煤矿锚杆支护技术现状与展望

刘志雄

文神华宁煤集团灵州建井工程公司,宁夏银川 7 5 0 4 1 1

1 国内外锚杆支护技术的现状

1.1 美国煤矿的锚杆支护技术现状

除中国以外，美国是世界上第二大产煤大国，也是较早把锚杆作为煤矿顶板主要支护方式的国家之一。目前，美国是世界上锚杆使用数量最多，锚杆支护技术最成熟、最先进的国家。锚杆的作用是可以有效地控制围岩，加强围岩的稳定性，美国几乎在煤层中布置了其所有井下巷道，锚杆支护每年被应用在约26 000km的煤巷中。美国利用先进的技术手段，使锚杆的生产效率居于世界首位。据统计，美国每年只有不到10人死于顶板冒落，可见其锚杆支护技术应用非常成熟，可靠性很强。

1.2 澳大利亚煤矿的锚杆支护技术现状

澳大利亚拥有居于世界领先水平的锚杆机具装置研制水平，现在主要集中精力发展特种锚杆：如注入式锚杆、采区高预应力锚杆和纤维增强塑料锚杆（其重量仅为钢材的1/4，刚度却比钢材还要高）等。关于安装锚杆机具，如新型锚杆安装机ABM20，一次可同时安装六根顶板锚杆；旋扭预紧装置，通过在螺母和托板加承压滚珠，承载达到90kN左右。

1.3 德国煤矿的锚杆支护技术现状

德国普通锚杆支护达到8%～20%的移近量，可拉伸锚杆和滑动锚杆的极限移近量可达到30%～35%。现在影响德国煤炭工业发展的一个主要因素是长壁工作面采区煤巷掘进速度滞后，煤巷每掘进一米，需要安装两根煤壁锚杆和六根顶板锚杆，每班安装锚杆的根数也会变化。由于连续采矿机在煤矿中被广泛应用，导致锚杆安装速度跟不上工作面回采速度，某些煤矿逐渐采用了位置变换开采法。

1.4 南非煤矿的锚杆支护技术现状

由于南非大多数矿井煤层顶板是硬砂岩顶板，顶板条件好，比较容易支护，锚杆安装速度很快，不影响采煤作业。南美一些煤矿安装了顶板岩层监控系统以防煤层顶板出现局部冒落，这样有效维护了矿井安全生产。

1.5 我国煤矿的锚杆支护技术现状

我国锚杆支护起始于上世纪50年代，1956年，一些煤矿开始使用刚砂浆无托板锚杆和机械端锚，这类单体锚杆仅适合于稳定的岩石巷道，不适合用于围岩较软的煤巷。上世纪80～上世纪90年代，我国进入了以锚梁网和锚带网为代表的组合锚杆支护阶段，由于锚杆支护劳动强度低，经济效益高，对破碎岩体的加固效果好，因此，我国煤矿中开始广泛应用锚杆支护技术。到1998年，煤巷中锚杆支护比重已达到20%以上。由于我国煤矿的软岩地层分布广泛，即使在服务年限内，很多巷道的围岩变形量都很大，有的甚至冒落无法再利用。因此，推动锚杆支护技术发展的关键在于研究开发可以有效控制高应力、采动和软岩等大变形巷道的锚杆支护技术。

与国外相比，我国锚杆支护的主要缺点在于锚杆可靠性差、锚固力低等，因此提高锚杆性能、开发具有高阻力、急增阻和强初撑力学特性的锚杆支护，是控制高应力、软岩大变形巷道的有效途径，也是国内锚杆支护的主要发展方向。

2 我国锚杆支护技术发展中出现的问题

2.1 对锚杆支护机理认识不够

现在采用的锚杆设计方法，如加固拱、组合梁和悬吊等理论都是针对一般巷道提出的。目前，还没有专门针对煤巷的特殊条件，建立起符合煤巷自身特点的设计方法与支护原理，特别是在软岩或全煤条件下，没有成熟的巷道围岩支护设计要求。因此，现在很多技术标准都是依据经验制定的，缺乏科学依据，导致施工和设计中存在一定盲目性。所以，有必要进一步深入研究巷道围岩矿压显现规律的基础上，结合煤巷独有的特点，不断探索、创新煤矿锚杆支护理论。

2.2 锚固剂与锚杆质量低

锚固剂的质量指标是决定支护可靠性的关键，锚杆的力学性能与其结构和材质紧密相关。我国煤矿井下使用的锚杆的延伸率和强度偏低，因此，锚杆支护既不能适应煤巷围岩的变形，也不能为巷道围岩提供较大的支护阻力，导致巷道顶板容易产生离层或错动。另外，由于锚杆质量低，煤巷每掘进一米的需要安装更多的锚杆，极大的影响巷道的掘进进尺。

2.3 锚杆机具结构性能有待提高

锚杆机具性能是决定施工速度和锚杆安装质量的关键。目前，虽然我国具有液压、风动和电动锚杆钻机，但其整机性能和零部件质量有待进一步完善和提高。

2.4 需要提高锚杆监测仪器与检监测技术

监测是保证锚杆支护可靠性和监督施工质量的重要手段。我国很重视锚杆支护的检测工作，研制出了如超声波围岩裂缝探测仪、锚固力测定仪等监测仪器，但其功能不全、性能不高，尚未形成成套的综合检测技术。虽然，我国已经开展监测工作，但是监测所起的指导和反馈作用没有很好的体现出来。这主要是因为管理和施工人员的综合素质差，理论水平低，对检测的重要性认识不够。

3 对煤矿锚杆支护技术的展望

3.1 继续完善煤矿锚杆支护理论与技术

锚杆支护理论很多，但这些理论与实际应用技术的发展适应性较差。所以，有必要结合煤矿自身特点，不断探索煤矿锚杆支护理论，提高煤巷锚杆形式与参数选择的实用性和科学性。我们要不断消化吸收国外先进的锚杆支护理论和设计方法，学习先进的煤巷锚杆支护的工程监控设计方法，根据我国实际，发展科学合理的锚杆支护技术，提高煤巷锚杆支护设计方法的实用性和科学性。

3.2 发展掘锚新机具

根据当前的施工工艺，主要有两方面因素影响快速掘进：一方面是锚杆机打眼及安装速度；另一方面是掘进机割煤速度。现行煤巷快速掘进施工方法的主要矛盾是掘进工作面的开机率较低，支护时间过长，影响单进水平的提高。加快煤巷锚杆支护单进速度的有效手段是发展掘锚联合机组，实现“掘支锚一体化”平行作业。因此，发展掘锚新机具将是我国煤巷快速掘进的一个发展方向。

3.3 进一步研究锚杆支护监测技术

要对煤矿井下的锚杆支护进行综合监测，验证初始设计的可靠性和合理性，并为修正初始设计提供依据。在日常工作中，很多必要的监测工作并没有顺利进行，导致监测效果大打折扣。但是，监测的重要性不置可否，所以在日后的工作中，一方面要加紧研究锚杆支护监测技术；另一方面，要提高人员素质，使其清楚监测的重要性，以便实时、有效地对煤矿锚杆支护进行监测，保证安全生产。

4 结论

煤矿锚杆支护技术看似简单，实际上是一项非常复杂的系统工程，影响支护效果的因素很多。所以，我们应该积极学习国外先进的煤矿锚杆支护理论与技术，并结合本国实际，不断完善我国煤矿锚杆支护理论与技术，提高锚杆支护的可靠性，确保煤矿安全生产。

[1]B·里文，李孝尚.煤矿锚杆支护技术的进展[J].中国煤炭，1999，25(8)：52-55.

[2]杨得传.煤巷锚杆支护现状及其存在的问题探讨[J].采矿科技，2006，6(1)：40-43.

[3]徐万军.浅谈我国煤矿锚杆支护技术的现状与发展[J].中小企业管理与科技，2009(22)：239.