锚索支护技术在厚煤层顺槽中的应用

郭希泉 郭容励

摘要：随着经济发展步伐的加快，对能源的需求越来越多，煤矿业在这种刺激下不断开创新技术以满足发展的需要。锚索支护技术是煤矿业一种新兴的支护技术，其最早应用于岩石巷道中，在原煤层顺槽中对煤炭的顺利开采至关重要。文章对其应用情况进行了分析和探讨，以供参考。

关键词：锚索支护技术；厚煤层；顺槽；煤矿业

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）29-0046-02

在厚煤层顺槽中，支护技术对煤炭的顺利开采是不可缺少的一道工序。之所以在厚煤层中采用支护技术是因为在矿井中顺槽煤层顶部的煤比其他地方的煤更加松散，更容易破碎。在厚煤层的顺槽中一般采用的是矩形断面，顶板跨距面积比较大，所以不太适用于巷道支护技术，而是采用了锚索支护技术。锚索支护相较其他支护能使顶板更加坚固，这样顺槽将会更加稳定，矿井也不容易坍塌。这项技术在承载能力上、面积的断面上和冒顶区域的支护上要比基本支护有更大的优越性和突破性，这也是为什么锚索支护技术在煤矿业如此受欢迎的原因。

1 锚索支护技术的工作原理

锚索支护的基本原理是：通过锚固对巷道岩体实施加固保持岩体的稳定。锚索支护可以防止顶板下沉降低支架所受的作用力。在巷道中岩体一般有裂隙或比较松散容易变形。锚索支护技术通过锚固对裂隙围岩的加固挤压松散岩体从而改善围岩应力状态，使围岩的抗剪、抗压强度以及自身的承载能力得到了加强。现今主要的锚索作用机理有悬吊理论、组合梁（拱）理论、楔固理论和锚杆锚索桁架理论等。

2 矿井介绍

2.1 矿井概况

山西省簸箕掌煤矿位于我国的山西省大同市，簸箕掌煤业在矿井建设中优先将锚索支护应用到巷道支护中，在8101综采工作面是矿井的首采面，该工作面的地面标高1388米，工作面标高1115米。它的西边连接的是山美铺龙湾煤业，北边是帽帽山煤业。从地貌上看，它的地面上沟谷相互交错，地形高低不平，地表形成了十分复杂的地形。所以在开发煤矿的时候不得不注意地形的变化，8101工作面的走向长度有1600米，工作面的工作面长度为150米，工作面面积有24万平方米，煤层厚度大约9～12米。

2.2 巷道构造

在煤矿矿井中，巷道顶板结构的稳固性是不可忽视的一部分。在实行锚索支护技术之前煤矿工作人员要了解巷道的基本构造，在簸箕掌煤矿的8101工作面中，工作面工作运输顺槽的长度为1600米，采用了锚索支护技术，净高是2800，净宽是4500，由于巷道的顶板是煤层顶板，煤比较松软，没有很大的凝聚力，并且锚杆在顺槽中达不到原先的设计锚固力，在顶板时跨越的距离相当的大，易导致支护的效果不明显，与此同时，顶板也会时常出现冒顶现象，出现十分危险的事情。所以为了防止危险事情的发生，综合以上的原因，簸箕掌煤矿引进了锚索支护技术来加强顶板的稳定性，使得顶板更加牢固，不易出现煤矿坍塌的事件，有利于保证矿工们的生命安全，也为整个煤矿界引进新兴技术，促进整体

发展。

2.3 锚索支护技术参数分析

在进行锚索支护技术之前，工作人员要对各方面的数据进行分析和测量，首先是设计巷道的承载力和破断力，锚索的承载力是将钢绞线直径为15时230，为17时320，为21时454，而锚索的破断力是将钢绞线直径为15时260，为17时355，为21时504。

2.4 安装过程

2.4.1 经过一系列的参数计算之后，接下来就是运用锚索支护技术对顶板加固，因为在安装过程中有任何一个地方安装不到位都会对煤矿的正常运营产生影响，同时也会威胁到众多煤矿工人的生命安全，所以在安装过程中工作人员一定要认真对待。

2.4.2 安装锚索锚杆：在安装锚索、锚杆的过程中工作人员是采用风动锚杆钻机来对巷道进行钻孔操作，并将锚杆安装在顺槽中进行固定，危险性较大，需高度重视。

2.4.3 安装锚索，操作如下：首先是将锚索进行孔定位，然后是钻孔，后面是装填树脂药卷，放入钢绞线并将锚固剂送到眼底，拧上搅拌机，再用风动锚杆钻机搅拌30秒后，静止一会儿收回钻机，安装锚索盘和锚索锁具，再用千斤顶拉张锚索，最后剪短过长的钢绞线。

2.5 效果观测分析

离层分析图如图1所示：

图1

由图1可知时间在15时达到最高12左右，时间为15之前呈上升趋势，到了15之后就开始下降，离层值的数值不断减小，在27时达到稳定，这也进一步说明了离层的变形达到了稳定。

2.6 锚索支护技术的应用优势

在煤矿巷道支护中一般有木架支护、金属摩擦支柱支护、活塞式液压支柱、悬浮式液压支柱等支护方式。锚索支护技术作为一种新的支护方式能快速应用到煤矿开采业中并得到认可，其具有哪些优势呢？传统的木架支护耗材多，且初撑力很差，增阻降距也不好，支撑力无法得到保证，容易发生事故。金属摩擦支柱比木架支护要节省材料，且可以多次使用，但是其增阻降距不是很理想，且其支撑力容易受到员工操作、气温、空气湿度等外在因素的影响，也很容易发生事故。活塞式液压支柱相比前两种支护技术，其增阻降距和支撑力得到了一定的保障。但容易受顶板压力的影响，发生内泄漏，也容易受工艺的影响发生焊缝泄露，焊缝断裂等，易造成安全隐患。而锚索支护技术的成本很低，在支撐力和稳定性方面也比其他支护技术要好，施工也简单方便，在保障矿井安全方面比其他支护技术更有效。从安全和成本等多方面来说，锚索支护技术具有其他支护技术不可替代的优势。

3 结语

经过上面一系列的参数计算、安装过程到最后的统计分析，我们了解了锚索支护技术的整个过程。锚索技术不仅有利于加强顶板的稳固性，也为煤矿安全增添了一份保障，同时节约了大量的成本。采集煤炭是一个危险的过程，在煤矿中随时都会有危险，很多人就在煤矿事故中失去了他们宝贵的生命，希望锚索支护技术在厚煤层中的应用能为煤矿安全带来多一点的保障。相信不久的将来煤炭业会开创出更好的技术，煤炭业在各种技术的辅助下会有更好的未来。

参考文献

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[2] 孙立亚，卢敏.软煤层综放面收尾工程锚网与锚索支护实践[J].煤炭工程，2011，（5）.

[3] 李进朋，何善义.锚杆在煤矿巷道支护中的应用[J].硅谷，2012，（5）.

作者简介：郭希泉（1962-），男，山西朔州人，山西煤炭运销集团簸箕掌煤业有限公司工程师，研究方向：采煤。