1960年代
试验
德、法、英 端锚，价昂
1970年代
发展
全长锚固、锚注 破碎围岩
1980年代以降
成熟
美、澳、中 加长锚固
4）树脂锚固类别（1）
端头锚固（20~60cm），锚杆长度30%
锚固 方式 加长锚固，锚杆长度30%~90%
全长锚固超过锚杆全长的90%
4）树脂锚固类别（2）
受力
预应力，锚杆安装完成后施加 非预应力，只有托板，不加力
个杆体不再受力，锚固整体失效，似杆体突然断裂。
2）非全长锚固－渐次脱粘
受围岩层理特性及锚固材料的复合影响，锚固材料易发生第 2界面(树脂与围岩)的脱粘，造成锚固力振荡波动，似退锚
3）全长锚固的工况相对较平稳
杆体锚固力经历初始锚固力、工作锚固力和残余锚固力三个 阶段，巷道围岩控制效果较理想。
4）全长误区一：只有全长锚固，没有预紧力
锚固材料
锚杆：400~600MPa以上高强、超高强，长度2.5~3.0m 锚索：1860MPa以上高强度 粘结材料：单位长度的粘结力达到要求，第2界面不脱粘
灌浆工艺及机具
先锚后注：在预紧状态下实现全长锚固，端部速凝 小型灌浆泵，扭矩转换器，封孔长度 实现“后张”状态下控制围岩的“先张”效应
理论
锚杆的实际工况十分复杂；锚杆全长承载性能分析
➢锚杆杆体受力可至少可分为三类：增长型、降低型和波浪型
围岩处于三向锚固状态 长短锚杆匹配 粘结式锚杆与管缝式锚杆匹配 粘结式锚杆与注浆锚杆匹配
三向应力状态
巷道开挖
二向应力状态
支护 加固
提高
围岩强度
稳
恢复 三向应力状态
定 围 岩
改善 围岩完整性
4
灌浆工艺及机具
3
先锚后注：在预紧状态下实现全长锚固，端部速凝 2
小型灌浆泵，扭矩转换器，封孔长度 o
变形量/mm
锚固剂性能及封装 锚固剂的使用应尽量减少多次施工、繁杂工序，尤其是顶板 锚杆滞后灌注式难以发展： 药包式（无需要搅拌式） 时效差异性（快速+中速或慢速） 药包长度，“三径”匹配，锚固因子
6）边施加预紧力，粘结材料边固，实现杆体预应力全长分布 中性点理论：锚杆与孔壁之间剪应力为零的点称为中性点 无论考虑应变是否软化，应力应沿杆体全长分布 实现后张状态下的先张效应
沿杆体全长应力分布
中性点原理及计算
3 全长锚固应注意的 几个问题
理论
锚杆的实际工况十分复杂 锚杆全长承载性能分析
胀壳式锚杆，Pd=50kN
竹锚杆， Pd=10~20kN
楔缝锚杆， Pd=40~60kN
2）全长锚固 管缝式锚杆属摩擦式锚固，可以全长提供径向支护阻力，
支护效率低，已被淘汰 水泥砂浆锚杆需进行二次注浆，工序复杂，已淘汰。
管缝式锚杆 Pd=50~80kN
水泥砂浆锚杆， 杆体直径16~25mm
Pd=80~160kN
4）树脂锚固类别（3）
材料
不饱和聚脂、环氧树脂、聚脂树脂 水泥基材料，无机材料
项目 1d抗压强度
抗拉强度 密度
收缩率
单位 MPa MPa g/cm3 ％
树脂锚固剂主要技术性能指标
指标
项目
单位
55 凝胶 快速K
min
12 时间 中速Z
min
2.0 搅拌 快速K
s
0.5 时间 中速Z
s
水泥基材料应具有早强速凝及微膨胀等特性！
在弹性状态的硬岩中施加非预应 力锚杆, 只能悬吊临界状态的岩块, 基本上不能起组合作用
全长锚固的非预应力锚杆, 主要用 于变形大的软弱岩体中, 以控制岩 石的塑性变形
此类为非主动支护
5）全长锚固误区二：粘结胶凝、等待结束后方施加预紧力
锚杆安设完毕后，施加预紧力后， 在中硬岩石中，轴力方向影响范围 约为15~30倍杆体直径；软岩中， 约 为 40~50 倍 杆 体 直 径 ， 相 当 于 750~1200mm的锚固深度。
3）加长锚固 树脂锚杆是指以树脂锚固剂为粘结材料为金属锚杆，煤矿
主流支护技术。
1950年代起源于西德、60年代欧洲推广、70年代进入美国、 澳大利亚，逐渐成为煤矿主力支护材料。
我国起步于1970年代，经八五、九五攻关，在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 类围岩进行试验应用，现已全面推广。
1950年代
研发
西德埃森采 矿研究所
只有三向锚固才能同时实现以上三种功能
理论
锚固材料
锚杆：400~600MPa以上高强、超高强，长度2.5~3.0m
锚索：1860MPa以上高强度
单位长度的粘结力达到要求，第2界面不脱粘
性能高可替代树脂锚固剂的灌浆材料
双速药包
1
支护载荷/MPa
克服现有水泥基材料粘结力多在1~4t
5
实现强初撑、急增阻、高工作阻力
锚固效能低，不易形成锚固承载结构，被动承载 预紧力易衰减甚至丧失 锚固端易脱粘
深部 中深部
浅部 Δl 围岩多点位移变形与锚固荷载演化
l
1）非全长锚固－概述 深部围岩破裂松动范围普遍较大，在2~3m以上
深井、强采动、高地压巷道，非全长锚固可靠性差，不非全长锚固，浅部围岩碎胀破裂后，易造成托锚力消失，整
全长预应力锚固
提纲
1、全长锚固发展历程 2、不同锚固形式对比分析 3、全长锚固应注意的几个问题
1 全长锚固发展历程
1）端头锚固 自1912年以来，锚杆支护逐渐成为了矿山、土建、水力水
电、交通等领域的岩土控制的主要手段，锚固方式经历了 端头锚固、全长锚固和加长锚固等典型阶段。
金属倒楔式锚杆 Pd=30~50kN
l
a
4
1
2
3
5
理论 锚固材料
灌浆工艺及机具
先锚后注：在预紧状态下实现全长锚固 端部速凝 小型灌浆泵，扭矩转换器，封孔长度
小型注浆泵
帮部 钻机
顶板 钻机
若采用灌注式，先灌粘结材料，后插锚杆
若采用药包式，与现在工艺相同，易于接受
谢谢大家！
指标 1.1～1.8
4～5 <17 <20
4）树脂锚固类别（4）
施工
灌注式 药卷式
先插锚杆 后注砂浆
先注砂浆 后插锚杆
中空式锚杆 实心式锚杆
中空注脂锚杆：
内置卷式锚固剂，在水压的冲击下经 混合器混合从锚杆顶端沿钻孔流出， 充满钻孔实现全长锚固。
2 不同锚固形式对比分析
1）非全长锚固－概述 适用条件：围岩变形量小，地质结构简单，原岩应力小。 缺点：