不同工程地质的锚杆支护技术研究

张希中　郑建朝　李猛

摘要：近年来锚杆支护技术快速发展，尤其是在澳、美、英等锚杆支护技术先进的国家。文章对锚杆支护技术进行了详细的探讨，具体对锚杆支护技术实施地点、条件、巷道围岩以及根据不同地质的特点，研究出地质锚杆的各种支护技术，希望能为实际当中的工程地质锚杆工作提供有利的参考资料。

关键词：巷道围岩；锚杆支护；地应力；复合顶板

中图分类号：TD311 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）12-0051-02

锚杆支护技术是指对围岩的内部结构进行锚杆，从而使围岩原来的受力状况发生变化，进而在巷道四周构成具有整体性的岩石带，通过这个岩石带来保护围岩，以防出现围岩变形、位移和裂缝等现象的一种技术。通过采用这种技术，能有效提升围岩的承载负荷，为矿井提供足够的支撑力，并且此项技术实施起来较方便，高效率、低成本，已得到广泛的应用，此文就将详尽研究不同地质条件下的锚杆支护技术。

1 锚杆支护技术实施地点的条件

锚杆支护技术实施地要满足三个条件，方可采用此类技术：（1）使用此技术要求顶板岩层要很完整，并且需要最顶端的岩巷主要由砂岩构成。如果顶板有缺陷，孔隙很多，这样就导致锚杆对顶板的保护作用大大降低，根本起不到支护作用；如果岩层很厚，岩巷又不是有砂岩组成，即使是使用了技术，到最后这层支护也会与岩层脱离，毫无任何保护效果。（2）巷道即在矿层中挖掘出的通道，此通道和地面不接通，此技术的使用要对巷道两边的软硬度有要求，如果过于松软，支护的效果就会不明显，反而会对巷道产生负面影响。（3）巷道的使用年限要在10年以内的，方可采用支护技术，才能起到预期的支护效果。

2 影响锚杆支护完整性和稳定性的主要因素

2.1 巷道围岩强度

巷道围岩的硬度决定着支护作用的发挥，如果围岩较软，就会出现变形的状况，从而就使巷道的维护较困难；如果围岩硬度很强，自然围岩的负荷能力就强，巷道的稳定性就相对高，这样的巷道就好维护。巷道围岩的硬度其实就决定着围岩的负荷能力，负荷能力强硬度就足够，因此维护的效果就较好。

2.2 地应力

地应力包含自重应力、地质构造应力、采动集中应力。自重应力是指岩土本身重量引起的应力，这种应力的强弱由岩石的重量和埋藏深度决定。如果巷道与地表的距离较大，围岩就会更容易变形，相对的围岩的稳定性就降低，所以巷道的埋藏深度对围岩的稳定性极具影响。地质构造应力是指地质形成某种构造体系所需要的应力，如果构造应力大，地质构造发育就越快，从而围岩发展程度就越低，进而巷道围岩的稳定性就越差。采动集中应力是指采煤时所受到的应力，当巷道和采煤地段距离很近时，受到的采动应力就会很大，这个采动应力是与煤层巷道、采煤厚度直接相关的。巷道围岩在受到所在煤层压力的作用下，还会受到来自采煤时应力的影响，就会同时受到两种力的挤压，从而就会对巷道稳定性造成影响。

2.3 巷道断面形状与巷道断面尺寸

由于断面的应力分布会随形状的改变而发生变化，所以要想改善围岩应力分布状况，就可以通过改变断面的形状来达到效果，例如圆形、椭圆形的断面，其应力分布较均匀，梯形、矩形的相比较就会差些。并且，除了会受到形状的影响，还会因巷道的宽度和高度而有所变化，因此还要充分考虑以上所有因素。

3 不同地质条件下锚杆支护技术分析

3.1 松软围巷道锚注加固

对于松软围岩巷道的维护工作，一直以来就是工程建设中的最难攻克的环节。由于松软围岩容易变形，可靠性能差，所以维护不容易，耗资大，因此对矿井的安全工作运行，会造成很大的影响，普通的锚杆支护已经不能解决松软围岩的保护问题了。而对于松软围岩的支护需要一种更高科技的维护方式——锚注加固。锚注加固就是指，使用空心的锚杆将浆液注入到其中，输通到围岩中，从而对易松动或有裂缝的围岩进行加固，因而围岩的强度得到改善，巷道受到的向应力也减弱，从而就能使围岩保持稳定的状态。

3.2 复合顶煤巷锚带网加锚索联合支护

复合顶板支护工作相对也比较复杂，由于其软基层的存在，致使岩层面间的结合力很低，一般性的锚杆措施的锚固能力有限，如果采用就会容易诱发顶板崩塌。所以要想解决此类问题，就需采用锚带网加锚索联合支护技术，这种技术是利用锚杆、钢带、金属网共同施力，从而加固顶层，维护顶板的整体性防止出现塌陷的情况，并且由于锚索能承担岩层的某些负荷，进而更加稳固了顶板。

3.3 综放顺槽采用锚杆锚索联合支护

综放工作面的两个顺槽的围岩的顶板抗压强度低，并且一旦受到压力，就容易出现脱落的现象。比如，顶煤受到几种地应力的共同作用下，就更容易造成离层的后果，这几种地应力分别是顶上岩层的自重压力、地质构造应力和采动集中应力。因此，为了避免其脱落，就需采用锚杆支护的措施，还需加上锚索，使整个煤层至顶板的岩石层更加稳固。一般情况下，在岩层上加入锚索的长度为1～1.3m，与岩层间的距离为4～4.8m。

3.4 综放面末采锚网支护

由于综放工作设备的几何体积较大，吨位较重，所以想要进行撤除工艺的工作时较困难，需要涉及的空间很广，对撤除的维护标准较高，所以应用锚网支护工艺来解决此问题。通过利用此技术，不仅效果明显，技术先进，且施工方便还经济合理。

4 结语

综上所述，不同的工程地质条件下，就应采用不同的锚杆支护技术，方可达到预期的维护效果。具体而言，对待不同的地质条件，要合理采用锚注加固法、锚带网锚索联合支护法、锚杆锚索联合支护法以及综放面末采锚网支护法等多种措施，而且采用多种形式的锚杆联合支护是巷道支护较理想的方法。希望在实际工程实施中能因地制宜，合理选择锚杆支护技术，进而保证施工达到高安全、高技术、高收益的效果。

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作者简介：张希中（1958—），男（回族），河北定州人，河北省保定地质工程勘查院工程师，研究方向：水文工程地质；郑建朝（1974—），男，河北阜平人，河北省保定地质工程勘查院工程师，研究方向：水文工程地质；李猛（1980—），男，河北博野人，河北省保定地质工程勘查院工程师，研究方向：水文工程地质。

（责任编辑：刘 晶）