谈煤矿巷道锚杆支护技术应用及发展

薛凤强

（安徽恒源煤电股份有限公司安全监察局，安徽 宿州 234000）

前言

煤矿巷道的锚杆支护技术在我国应用起始于1950年，至今已经有50多年的发展历史，由于其具有“快速、主动、有效”的特点，得到广大煤炭企业和工程技术人员的普遍认可。经过多年的研究、改进和工程实践，已成为我国煤矿巷道的主要支护形式之一。

1 锚杆支护的原理

为了保持巷道的稳定性，防止围岩垮落或过大变形，巷道掘进后一般都要进行支护，过往大多采用架设棚式支架或砌碹来维护巷道，现在锚喷支护在矿山得到越来越广泛的应用，后者将逐渐取代前者，这是支护技术的一次重大革新与进步。锚杆支护对围岩的作用主要是组合梁作用和挤压加固拱作用。

树脂锚杆为端头锚固型，即用树脂为粘结剂，在固化剂和加速剂的作用下，将锚杆的端头与孔壁岩石粘结在一起，待凝胶达到很高的强度时，在另一端加上垫板拧紧螺帽，锚杆通过锚头和垫板对围岩产生了压应力，改善了围岩的受力状况，使之处于三向应力状态，从而使围岩强度得到进步，起到加固围岩，防止其移动，达到稳定支承之目的。

2 煤巷支护参数设计

2.1 地质概况

某巷开设在3#煤层中，沿煤层直接顶掘进，巷道为矩形4.0m×2.5m，3#煤厚度2.2～2.6m，均匀厚2.4m，硬度为f=2～3左右；直接顶粉砂质泥岩，厚0.8～1.2m，均匀厚0.9m，硬度5°；基本顶为细-中粒砂岩，厚 0.1～10m，均匀厚6.0m；底板为粉砂质泥岩，厚2.1～4.0m，均匀厚3.5m，硬度为f=5。

2.2 锚网支护参数

3 施工方案及安全措施

3.1 爆破工艺

半煤岩巷采用分次打眼、分次装药、分次放炮的施工方法。煤岩巷采用全断面一次爆破作业方式，正向装药大串联联线方式。岩巷采用毫秒延期电雷管。煤巷、半煤岩巷采用瞬发电雷管。每个炮眼使用一块水泡泥后用成品炮泥封填捣实。

3.2 支护工艺

临时支护使用3根超前探梁，永久支护为锚网支护。工作面放炮后，由当班班长和一名有经验的老工人配合，一人观察顶板，一人持长柄工具站在安全地点处理顶帮活矸，然后在空顶处打3根代帽柱维护顶板。

在代帽柱的掩护下，在茬岩上部打托钩眼安设托钩。紧固螺帽用单螺帽将吊环固定在锚杆上。前探梁穿进吊环中，端头搭在托钩之上，并用楔将前探梁与吊环背紧，前探梁上用木背板构顶背牢。

打安锚杆时要先顶后帮，够0.8m及时打安一排。打顶部锚杆眼时采用短支架换钻杆的方法进行，保证锚杆角度不小于75°，安装锚杆时先用高压风吹净眼内岩粉，后将药卷塞进孔内，用锚杆体轻推药卷至眼底。将联接杆拧在锚杆上，套上煤电钻，开动电钻搅动30～40s后，取下电钻用石块或木楔在孔口挤住杆体防止下滑，5min后取下联接杆，15min后上钢带，托板紧固螺帽。

3.3 施工安全技术措施

3.3.1 树脂药卷过期失效及损坏后不得使用。

3.3.2 锚杆锚固力达不到要求要重新补打。

3.3.3 遇有劈口隙裂，要垂直于劈口加打锚杆，每平方米不少于2根。

3.3.4 施工队组每班须设专人从茬岩外10m处由外向里逐根紧固螺帽，达到要求。

3.3.5 在工作中，必须经常检查巷道的工程质量，发现锚杆数目不够、夹角太小、螺帽松动等，位置分歧格必须停止掘进，重新补打处理锚杆。假如巷道超挖30cm以上，要在超挖处原锚杆间排距的位置，补打一根单体锚杆。

3.3.6 放炮撤进间隔直巷150m，拐弯巷50m，且拐弯后不少于10m以外有掩护的安全地点隐蔽。

4 我国锚杆支护技术发展

4.1 进一步完善锚杆支护理论和技术

锚杆支护有诸多种理论，但这些理论与实际应用技术的发展适应性较差。所以有必要在进一步深入研究巷道围岩矿压显现规律的基础上，探索锚杆支护理论。完善煤巷锚杆支护理论，提高煤巷锚杆形式和参数选择的科学性、实用性是促进采准巷道锚杆技术发展的一个重要因素。为此，我们要学习先进国家的煤巷锚杆支护的工程监控设计方法，消化吸收国外先进的锚杆支护理论和设计方法，结合我国具体情况，建立适合我国由地质调查——初始设计——工程监测——修改设计的设计方法，从而提高煤巷锚杆支护设计方法的科学性、实用性。

4.2 发展掘锚新机具

就目前的施工工艺而言，影响快速掘进的主要因素有两方面:一是掘进机割煤速度；二是锚杆机打眼及安装速度。当前煤巷快速掘进的施工方法为:掘进机割煤——桥式胶带转载机和固定皮带机运煤——敲帮问顶——顶锚杆机打顶眼并安装、帮锚杆机打帮眼并安装，实现一次成巷，及时支护。这种方法的主要矛盾是掘进工作面的开机率较低，一般在30%以下，支护时间过长，跟不上机掘速度，影响单进水平的提高。因此发展掘锚联合机组，实现“掘支锚一体化”平行作业，将是加快煤巷锚杆支护单进速度的必要手段。它将是我国煤巷快速掘进的又一发展方向。

4.3 锚杆支护监测技术及设计方法的研究

锚杆支护实施于井下后，要进行综合监测，以验证初始设计的合理性和可靠性，并为修正初始设计提供依据。目前锚杆支护的综合监测内容有：采用十字布点法监测表面位移、采用顶板离层指示仪测试顶板岩层锚固范围内外位移值、锚杆测力计测量锚杆(索)锚固端部和全长的工作阻力。日常监测的内容有：锚杆锚固力抽检、顶板离层、锚杆预紧力矩检测。

4.4 矿使用锚杆的经错杆支护人员培训人是一切工作计划的制定者和执行者，无论从结构合理、质量上乘的锚杆到性能优良的锚固剂，还是从灵活高效的锚杆钻装机具到灵敏精密的监测仪器仪表，都需要人来操作。我国煤矿施工队伍人员素质偏低，加上监督管理不到位，往往施工质量难以保证。因此，重视和加强锚杆支护技术人员和施工工人的技术培训和岗位训练，必然有助于我国煤矿锚杆支护技术的发展和锚杆支护的普及。

总结

通过对锚网支护的巷道的矿压观测得知：采用锚网支护的巷道顶板下沉量及两帮移近量均小于架棚支护的巷道，且巷道支护效果比架棚支护巷道要好得多，支护本钱降低，减少了巷道的维修量，工人劳动强度减轻，劳动效率进步。所以我们应积极开展地应力测量工作完善我国煤巷锚杆支护理论，形成科学的实用设计方法，根据不同的巷道围岩类别，采用不同的锚杆支护形式完善锚杆监测技术，经济实用的锚杆钻机，提高锚杆支护的安全可靠性。只要我们认真对待，注重研究，锚杆支护将会迎来更加迅速发展的时期。

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[2]付荣.范明建.煤矿软岩巷道支护现状及发展趋势[J].煤,2007,16.

[3]杨德传.煤巷锚杆支护应用现状研究理论及当前研究重点[J].煤矿开采,2005,10.

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