浅议锚杆支护技术

刁先锋

（山西辰城建设工程有限公司，山西太原 045000）

1 锚杆的分类

锚杆分类如下：

（1）木锚杆分为普通木锚杆、压缩木锚杆；（2）倒楔式金属锚杆；（3）管缝式锚杆；（4）树脂锚杆；（5）快硬膨胀水泥锚杆；（6）锚索。

2 锚杆支护的优越性

（1）支护优越。其支护原理与现代岩石力学及围岩控制理论相适应，其支护采用的是先行支护，即主动支护。锚杆经过施工后，能够在围岩深层进行加固，快速有力的形成一个整体承载结构，可充分运用围岩本身的稳定性，从而发挥围岩的自承载能力，对巷道围岩的安全稳定起到积极作用。

（2）施工作业强度较低。锚杆支护和传统架棚支护比较，锚杆支护有高效率的特点。锚杆支护作业需要的材料用量省、材料重量轻，巷道开挖时，很大程度上减轻了支护材料的运输工作量，使得劳动强度有所降低，这为巷道快速掘进创造了有利条件。当工作面回采作业时，无需拆除支架，一方面可以减少作业量；另一方面间接的提高巷道的安全性。锚杆支护施工作业，工序简单、劳动强度低，可以紧随掘进层面，为提高掘进的进度提供了有力的保障。

（3）支护成本低。由于锚杆支护作业所需的支护材料用量省，能降直接低材料采购费用。其次，锚杆支护占用的空间小，不占巷道工作断面，所以，巷道在开挖中，无需开挖大的巷道断面，能减少开挖工作量，有效降低开挖成本。同时，巷道支护面积缩小，即降低了维修工作量，还可较少维护成本。

3 结构形式分类：

（1）单一锚杆+水泥托板；

（2）锚杆+网+水泥托板；

（3）锚杆+网+w型钢板钢带；

（4）锚杆+网+钢筋梁等形式。

根据巷道围岩的性质合理选择支护形式。通常在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类岩层情况良好的巷道，优先选择锚杆+网+水泥托板；伴随岩层断面多、岩层性质变化的Ⅳ、Ⅴ类围岩巷道优先采用锚杆+网+w型钢板钢带、锚杆+网+钢筋梁结构形式[1]。

4 锚杆支护的作用

4.1 悬吊作用

当巷道上方岩顶薄弱，而上方深层岩石牢固，这种情况可以使用锚杆把不稳定的岩层悬吊在上方牢固岩层中，依靠锚杆承受薄弱岩层（软岩、危岩等）的重量，从而使得巷道整体稳定。而锚杆在此种情况下所起到的作用就是发挥锚杆的悬吊作用。事实表明，即便巷道上部不存在稳固岩层，锚杆同样可以发挥支护作用。比如：当巷道周边全部是煤层时，将锚杆锚固在煤层深处，同样可以满足支护巷道的目的。

4.2 锚杆的组合梁作用

当巷道上方没有稳固岩层，而巷道顶部岩层呈层状结构，此时锚杆的悬吊作用就不能完全满足巷道支护需求。为解解决这一困难，在层状岩层形成的巷道提出了组合梁理论。以适应多层次、厚度薄连续岩层的稳固支护。作用机理是在无法提供稳固岩层做悬吊支点时，充分发挥锚杆的预拉应力把层状岩层拉紧予以组合，用以提高岩层的自承受能力。还可借助锚杆的抗剪应力，防止岩层的错动，从而使得层状岩层达到组合状态，以提升巷道上方岩层的强度。锚杆发挥组合梁作用的稳定性情况主要取决于锚杆自身的强度和拉应力，其次，还受岩层性质影响。

4.3 减跨作用

倘若把稳定性能差的顶板岩层当做是支撑在巷道两侧的叠合梁，将悬吊的锚杆视作支点，而锚杆的支点作用使得顶板的跨度有所减少，从而使得巷道上方岩层的弯曲应力与挠度下降，以此达到顶板稳定的目的。此理论即为锚杆的减跨理论。其理论的根源实际与源自锚杆的悬吊理论。

4.4 加固拱作用

当巷道岩层纵横交错、支离破碎，若及时准确的运用锚杆予以加固，可以有效提高岩层薄弱层面的抗剪应力，能够在围岩一定区域形成一个可维持自身稳定，同时还能预防其上方岩层松动或变形的加固拱[2]，有效的保持了巷道的安全稳定。

巷道支护选择锚杆支护方式，能有效发挥锚杆的加固拱和悬吊优势，使得巷道上方形成一个组合梁（岩层、煤层、锚杆组合而成），可以迅速提高巷道上方岩层的抗弯强度，降低岩层滑动、剥离、跌落的概率，使得巷道稳定性能增强。另外，选用锚杆支护可很好的保持围岩的完整度、稳定度，抑制岩层变形、位移和岩层断裂、裂纹的不利发展，围岩的自承能力得到发挥，有效改良巷道支护状况。而且运用锚杆支护，替代木支护，既有效的保护了森林，又响应了国家提出的节能减排的号召。

5 锚杆支护需要注意的事项

开展锚杆支护技术，可以减少支护成本、降低支护作业的劳动强度，而且支护效果优越。推广锚杆支护还能够使回采作业时，无需拆除支架，一方面可以减少作业量；另一方面间接的提高巷道的安全性。是回采工作面实现安全高效生产有利举措。但在应用该技术时需要注意以下事项：

（1）锚杆根部必须与岩层贴合牢靠，紧密贴合，锚杆的预紧力必须充分，不然，加固拱和组合梁的效果难以发挥；

（2）当巷道断面周围是煤层结构时，要尽量保护巷道顶板和两帮的平整度，尽可能不损坏顶板的完整度，减轻爆破根巷道两帮造成过大的震动，保障巷道稳定；

（3）再巷道顶板施加锚杆时，不得让锚杆全部垂直于巷道顶部岩层，应该以放射状布置，对于岩层裂隙要用注浆（如水泥注浆）饱满，使锚杆锚固坚实；

（4）锚杆需要具备托锚力，否则，不能实现主动支护，比如：注浆钢丝绳就不能实现主动支护，因此，不适用于煤层巷道支护；

（5）伴随锚杆支护技术应用广泛，锚杆的可回收利用应当予以重视，一组锚杆的费用虽然较低，但是倘若数量较多，也能带来较大的经济收益。

6 小结

大力推广巷道支护技术的变革，有利于降低原煤产出成本，为煤矿企业带来可观的经济效益。总而言之，矿井巷道支护需要依据巷道围岩地质情况，结合矿井开采年限、开采步骤等因素，充分掌握锚杆的作用，选择合理的支护方式，为安全生产做贡献。

［1］杨建辉.基于岩体结构分析的煤巷锚杆支护技术［M］.北京：地质出版社，2009.

［2］袁和生.煤矿巷道锚杆支护技术［M］.北京：煤炭工业出版社，1997.