论一样，只适应于层状顶板且在锚杆长度范围内有稳定岩层的锚杆支护设计，对于巷道的帮、底不适用。如果顶锚杆对岩产生的压应力，改善了围岩的应力状态，使压缩带内强度明显下降；另一方面环向应力集中，当应力集中超过岩强板中没有坚硬稳定岩层无法将锚杆固定到坚硬岩层上，或巷帮不稳定容易片帮，对顶板起不到支撑作用，减跨理论就不适用。4组合拱理论组合拱理论强调锚杆的群体作用，该理论认为：在拱形巷道围岩的破裂区安装预...