Page 58 - 矿山地质灾害与环境治理

第二章 常见矿山地质灾害

层中，实现峰值转移和承载圈扩大。高强预应力锚索也可与工字钢或槽钢锚梁组合使用，

利于提升支承结构的整体性。
锚索支护作为一种高效的主动支护手段，在矿山、隧道支护工程中得到了广泛应用。
但在高地应力软岩巷道中，锚索支护也存在很多问题，如绞线强度不适应大变形而导致断

锚，大范围软岩巷道没有理想的坚硬岩层“生根”而影响承载效果；在剪应力集中区的锚
索中易发生锚索剪断破坏（绞线断口齐整平滑）。因而，中国学者研究了预应力锚索的改
进技术以适应高地应力软岩大变形的稳定控制。

（1）锚索材质革新
索体材质对锚索整体的破断强度有重要影响，目前的索体材质可分为精轧螺纹钢筋、
钢绞线和高强度钢丝几种类型。近年来，以高预紧力、高强度、高延伸率、高冲击韧性为

主要特征的新型锚杆锚索等产品层出不穷，锚索绞线从低强度、低预应力逐渐向高强度、
高预应力方向发展；早期索体材质主要由普通 Q235 圆钢制成，目前出现了新型树脂材料

和复合材料等，其抗拉强度较圆钢材料明显提高。
（2）锚固形式改进
目前锚索的锚固形式可分为端部锚固和全长锚固或加长锚固等类型，锚固材料通常包

括树脂、水泥浆及水泥浆 / 树脂联合锚固。树脂端锚是最常见的锚索锚固形式，尤其适用
于锚固区域位于稳定岩层的情况。但在大范围软弱岩层中，纯端锚形式锚固力可能会逐渐

减弱。为了提高锚固效果，有学者研究了加长锚固或全长锚固形式。
（3）结构改进型锚索
为了适应矿井、隧道软岩大变形特征，国内学者研究了通过锚索结构改进提升索体整

体破断强度，研制出了大直径索体制作形式，如 1×19 根钢丝替代原 1×7 结构，索体直
径由 15.2 mm 逐步升级至 21.8、28.6mm 等，大幅提高破断强度和承载吨位。但大直径锚
索同时对钻孔施工质量提高了要求，现场施作时常出现因钻孔不顺直造成安装困难。

此外，目前出现了多种锚索结构改进形式，如前文所述的 NPR 恒阻大变形锚索、中
空注浆锚索，通过结构改进使锚索兼备了一些特殊性能。然而，虽然锚索能够较好地抵抗
轴向拉伸变形，但大多抗剪强度较低，在抵抗强烈软岩剪切变形时易破坏失效。且结构型

改进设计较为复杂，增加了操作难度和成本，并可能导致自身稳定性降低，在一定程度上
制约了结构型改进的实际效果。虽然在索体材料性能方面获得重要发展，但还不能完全满

足高应力软岩大变形控制的需求，高强度、高延伸性能的新型索体材料仍是未来研究的重
要方向。
（三）软岩改性技术

不少学者研究通过注浆、让压等围岩改性技术来解决软岩大变形灾害的控制难题。注
浆可充填密闭岩体裂隙，并通过胶结作用提升岩体完整性和整体强度，从而显著改善围岩

条件，现已成为破碎软弱围岩支护的重要技术手段。目前关于注浆技术的研究主要体现在
51