Page 56 - 矿山地质灾害与环境治理

第二章 常见矿山地质灾害

的能力较弱。通过喷浆支护或锚喷支护将围岩固结在一起，增加支架与围岩的密贴度，在

工程实际中可取得良好效果。因而，约束混凝土拱架和格栅混凝土拱架支护技术在适当条
件下值得推广。
（二）增强型主动支护技术

1. 主动支护作用原理
近年来，以预应力锚杆、锚索为代表的增强型主动支护技术在软岩支护中越来越受到
重视，发挥了极为重要的作用。主动支护技术的基本作用原理是充分利用围岩自身的承载

能力。岩体开挖后，围岩不发生过度变形或破碎之前进行主动人为支护，从而避免过量形
变而破坏或垮塌，通过施加高预应力起到围岩浅表应力恢复的作用，并改变围岩应力状态
提升围岩强度，从而将浅表一定范围内的围岩组合形成承载圈结构，主动限制围岩破裂损

伤区的扩展，这是其与被动支护原理的重要区别。预应力锚杆 / 索支护具有经济成本低、
支护效果好、施工速度快、适用范围广等诸多优点。高强预应力锚杆 / 索可显著改善围岩

应力状态，同时提高围岩整体强度，从而控制围岩变形，因而，主动支护已成为软岩稳定
控制的重要支护形式。
2. 大变形锚杆

在高地应力作用下，软弱围岩变形量可达米级，甚至失稳垮塌，传统锚杆缺乏足够的
变形量而经常出现杆体拉断、锁具脱落失效等现象。针对软岩大变形支护难题，需研发能

够提供较大变形量和阻力的高性能锚杆，在主要结构和材料方面进行改进，使其具有更好
的吸能、抗阻、变形等特性。以此思路为指引，不少学者做了大量的研究工作，设计了多
种适应软岩大变形且可持续提供支护阻力的新型锚杆。大变形锚杆可分为 4 类：杆体结构

型、机械结构型、杆体材料型、黏结锚固型。
（1）杆体结构型
杆体结构型主要通过杆体或杆端与围岩之间的密切贴合提供工作阻力进而吸收围岩变

形能量。Charette 研发了一种杆体型水胀式锚杆——Swellex 锚杆，通过高压注水使杆体膨
胀，从而使杆体和围岩密切贴合吸收围岩变形能量。Jager 研发了杆尾型可延伸锥形锚杆，
通过杆尾的锥形体和包裹杆体的蜡状材料实现良好的变形性能。刘洪涛等研发了一种新型

可接长锚杆，可通过杆体结构变形实现良好的变形性能。
（2）机械结构型

该类型大变形锚杆由于其内部含有特殊结构，当岩体结构发生较大程度变形时，该类
型锚杆可以在拉力或剪力的协同作用下与岩体相互作用产生较大变形，并因此能够为其提
供长期而稳定的抵抗力。根据锚杆工作原理的不同，还可将此类锚杆进一步细分为 3 个亚

类：滑动摩擦型、剪切型和活塞型。一般而言，滑动摩擦型大变形锚杆主要利用锚杆自身
结构之间的相对位移产生的滑动摩擦力提供工作阻力。何满潮等研发了恒阻大变形锚杆，

在锚杆杆体的尾部套装具负泊松比效应的恒阻大变形装置，利用椎体与套管之间的摩擦提
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