马献民
（辽宁省有色地质局勘察研究院，辽宁，沈阳，110013）
【摘 要】近年来，锚杆支护围岩强化作用机理得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先从减小围岩应力降低速度、改善两帮围岩应力状态，以及改善顶板围岩应力状态等方面研究了断层破碎围岩锚杆支护围岩稳定机理，并结合相关实践经验，从锚杆孔测量放线，以及钻孔设备的选定等多方面，研究了锚杆的施工方法，阐述了个人对此的几点看法。
【关键词】锚杆支护；围岩；强化；作用机理
一、前言
作为锚杆支护应用过程中的重要工作，其围岩强化作用机理占据着极为关键的作用。该项课题的研究，将会更好地提升锚杆支护围岩强化作用机理的掌控力度，从而通过合理化的措施与方法提升其整体效果。
二、断层破碎围岩锚杆支护围岩稳定机理
在巷道开挖前，岩体在三向受压的地应力环境下处于平衡状态.巷道开挖以后，原始应力状态被打破，应力重新分布，当应力超过围岩极限强度后，围岩即发生变形破坏，应力向深部转移.因此。可以说围岩应力状态的变化是导致围岩变形破坏发展的主要原因，.支护后，围岩应力状态的这种变化过程受到了支护作用的影响，支护体系可给围岩提供围压并阻止围岩变形的发展。锚杆支护的直接作用范围（锚固区）往往较小，目前一般为1.8～2.2m2个别达到2.5m，开挖前后此范围内围岩应力变化较为显著，鉴于此，本文对1，2m深处围岩应力状态进行了监测分析。通过分析得出了断层附近煤巷锚杆支护破碎围岩稳定机理，具体体现在以下四方面。
1．减小围岩应力降低速度
断层附近破碎围岩煤巷无支护条件下和实施锚杆支护（底板未支护）条件下，-1，2m深处围岩垂直应力1近断层煤帮；2远断层煤帮；3顶板；4底板）、如（水平应力随时间步的变化趋势。
巷道实施锚杆支护后（底板未支护），除底板外，顶板、靠近断层煤帮、远离断层煤帮围岩垂直应力和水平应力大约需要3000时步才能趋于平衡，而无支护条件下仅需约300时步即趋于稳定，两者相比锚杆支护条件下围岩应力降低速度较为缓慢，说明锚杆支护减小了破碎围岩短时内失稳的可能性，阻止了围岩早期有害变形的发展。由于底板未采取锚杆支护措施，底板应力降低速度变化不大。.底板岩性较弱时，，则应采取措施对底板进行支护。
2．改善两帮围岩应力状态
由数值模拟结果可得出，近断层煤帮和远断层煤帮1m深处水平应力均为0，2m深处分别为3.5，1.5MPa，实施锚杆支护后，围压有较大增长。1m深处增长至2，2.5MPa，2m深处增长至4.5，2MPa。无支护和锚杆支护条件下，近断层煤帮和远断层煤帮1，2m深处围岩应力状态。
开挖后两帮浅部围岩垂直应力较大，水平应力较小，处于低围压（水平应力）状态；实施锚杆支护后，两帮围压（水平应力）均有所增大。研究表明，在低围压时，，残余强度对围压非常敏感。尤其是当围压在0～1MPa范围内增加时，可较大幅度地提高围岩的残余强度，软弱泥岩试验结果。破碎围岩条件下，实施锚杆支护后，两帮围岩水平应力（围压）的提高改善了两帮围岩应力状态，大大提高破碎围岩残余强度，促进了两帮稳定。
两帮围岩应力状态具有非对称性，1m深处围岩远断层煤帮应力值高于近断层煤帮，说明近断层煤帮破坏较严重；而2m深处围岩近断层煤帮应力值高于远断层煤帮，说明断层阻碍了应力向深部转移，从而导致近断层煤帮应力升高。浅部围岩的变形破坏和断层对应力向深部转移的阻碍作用最终导致了近断层煤帮的支护困难。
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3．改善顶板围岩应力状态
顶板浅部围岩水平应力较大，垂直应力较小，实施锚杆支护后，水平和垂直应力均有所提高。低围压（垂直应力）状态下，围压的增大可以提高顶板残余强度，从而促使围岩自身承载能力大大提高。另外，锚杆还能提高顶板的抗剪切能力.断层附近一般水平应力较高，顶板易产生剪切滑移面，如不采取有效的支护措施将会导致破裂岩体沿破裂面滑移并导致顶板冒落，锚杆支护后则能阻止破裂面的发展并阻止破裂岩体滑移，从而可保证顶板稳定，顶板锚杆抗剪切作用。
4．改善帮角围岩应力状态
无支护与锚杆支护条件下，浅部围岩应力等值线形态基本相同，应力等值线形态均为椭圆形，其垂直应力长轴沿竖直方向，水平应力长轴沿水平方向；但同一深处围岩的应力值均有所提高，改善了浅部围岩应力状态，提高了围岩的承载能力。
由垂直应力分布知，巷道两顶角和远断层底角出现了一定范围的应力降低区，而支护后，此应力降低区消失了，且在远断层煤帮深处出现了应力增高区；由水平应力分布知，实施锚杆支护后，帮角处的水平应力也有较大提高，其原因主要是由于帮角锚杆的支护作用使得围岩的破坏程度减轻，促进了帮角稳定；帮角浅部围岩的稳定阻止了破坏向深部发展。
三、锚杆施工方法
1．锚杆孔测量放线：按设计要求在锚杆施工范围内，起止点用仪器设定固定桩，中间视条件加密，并保证在施工阶段不得损坏，其他位置以固定桩为准钢卷尺丈量，全段统一放样，锚杆钻孔定位尺寸偏差不大于20mm，测定的孔位点，埋设半永久性标志，避免边施工边放样。
2．钻孔设备的选定：钻孔机具的选择，根据锚固地层的类别、锚杆孔径、锚杆深度及施工场地条件等来选择钻孔设备。岩层中采用MG-50锚杆钻机钻孔成孔；在岩层破碎和松软饱水等易于塌缩孔、卡钻、埋钻地层中采用跟管钻进技术。
3．钻孔设备安装：利用钢管脚手架杆搭设操作平台，检测脚手架，满足相应承载力和稳固条件。平台用锚杆与坡面固定，钻机用三角支架提升到平台上。根据坡面测放孔位，准确固定安装钻机，并严格进行机位调整，确保锚杆孔开钻定位尺寸偏差不大于20mm，钻孔倾角符合设计要求，锚孔的倾斜度不大于锚杆长度的5%，钻机要求水平、稳固，施钻过程中随时检查。
4．钻孔：钻孔要求干钻，禁止采用水钻，以确保锚杆施工不至于恶化边坡岩体的工程地质条件，确保孔壁的粘接性能。钻孔速度根据使用钻机性能和锚固地层严格控制，防止钻孔扭曲和变径；造成下锚困难或其他意外事故。钻进过程中对每个孔的地质变化，钻进状态（钻压、钻速）及一些特殊情况作好施工现场记录。如遇塌孔缩孔等不良钻进现象时，须立即停钻及时进行固壁灌浆处理（灌浆压力不小于0.4MPa），待水泥砂浆初凝后，重新扫孔钻进。锚杆钻孔直径130mm，钻孔深度超过设计长度不小于500mm。为确保锚杆空直径，要求实际钻头直径不得小于设计孔径。
5．锚杆孔清理：钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻1～2min，防止孔底尖灭，不能达到设计孔径。钻孔孔壁不能有沉渣及水体粘滞，清理干净，在钻孔清理完后，使用高压空气（风压在0.2～0.4Mpa）将孔内岩粉及水体清除出孔外，以免降低水泥砂浆同岩体土层的粘接强度，除相对坚硬完整岩体锚固外，不得采用高压水枪冲洗，若遇锚孔有承压水流出，待水压水量变小后方可下按锚筋及注浆，必要时在周围适当部位设置排水孔处理。
四、结束语
综上所述，加强对锚杆支护围岩强化作用机理的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的实践中，应该加强对锚杆支护围岩强化作用机理的重视，并注重其具体应用实施方法的可行性。
参考文献：
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论文作者:马献民
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年3月总第208期
论文发表时间:2016/6/14
标签：围岩论文; 应力论文; 锚杆论文; 断层论文; 钻孔论文; 顶板论文; 状态论文; 《工程建设标准化》2016年3月总第208期论文;