锚杆支护技术在煤矿顶板中的应用

[摘 要]近年来，随着我国科学技术的不断发展，锚杆技术在煤矿开采过程中的应用越来越广泛，但随着煤矿开采深度的增加，来自矿山深部的压力问题也越来越明显，因顶板事故造成的人员伤亡人数也越来越多。因此加强煤矿的顶板支护技术，是煤矿企业进行安全生产的重要保障。本文根据锚杆支护技术的原理及应用情况，对锚杆技术在煤矿开采过程注意问题进行深入探究。

[关键词]锚杆支护技术；煤矿开采；顶板支护；应用研究

中图分类号：TD353.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0055-01

在我国煤矿开采过程中，主要采用巷道式开采。但由于巷道开采受开采服务年限及支护成本的影响，开采过程的支护效果低下，导致顶板事故的发生。锚杆支护技术的主要目的是通过改善围岩的受力情况，减缓围岩的移动速度，阻止其发生变形。随着锚杆支护技术在煤矿开采中的应用，它不仅对煤矿巷道的周围岩土有控制作用，还能提高巷道的稳定性，能有效改善煤矿的工作环境条件，从而保障煤矿的安全生产，从而提高矿井的经济效益。

一、锚杆支护作用原理

所谓锚杆支护是指通过向围岩的眼孔内锚入锚杆，对巷道围岩进行加固，在利用围岩自身强度的前提下，达到对巷道进行支护的目的。与一般支架相比，锚杆是一种通过与围岩的相互作用，而达到对巷道进行支护的主动支架。它不仅能承受来自巷道围岩产生的地基压力，有效地阻止被破坏岩石的冒落，还能通过自身性能，改变周围岩土的受力状态，从而在巷道周围形成一个完整、稳定的岩石带。随着锚杆支护技术在工程实践中的不断应用，在不同条件下的锚杆支护原理被相继提出，并得到不断的完善和发展，经过归纳总结，其主要作用被归纳为以下四个方面。

（一）悬吊作用

悬吊作用是指锚杆通过自身的机能承受来自软弱或危险岩体的重量，将软弱或危险岩石层悬吊在坚固的岩体上，减弱岩层的下降与离层，实现对弱岩层的控制，从而达到增强或保持顶板的稳定性的目的。在层状岩层开采过程中，在对直接顶较薄或老顶较坚固的前提下，锚杆支护技术的作用，主要体现在将下部不稳定的岩层悬吊与上部的岩石层上面，通过承受来自下部不稳定的拉力，实现对顶板进行支护，保证巷道的稳定安全。

（二）组合梁作用

锚杆的组合梁作用是指在通过对巷道顶板进行锚杆的安装，使得顶板在锚杆预应力的作用下实现叠合梁变为组合梁的转变，从而提高顶板岩层的承载能力。组合梁理论的提出是为了解决悬吊理论的局限性问题。在顶板为多层小厚层连续组成的巷道，是组合梁组主要作用环境条件。

组合梁的理论原理是在没有稳定岩石层中，锚杆将薄层岩石锚固成岩石板梁，通过自身的抗剪能力，使其呈现组合状态，防止分层发生变形或移动，提高顶板的抗弯刚度及强度，从而使顶板的承载能力得到全面提升。锚杆的锚固力、自身的强度与刚度及围岩性质是决定组合梁稳定的决定性因素。

（三）挤压加固作用

锚杆的挤压加固作用是指在预紧力作用的前提下，将顶板按照一定的间距径向排列，使锚杆相互重叠连接形成锥形体压缩区，也就是通常所说的均匀性连续压缩带。锚杆通过对巷道围岩的作用，使它们相互挤紧，达到对岩石的挤压稳固作用。锚杆支护通过对围岩的范围形成加固带，不仅可以维持自身稳定，还能承受来自地面的压力，并对上部围岩松动及变形进行有效的阻止，从而保持巷道的稳定性。

（四）减少跨度作用

锚杆的减跨作用是指在通过在巷道顶板进行锚杆支设，缩小巷道顶板岩石的跨度，从而提高顶板的抗弯曲的能力，保持顶板的稳定性。锚杆的减少跨度作用是在锚杆的悬吊理论基础上提出的，但由于其在实际工程中应用不具有广泛性和代表性，因此，它并未用于锚杆支护参数的设计方法中。

二、锚杆支护技术的应用效果

（一）支护效果好

锚杆支护技术因其自身的支护特点，属于“主动”支护方式，符合现代岩石力学与围岩控制理论。锚杆安装支护完成后，会形成对围岩进行整体支护的承载结构，它能够充分利用围岩的稳定性，发挥围岩自身的承载能力，改善煤炭巷道的环境条件，提升锚杆对保护围岩稳定性效果，并能有效改善巷道维护情况。

（二）劳动强度低、工作效率高

锚杆支设与传统支架相比，材料用量较少且重量轻，在煤炭开采巷道支护过程中，极大的减少了支护材料的使用量，也降低了工人的劳动强度，对巷道掘进工作的效率，有很大的促进作用。在进行工作面回采时，可以不用撤回支架，这样不仅能降低工人的劳动强度，还提高了操作过程的安全系数。由于锚杆支护技术施工操作简便，且操作过程安全系数高，对实现跨苏掘金支护机械化有很大的推进作用。

（三）节约成本资源

锚杆支护过程不需要占用巷道德工作断面，因此，在进行支护工程设计时，要注意减少巷道断面，以节省支护材料。采用锚杆支护不仅可以减少支护材料的使用，降低支护经济成本，还能减少巷道的维护工作，节约维护费用。总而言之，锚杆支护技术与传统支护技术相比，无论在支护材料投入量、运输费用，还是在维护费用上，锚杆支护技术都具有绝对的优势，降低投入成本，提高煤炭开采的经济效益。

二、锚杆支护过程中的注意事项

锚杆支护技术在实际应用过程中，不仅具有即时承载的能力，且支护效果好。因此锚杆支护技术的使用，对煤炭开采实现安全生产、高产资源具有很大的推动作用。但由于实际操作过程中，仍存在一些问题，影响煤炭开采的安全生产，需要对这些问题进行具体分析：

（一）锚杆支护必须专业化

在实际煤炭巷道顶板支护操作过程中，要严格遵循《煤巷锚杆支护技术规范》的规定，进行正规、严格的技术操作，避免操作技术的不规范，对工人的生命财产安全造成危害。

（二）锚杆眼设置规范

锚杆眼的设置要严格按照操作规程进行操作，注意其间距与排列距离，在实际操作过程中，要注意锚杆与迎头之间的距离不小于锚杆的设计间距。

（三）锚杆钻眼的准备工作

在进行锚杆钻眼工作之前，要先找到悬矸活石。要针对有可能发生顶板冒落的位置，进行预先支架支设，钻眼要按照预先确定的位置进行操作，完成后，要将眼孔内的粉末及积水清理干净。

（四）锚杆安装注意问题

为了确保锚杆的托盘紧贴巷壁，锚杆的操作一定要使用机械或力矩扳手进行拧紧，另外要绝对禁止在托盘内填充木片及渣子等杂物。

（五）锚杆支护的工具选择

锚杆支护的现场要准备好预紧力扳手或测力计，进行正确的预紧力试验。另外施工过程中要注意器材的保护。

（六）遇到突况，采取有效措施

在正常锚杆支护作业过程中，会遇到很多突况，如顶板及围岩移动较明显、煤炮反应剧烈、巷道成型较难及钻进速度一场等情况时，应立即停止作业，分析问题原因，采取有效的措施后才能继续作业，避免因突况问题造成人员伤亡。

三、结束语

随着煤矿开采技术的不断发展，煤矿开采的深度也越来越深，巷道断面也越来越宽，传统的支护方法和支护材料都不能满足煤矿开采的需要。因此，加强煤矿巷道德支护技术的改革，显得尤为重要。锚杆技术的出现，恰好解决了这一难题，它不仅具有工艺操作简便、材料消耗少的特点，还能有效改善煤矿巷道的断面使用效果，提升煤矿开采的生产力，保障煤矿安全生产，对于煤矿企业的发展有着重要的现实意义。

参考文献

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