煤巷锚杆支护的关键理论与技术

魏澎灏

【摘 要】 对于煤巷锚杆支护技术来说，在煤矿开采工作中发挥了至关重要的作用；锚杆安装之后，能够为围岩提供所需的支护阻力，进一步使围岩的稳定性得到有效保障。本课题笔者重点对煤巷锚杆支护的关键理论与技术进行了分析，希望以此为围岩支护效果的完善提供一些具有价值性的参考依据。

【关键词】 煤巷锚杆支护 关键理论 技术

基于煤矿生产过程中，支护是非常重要的一部分，主要在冒顶片帮方面有着辅助作用。通常情况下产生冒顶片帮存在两大方面的原因。一方面对于支护设计来说，会对顶板支护充分重视，在顶板支护效果优良的情况下，一般不会对巷帮支护多加考虑[1]。另一方面，基于生产管理上，在技术及质量方面管理通常会存在缺失的情况，如果顶板岩石性质产生变化，而工作人员不能够第一时间将信息向技术部门反馈，则便会引发顶板事故。鉴于此，本课题对“煤巷锚杆支护的关键理论与技术”进行分析与探究具有较为深远的重要意义。

1 煤巷锚杆支护的关键理论分析

对一些传统的锚杆支护理论来说，比如悬吊、组合梁及组合拱等，通常是以具有弹性特点的完整岩体为依据，进一步对理论进行提出。并且，所提出的理论在特殊的条件下业非常适用。但是，如果围岩属于峰后或残余强度的破裂岩体，那么对于锚杆支护的作用机理利用以上理论是无法进行解释的。近年来，国内外有部分学者对锚杆支护对岩石力学性质的改变进行了探究，但只是对岩石在峰前弹性情况下一些方面的作用进行了研究，比如内摩擦角、内聚力等，对于岩石在峰后的状况却没有做过多研究。

以巷道围岩中等稳定条件为参考依据，并结合理论研究及相关计算，可以得到下述结论：

（1）对于锚固体来说，在破坏前后许多参数会随着锚杆支护的强度增加而升高，这些参数包括内摩擦角、内聚力、锚固体极限强度及残余强度[2]。与此同时，对于内聚力及锚固体残余强度，破坏后与破坏前比较，有着明显的提升趋势。

（2）基于破裂岩体当中的布置锚杆，使岩体当中的锚固体极限强度及残余强度得到了有效强化，其中残余强度强化效果高于极限强度，极限强度与残余强度之间的比值在1.06至1.13之间，显然这能够使破裂岩体更具稳定性。

（3）基于破裂岩体当中的锚固体极限强度及残余强度会随着锚杆支护强度的增多而逐渐增强，在增强到一定程度使，便能够为围岩的稳定提供依据。

2 煤巷锚杆支护关键技术分析

2.1 巷道围岩力学测试技术

对于巷道围岩力学测试来说，主要涵盖了三方面的内容：其一为原岩应力；其二为结构测量；其三为煤岩体强度。在地应力测量方面，井下通常使用两种方法，一种为应力解除法，还有一种为水压致裂法。在煤岩体结构测量方面，通常会利用到矿用电子钻孔窥视仪，它最主要的作用便是能够快捷且精准地对煤岩体当中的层理及裂隙进行观测。在煤岩体强度测试方面，所利用到的是钻孔触探法，使用该方法能够对煤岩体的抗压强度快捷及精准地测量出来。

2.2 锚杆支护设计方案

对于煤矿巷道锚杆支护设计，通常使用动态信息设计方法。该方法属于一个动态变化的过程，能够对提供的信息进行实时收集，并及时反馈，然后进行整体分析。在锚杆支护设计过程中，需要对锚杆和锚索支护各构件间的匹配关系充分处理，以此使矿井的支护效果更具优良性。对于锚杆托板、螺母来说，需要和杆体的强度相匹配，同时杆体需要和锚固剂拥有的力学性能相匹配。对于预应力锚索来说，基于煤巷当中，需要与锚杆支护相匹配，同时可适当将支护强度增加，以此使锚杆支护的可靠性得到有效提升。对于锚杆，其长度、数量均需要与实际工程要求相符合。并且，在锚杆自由段的选择方面，需要以不同矿井顶板的岩性及直接顶为依据，进而选择合理的老顶厚度，同时锚杆自由段还需要与终孔条件相符合，具体表现为：选择合理的入微风化岩长度，在锚杆杆体材料的选择上，主要选取4×7φ5钢绞线，其型号为低松弛型；另外，还需要满足其标准强度。对于刚度及护表面积较大的W型钢需和组合构建相配套。在实际应用过程中，最好使用强度及刚度均为优质的钢筋网作为金属网。除此之外，对于锚杆支护来说，要想提高它的可靠性，可以利用多种方法。主要涵盖了：其一，保证支护的及时性，同时对于支护设计及监测管理工作，需要充分落实到位。其二，定期做好拉拔试验，对班组质量检查工作进行强化。其三，对锚固质量进行充分掌握，做好预紧力质量的控制工作。

2.3 锚固及注浆联合加固技术

对于巷道来说，倘若是掘进在较为松散的煤岩体当中，并且只能够单独地使用锚杆支护，则锚固效果可能不甚理想，进一步导致锚固的性能及作用不能有效地发挥。除此之外，如果巷道已经受到破坏，在对其采取维修或翻修措施的同时，只通过简单的锚杆支护，则支护效果也不会很好。因此，倘若锚固技术与注浆加固技术能够充分融合在仪器，则能够使破碎围岩巷道支护得到有效解决。主要方法是以现代煤矿巷道的主要特点为依据，进一步对形式各异的注浆锚杆进行开发。在单独使用锚杆支护，无法使巷道围岩的稳定性得到有效维持的情况下，可以通过两种加固支护进行有效解决。一种是小孔径预应力锚索，孔径小，只有28毫米，且具备多方面的优势，比如价格便宜、施工简单及安全性良好等[5]。另一种是巷道围岩注浆加固，该方法主要应用在巷道围岩破碎程度十分大的情况下。采取随掘随冒措施，并配合超前注浆。

3 结语

通过本课题的探究，认识到无论是煤巷锚杆支护的关键理论还是关键技术，都显得极为重要。现状下，煤巷锚杆支护技术在煤矿业中的应用越来越成熟，因此做好锚网支护施工质量监测技术及支护安全监控技术的研究工作便有着实质性的作用，比如做好这两方面的工作能够使锚煤巷锚杆支护的可靠性及安全性得到有效提高。笔者认为，锚杆支护属于一项较为系统的工程项目，因此需要对各类因素进行综合考虑，比如设计方面的因素、工程方面的因素、技术条件方面的因素及地质方面的因素等。结合这些因素，选取最经济、实效性最优的锚杆支护方案，以此为煤巷锚杆支护的完善提供保障依据，进一步为煤矿开采工作的进步及发展起到推波助澜的作用。

参考文献

[1]康红普，王金华，林健.煤矿巷道锚杆支护应用实例分析[J].岩石力学与工程学报，2010，04：64-66.

[2]单仁亮，孔祥松，蔚振廷，李民族，杨树军，田亮.煤巷强帮支护理论与应用[J].岩石力学与工程学报，2013，07：13-14.