錨桿支護(hù)原理
(1)懸吊作用：錨桿將軟弱巖層吊掛在上面堅(jiān)固穩(wěn)定的巖層上，防止離層脫落。煤層巷道的直接頂板一般比較軟弱且較薄，容易離層冒落，它上面的老頂則比較堅(jiān)固。錨桿可以通過直接頂板達(dá)到老頂，把直接頂錨固在老頂上。
(2)組合梁作用：在層狀巖層的巷道頂板中，通過錨人一系列的錨桿，將錨桿長(zhǎng)度以內(nèi)的薄層巖石錨成巖石組合梁，從而提高其承載能力。在相同的荷載作用下，組合梁比未組合板梁的撓度和內(nèi)應(yīng)力大為減小。
(3)圍巖補(bǔ)強(qiáng)作用：巷道深部圍巖中的巖石處于三軸受壓狀態(tài)，而靠近巷道周邊的巖石則處于二軸受力狀態(tài)，強(qiáng)度小于前者，故易于破壞而喪失穩(wěn)定性。巷道圍巖被錨桿錨固后，表層巖石部分地恢復(fù)了三軸受力狀態(tài)，增大了它本身的強(qiáng)度，另外，錨桿還可以增加巖層弱面的剪斷阻力，使巷道周邊圍巖不易破壞和失穩(wěn)，這就叫作圍巖補(bǔ)強(qiáng)作用。
(4)擠壓聯(lián)結(jié)作用：錨桿將巷道圍巖擠緊，對(duì)巖石施加預(yù)應(yīng)力，阻止裂隙的繼續(xù)擴(kuò)大，而且，對(duì)于松散巖石也能起到擠壓聯(lián)結(jié)和加固作用。國(guó)外做過一個(gè)簡(jiǎn)單而有趣的試驗(yàn)：用一個(gè)長(zhǎng)方形木箱，里面填緊小碎石，并用模擬的錨桿將它們錨固起來，錨桿擰緊以后，將木箱翻轉(zhuǎn)，其中充填的小碎石竟倒不出來。通過錨桿的預(yù)應(yīng)力作用，可以在彼此毫無粘結(jié)力的碎石之間產(chǎn)生一種側(cè)向擠壓摩擦阻力，足以支持碎石自身的重量而不會(huì)掉下來，好像碎石間互相聯(lián)結(jié)起來一樣。
(5)擠壓加固拱作用：將上述試驗(yàn)繼續(xù)做下去，用錨桿錨拴起來的小碎石，不僅它們擠壓聯(lián)結(jié)在一起足以支持自身的重量，而且，它還可以作為一種承載結(jié)構(gòu)，支持額外的荷重。通過加載試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)加載的錨固碎石構(gòu)件在錨桿墊板之間會(huì)出現(xiàn)一個(gè)拉應(yīng)力區(qū)，致使該區(qū)內(nèi)的小碎石松散而脫落下來，并形成了穹窿。當(dāng)荷載增大時(shí)，這穹窿將擴(kuò)大而導(dǎo)致承載結(jié)構(gòu)的崩塌解體。為防止這一情況，在錨桿墊板下張掛細(xì)鐵絲網(wǎng)便大大提高了錨桿的支護(hù)能力，當(dāng)荷載加到相當(dāng)大日寸（反復(fù)加載），破壞是以鐵絲網(wǎng)被剪斷而開始的。以上試驗(yàn)說明，松散碎石在預(yù)應(yīng)力作用下圍繞每根錨桿形成一個(gè)兩頭帶圓錐形的筒形擠壓區(qū)或壓縮應(yīng)力區(qū)，在系統(tǒng)排列的錨桿群中，這些擠壓區(qū)便組成了一個(gè)具有相當(dāng)寬厚的均勻壓縮加固帶，它相當(dāng)于一種承載結(jié)構(gòu)而支承相當(dāng)大的荷載。巷道周圍安裝成組排列和徑向布置的錨桿后，便在圍巖的一定厚度范圍內(nèi)形成了一個(gè)拱形壓縮帶或擠壓加固拱，它使巷道圍巖由原來是支架上的“荷載”變成了“承載”結(jié)構(gòu)。拱形壓縮帶的厚度與錨桿的長(zhǎng)度、間距有關(guān)。
