粘结强度测试
采用锚杆拉拔计确定树脂锚固剂的粘结强度。该测试工作必须在井下施工之前进行完毕。测试应采用施工中所用的锚杆和树脂药卷，分别在巷道顶板和两帮设计锚固深度上进行三组拉拔试验。粘结强度满足设计要求后方可在井下施工中采用。 3.1锚杆支护参数选取
预应力是锚杆支护系统的决定性参数。预应力过低，导致锚杆支护产生的附加应力值小，形成的压应力区范围小，有效压应力区孤立分布，不能连成整体。在高预应力下，锚杆支护产生的附加应力场应力值大，形成的压应力区范围广，有效压应力区几乎覆盖了整个顶板，形成有机的整体，锚杆的主动支护作用得到充分发挥。
码垛预应力选择原则是：使锚固区不产生明显离层和拉应力区。比较合理的锚杆预应力取值范围应达到杆体屈服强度的30-50%。锚杆直径越大，强度越高，则锚杆预应力越大。
锚杆预应力与螺母拧紧力矩、接触面形式、螺纹升角、螺距、螺纹加工精度、减摩垫圈性能等因素有关。高预应力支护系统对锚杆结构、加工工艺与精度提出更高的要求。
锚杆预应力及预应力的扩散起着决定性作用。根据巷道条件确定合理的预应力，并使预应力实现有效扩散是支护设计的关键。单根锚杆预应力的作用范围是很有限的，必须通过托板、钢带和金属网等构件将锚杆预应力扩散到离锚杆更远的围岩中，见图6。特别是对于巷道表面，即使施加很小的支护力，也会明显抑制围岩的变形与破坏，保持顶板的完整。护表构件在预应力支护系统中发挥重要作用。
a预应20kN b预应力100kN
图6 不同锚杆预应力形成的附加应力场分布
②锚杆长度
随着锚杆长度增加，有效压应力区范围与厚度增加，锚杆作用范围扩大。但锚杆长度中上部分的压应力减小；两锚杆之间中部围岩的压应力减小。在预应力一定的条件下，锚杆越长，预应力的作用越不明显，主动支护性越差。因此，锚杆越长，施加的预应力应越大。反过来，通过提高预应力，可适当减小锚杆长度。锚杆长度分别为1.6～2.6m的应力分布如图7。上述锚杆支护参数的分析同样适用于锚
索。锚索直径越大、强度越高、长度越大，施加的预应力应越高。不考虑锚索的预应力而一味增加锚索直径、长度，不会取得明显效果。高预应力的短锚索支护效果比低预应力的长锚索支护效果好。
a-锚杆长度1.6m的应力分布图b-锚杆长度2.0m的应力分布图
c-锚杆长度2.4m的应力分布图d-锚杆长度2.6m的应力分布图
图7 不同锚杆长度的预应力分布图
③锚杆密度
异氰酸甲酯
在一定预应力下，单根锚杆周围形成了类似锥形的压应力分布区域，压应力在锚杆尾部附近最大，锚固起始处附近次之，锚杆自由段中部较小，锚杆端部处于近零应力和较小的拉应力状态。锚杆间距过大，单根锚杆形成的锥形压应力区域彼此是独立的，不能形成整体支护结构。随着锚杆间距缩小，单根锚杆形成的锥形压应力区逐渐靠近、相互叠加，连成一体，形成整体支护结构，当锚杆增加到一定程度，再增加支护密度，对有效压应力区扩大、锚杆预应力的扩散作用变得不明显。通过提高锚杆的预应力，可增加锚杆的间排距，明显降低锚杆支护密度。不同锚杆间距的支护附加应力场如图8。
a-4根锚杆的支护附加应力场b-5根锚杆的支护附加应力场
c-6根锚杆的支护附加应力场d-8根锚杆的支护附加应力场
图8 不同间距锚杆的应力分布图疏花水柏枝
moba平衡梁
④锚杆角度
顶板角锚杆的角度对应力场分布有显著影响。垂直布置时，角锚杆与中部锚杆形成的有效压应力区相互连接与叠加，在顶板形成厚度较大、分布比较均匀的压应力区，覆盖了锚固区的大多数面积，锚杆预应力扩散与叠加效果最好。随着角锚杆角度增加，角锚杆形成的有效压应力区与中部锚杆形成的有效压应力区逐步分离，叠加区域越来越小。当顶板角锚杆角度达到15°，两个压应力区明显分离。继续加大角锚杆角度，角锚杆与中部锚杆的压应力区分开的更远，成为彼此独立的支护单元，见图9。因此，在近水平煤层巷道中，顶板角锚杆最好垂直布置。如考虑施工需要一定的角度，最大角度不应超过10°。
a-垂直布置b-与垂线夹角10°c-与垂线夹角30°
图9 不同锚杆角度的应力场分布
⑥锚索的作用
锚索的作用主要有两方面：一是将锚杆支护形成的次生承载结构与深部围岩相连，提高次生承载结构的稳定性，同时调动深部围岩的承载能力，使更大范围内的岩体共同承载；二是锚索施加较大预紧力，提供有效压应力，与锚杆形成的压应力区形成骨架网络结构，保持围岩完整性，减小围岩强度降低，见图10。
a-锚索支护b-锚杆与锚索支护
图10 锚索、锚杆与锚索预应力形成的附加应力场分布
3.2 设计原则
(1) 一次支护原则。锚杆支护应尽量一次支护就能有效控制围岩变形，避免二次或多次支护。一方面，这是矿井实现高效、安全生产的要求，为采矿服务的巷道和硐室等工程，需要保持长期稳定，不能经常维修；另一方面，这是锚杆支
玻璃纤维滤筒
护本身的作用原理决定的。巷道围岩一旦揭露立即进行锚杆支护效果最佳，而在已发生离层、破坏的围岩中安装锚杆，支护效果会受到显著影响。
(2) 高预应力和预应力扩散原则。预应力是锚杆支护中的关键因素，是区别锚杆支护是被动支护还是主动支护的参数，只有高预应力的锚杆支护才是真正的主动支护，才能充分发挥锚杆支护的作用。一方
面，要采取有效措施给锚杆施加较大的预应力；另一方面，通过托板、钢带等构件实现锚杆预应力的扩散，扩大预应力的作用范围，提高锚固体的整体刚度与完整性。
(3) “三高一低”原则。即高强度、高刚度、高可靠性与低支护密度原则。在提高锚杆强度（如加大锚杆直径或提高杆体材料的强度）、刚度（提高锚杆预应力、加长或全长锚固），保证支护系统可靠性的条件下，降低支护密度，减少单位面积上锚杆数量，提高掘进速度。
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(4) 临界支护强度与刚度原则。锚杆支护系统存在临界支护强度与刚度，如果支护强度与刚度低于临界值，巷道将长期处于不稳定状态，围岩变形与破坏得不到有效控制。因此，设计锚杆支护系统的强度与刚度应大于临界值。
(5) 相互匹配原则。锚杆各构件，包括托板、螺母、钢带等的参数与力学性能应相互匹配，锚杆与锚索的参数与力学性能应相互匹配，以最大限度地发挥锚杆支护的整体支护作用。
(6) 可操作性原则。提供的锚杆支护设计应具有可操作性，有利于井下施工管理和掘进速度的提高。
(7) 在保证巷道支护效果和安全程度，技术上可行、施工上可操作的条件下，做到经济合理，有利于降低巷道支护综合成本。
3.3 巷道支护方案设计
现作如下规定：二采区三条2#下山正常段是指掘进巷道未穿越公路、河流的区段，其中穿越村庄、河中洗煤厂的区段也算作正常段；二采区三条2#下山特殊段是指掘进巷道穿越公路、河流的区段。
二采区三条2#下山巷道部分区段穿越地质冲刷区域，该区域内有盘鑫公路、槐南公路、盘地村东部边缘、河中洗煤厂及盘地河，其中槐南公路为煤炭运输公路，盘地河为季节河流，雨季出现洪水流，平时为溪流或干涸。三条下山埋深最深处87m，最浅处25m，平均埋深约35m，属于浅埋深巷道。三条下山巷道支护，不仅要控制巷道围岩变形，保证巷道安全，还要严格控制顶板沉陷量、渗透性，保证巷道的开掘不破坏地表的公路、村庄、建筑物及河流。钢筋混凝土拱具有强度高、整体性能好等优点，能承受较高的压力，承受不同程度的偏载，且具有良好的隔水性和耐久性，多用在压力特大且顶板淋水的破碎带。
根据新良友煤业提供的地质资料，巷道穿越盘鑫路、槐南路段最长段约三十
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