浅谈煤矿井下巷道锚杆支护技术的研究与应用

[摘 要]随着煤炭行业的快速开采，锚杆支护技术在煤矿井下巷道应用越来越广。针对当前深部高地压巷道围岩条件的特殊性与复杂性，巷道支护设计更显得尤为重要。通过对锚杆技术的严格设计，可提高锚杆在矿井下的安全应用，提高矿井的生产效率，实践表明，锚杆支护系统是比较适合巷道的有效支护形式。

[关键词]锚杆支护 施工工艺 巷道支护

中图分类号：X947 文献标识码：X 文章编号：1009914X（2013）34054801

随着煤炭科学技术进步，矿山现代化促进了生产的高产高效，煤炭资源开采由浅入深是客观发展的必然规律，深部开采引起高地压、高地温、高岩溶水压，深部矿井重力引起的垂直应力明显增大，构造应力场复杂，地应力高，煤矿深层次的开采将会造成围岩破坏严重，是当前世界产煤国家面临的共同问题。巷道支护技术是有效减少上述问题的关键因素，巷道支护是在巷道掘进后，先向围岩打眼，在眼孔内锚入锚杆，把巷道围岩予以加固，充分利用围岩自身的强度，从而达到支护巷道的目的。锚杆的主要作用不仅是承受巷道围岩所产生的压力和阻止破碎岩石的冒落，并且通过锚入围岩内的锚杆来改变围岩固有的力学状态，在巷道周围形成一个整体而稳定的岩石带，锚杆与围岩共同作用而达到支护巷道的目的。合理的锚杆支护可以控制待锚固区围岩出现离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等滑动变形，通过锚杆的支护加固性能确保煤岩体的完整性、稳定性和连续性。锚杆支护是当前有效预防井下巷道的支护方式，能加固岩石，防止围岩变形、位移和裂缝。因此，在深入研究巷道支护理论的基础上，开发研制支护材料与配套设备，为煤炭资源开采提供技术支持具有非常重要的现实意义。从实践经验表明，托板、钢带、金属网等护表构件在整个锚杆预应力支护体系中发挥非常重要的作用，需要在设计和工程应用中给予足够的重视。对于复杂困难巷道而言，应优选高预应力、强力锚杆组合支护方案，可使一次支护就能有效控制围岩扩容变形与应力破坏，避免出现二次支护和巷道维修等不利现象。

1 锚杆支护设计

为了解决巷道支护问题，考虑到巷道为永久使用巷道，服务年限长，并担负矿井运输任务，因此巷道的支护既要有足够的承压强度，又要保证施工安全，故巷道支护应满足达到支护效果的作用，确保矿井施工安全，在设计中应充分考虑矿井的地质条件及相互作用的承受力。

2 锚杆支护施工工艺

煤巷锚杆支护施工应严格按照掘进工作面作业规程的有关规定进行。主要包括：

（1）锚杆的材质、规格、间排距、安装（包括药卷的种类、数量及使用要求）、锚固力等要求；

（2）锚杆的孔位、孔深和孔径应与锚杆类型、长度、直径相匹配等要求；

（3）锚网的铺设与其他锚固装置连接牢固等要求；

（4）支护用的作业机具型号和有关技术要求（包括喷浆机具、锚杆钻眼机具、树脂药卷搅拌机具、张拉机具等）；使用锚杆钻机的优点：1.钻机机体设计合理，结构简单，操作方便；2.钻进打眼时，震动力小，减轻对巷道围岩的破坏；3.钻进速度快，保证了巷道围岩的及时支护，有利于控制巷道围岩的变形；4.钻进速度快，缩短了锚杆支护时间，提高了掘进速度。传统的风钻打眼，每打一个锚杆眼需5～7min，而采用锚杆钻机每个锚杆眼则只需要约50 s的时间。打眼时间短，支护及时，对巷道围岩的控制起到了非常重要的作用。另外，采用风钻打眼，打眼时风钻冲击力强，震动力大，对巷道围岩的破坏严重。采用锚杆钻机打眼则避免了该问题，锚杆钻机打眼时，均匀钻进，基本无震动力，不会对围岩造成大的破坏。尤其是二层煤复合顶板，采用锚杆钻机后，打眼时间短，支护及时，围岩及早得到控制，支护效果明显加强，巷道失修率大大降低。同时，锚杆使用机械安装，安装可靠性高，避免了人工操作的随意性，保证了安装质量。避免了过去锚杆使用扳手人工紧固时随意性强，难以保证足够的预紧力等问题。

（5）支护质量监测技术要求（锚杆扭矩、锚杆和锚索的抗拔力检查、顶板离层监测、保护层强度检测等试验器具及各类破坏性检查的控制要求）。巷道施工支护工艺一般为临时支护和永久支护。

2.1 临时支护

锚杆支护巷道掘进工作面应采用临时支护，不应空顶作业，其临时支护形式、规格、要求等应在作业规程、措施中明确规定。煤巷掘进过程中的临时支护，是保证安全生产，提高掘进效率的一个重要因素。临时支护方法要求其操作简单方便，安全性能可靠，才能在生产过程中才能被有效地使用。当前临时支护主要有以下几种：（1）可伸缩式安全点柱。可伸缩式的安全点柱形式：金属摩擦支柱、内注式单体支柱、千斤顶式点柱。此类支护方式能在一定程度上适应巷高变化；（2）吊环前探梁支护。是利用吊环安装在锚杆外露丝扣部位，前探梁贯穿在吊环中移动，从而使锚网施工操作人员在前探梁掩护下作业，操作空间宽阔；（3）掘进机机载式临时支护。利用综掘机的泵站供高压液压油，经溢流阀到操作阀，再经分流集流阀分流，控制截割臂上架体的折叠、伸缩等油缸，托住暴露的顶板，起到临时支护的作用。

2.2 顶板支护

锚杆支护巷道落煤（岩）后，应及时进行顶板支护。若两帮煤体稳定，帮锚杆施工可适当滞后，滞后距离和最大空帮时间应在作业规程、措施中明确规定。

爆破或综掘机落煤后，快速将掘进工作面的煤矸运到后方，使其达到方便锚杆安装的适当高度，创造出煤与锚索施工安装平行作业的条件，提高劳动效率。

规范对煤巷锚杆支护要求及时支护，说明了煤巷锚杆及时支护的重要性。及时支护是锚杆支护工艺技术的关键环节，通常讲的是露头就锚。

2.3 锚杆施工

采用锚杆作为临时支护，要对锚杆的抗拔力进行检测，锚杆施工过程中应在在掘进时要掌握巷道岩性变化动态。为了解锚杆随时间或受动压影响时应力的变化情况，要对锚杆的锚固力进行监测，在该巷道可选择多个测站，每个测站选择10根锚杆安设锚杆测力计。在锚杆施工时，及时对锚杆螺母的拧紧力矩进行检测，检查锚杆的安装质量。

3巷道的其他支护技术

锚杆支护技术在煤矿井下巷道应用最广。但是巷道支护的技术也多种多样，其中还有几种支护技术：砌碹支护技术、棚式支架技术、锚喷支护技术、锚索支护技术、注浆加固技术、联合支护、应力控制技术等方面，本文就不详细一一述说以上的支护技术。

【结语】在矿井掘进和开拓过程中，应根据矿井巷道的实际地质条件，来合理确定巷道及硐室的支护加固形式。当采用锚杆等支护加固形式的布置，随围岩条件发生变化时，应结合工程实际情况改变相关支护参数以匹配实际情况，尤其对于地质构造地带，可以考虑增加锚杆、锚索数量、选用强力锚杆等或辅以其它支护加固方式，甚至更改整个巷道支护体系，确保矿井安全可靠、节能经济的进行煤炭开采作业。

参考文献

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[3] 康红普，姜铁明，高富强.预应力在锚杆支护中的作用[J].煤炭学报，2007，32（7）：673-678.