煤矿掘进巷道中锚杆支护技术的应用探析

赵洪元

【摘要】锚杆支护技术是现阶段煤矿掘进巷道中应用最普遍的支护技术。锚杆支护技术在煤矿掘进巷道中的运用有效提高了施工的安全性。本文对煤矿掘进巷道支护技术的发展情况以及锚杆支护的作用理论作了介绍。对锚杆支护技术的设计以及具体施工要求做了详细阐述。通过这些可以对锚杆支护技术的作用以及不足之处有清楚的认识和了解。

【关键字】煤矿掘进巷道；锚杆支护技术；应用

煤矿生产过程中选用科学合理的支护方式是煤矿操作的一个安全保障，是保证煤矿安全、稳定开采的一个前提。目前，煤矿掘进巷道支护技术也经过了一个长期的发展过程，最传统的支护方式是木支护、砌碹支护，之后采用型钢支护，现在掘进巷道中采用较多的是锚杆支护。锚杆支护与其他类型的支护相比具有更理想的支护效果，具有安全、快速、经济的优点，在巷道掘进的过程中能够有效减少工作人员工作负担，煤矿生产效率也可以得到有效提高。下面是对煤矿掘进巷道中锚杆支护技术的分析。

1.煤矿掘进巷道支护技术发展概述

煤矿掘进巷道支护技术有一个长期的发展过程，主要经历了木支护、砌碹支护、型钢支护、锚杆支护。锚杆支护与其他支护类型相比具有一系列优势，在煤矿掘进巷道中得到了越来越广泛的应用。锚杆支护技术从上个世纪50年代从国外引进，在我国实际应用中大致经历了两个阶段。一个是单体锚杆群支护阶段，在这个阶段，锚杆支护主要以水泥砂浆、钢丝绳、木锚杆为主[1]。这个阶段的锚杆主要起悬吊作用，没有与周围岩石共同起作用。这个阶段的锚杆无托板，锚杆之间缺乏一定的联系。另一个阶段就是组合锚杆支护阶段，组合锚杆支护的运用跟煤炭开采实际情况息息相关。煤炭开采过称号出现了煤矿软岩问题，该问题的存在使单体锚杆群支护难以适应复杂的地质条件。针对这种现实情况， 在组合支撑拱理论和组合支撑梁理论的指导下，组合锚杆支护在得到了发展和应用。新型的组合锚杆在巷道支护中得到应用和发展，比如水泥药卷钢筋锚杆，树脂药卷钢筋锚杆等，均得到了良好应用。新型组合锚杆支护不仅可以起到悬吊的作用，同时还具有组合梁嗯哼组合拱的作用，支护的承载能力显著增强，煤矿掘进巷道安全性也得到了更充分的保障。

2.锚杆支护的作用理论分析

锚杆支护具有悬吊的作用，通过锚杆支护巷道表层的围岩用锚杆悬吊起来，锚主要固定在深层的围岩上。锚杆支护的悬吊作用具有一定的局限性，如果巷道周围的岩石是破碎围岩体，这种岩体在没有支护的条件下也会脱落，这种情况下锚杆支护的悬吊作用就发挥不出来。另外是组合梁理论，一般情况下煤系地层的围岩大多是层状的，像泥岩、页岩等都是典型的层状岩石。这种地质环境下运用锚杆将这些围岩锚固成一个整体，可以有效增强锚杆承载力[2]。有的煤系地层较为破碎，围岩体通过自身的摩擦和相互挤压能够使自身达到一个稳定状态，在这种情况下，组合梁理論具有一定的缺陷，不能对该情况作出合理解释。另外是组合拱理论，组合拱理论能够有效解释组合梁理论不能解释的问题。比如围岩体破碎但依然呈稳定状态的情况用组合拱理论可以做出合理解释。在一些大断面巷道中，运用组合拱理论非常贴切，也更加实用。通过锚杆支护把相对破碎的围岩进行组合，防止其进一步垮落，同时围岩体也可以通过自身的摩擦以及相互挤压形成承载力较强的拱形结构，这样可以防止围岩进一步变形，最终达到安全目的。这几种理论从不同方面比较全面的解释了锚杆支护的机理，随着煤炭开采过程中新情况的出现，锚杆支护也在进一步完善中，通过进一步完善，其可以在煤矿掘进巷道支护中发挥更重要的作用。

3.锚杆支护设计及施工要求

3.1锚杆支护设计依据

杆支护设计中应当充分考虑巷道断面形状和其稳定性的问题，设计中也要和岩石巷道松动圈做比较。因为巷道松动圈的大小及形状容易受采动压力的影响。如果对岩石松动圈不加以认真考量，采动前后巷道围岩的类型容易发生一系列变动，岩石松动圈可能会由小松动圈变为大松动圈，给实际施工的安全性带来严重影响。对巷道岩体情况进行分析时需要对围岩的岩石强度、岩石性质以及岩体的沉积变化和构造影响等有清楚的了解，为锚杆支护设计提供依据。在岩体调查、采动构造条件、试验资料等基础上进行初步设计，初步设计过程中可以借助于工程类比来来确定支护结构，对支护参数进行预设计，在实施过程中根据工程反馈信息对初步设计做出及时修改和调整。

3.2锚杆支护施工要求

锚杆支护施工中首先需要确定好锚杆孔，锚杆孔的间距误差应该控制在100mm之内，锚杆孔轴向偏差不能超过5°锚杆孔的孔深不能小于锚杆体的有效长度，但同时也不能长于杆体30mm的长度。锚杆安装时其端部必须推至锚杆孔底，锚杆的尾端露出外面的长度不应超过20mm。锚杆施工过程中整个掘进工作面区域内应当按照标准化施工悬挂作业牌板，牌板悬挂的地点需要具有良好的通风和照明条件。这样便于在施工中进行监督和检查。施工中在一些特殊点应当采用特殊支护，比如在较为复杂的区域，应当采取加密锚杆、锚索锚固等，这样可以起到强化支护的作用。煤巷任何一个作业地点，都要严禁使用作为永久支护的锚索、锚杆、金属网起吊设备等。对于支护巷道以及顶板等处的锚杆应当进行定期检查合和检修，如果发现有问题则应当及时进行补打，及时紧固。锚杆支护施工中[3]，如果巷道出现有浮石，则应当对巷道进行修复，进行修复时需要破坏掉原有的钻孔，同时安装钢筋混凝土锚杆，运用槽钢、型钢等做锚梁。如果巷道发生事故，巷道的锚杆应当支护好，在锚杆的保护下，及时清理掉冒落的岩石，岩石清理完之后，用锚杆把巷道的下部锚固好。

3.3锚杆支护技术中存在的问题

现阶段，锚杆支护是煤矿掘进巷道的主要支护形式，但是其在应用过程中还存在一些问题，这些问题的存在使锚杆支护的作用受到影响。首先是锚杆支护装备的机械化程度有待提高。锚杆支护的机械化程度会受到地质条件和掘进装备的限制。现在在一些矿区锚固工作多由矿工在空顶的状态下携带手持式钻机、扳手等完成。这种作业方式效率较低，且对操作人员来讲具有较大的安全隐患。因此锚杆支护技术在未来的发展中应该着重提高机械化程度，提高效率。另外锚杆支护中的配套技术也有待完善。锚杆支护过程中有诸多配套技术，配套技术能保证锚杆支护过程顺利完成。比如钻眼工作，钻眼是打锚杆之前一个必须完成的工作，钻眼过程中需要用大量的水流和气流把钻孔内的岩屑冲出，这会使岩屑伴随气流弥漫在巷道中，增加了施工难度，对施工人员的身体健康也有重大危害。因此需要进一步完善相应配套技术，使锚杆支护工作更好开展。锚杆支护施工中常见的问题还有掘进作业效率与锚固作业匹配程度较低，这不仅造成了时间的浪费，同时对巷道的底板也会造成一定的损坏，因此需要将两者的匹配度进一步提高，提升整体作业效率。

结束语

锚杆支护技术在诸多领域有广泛的运用，在煤矿掘进巷道中其是目前应用最广的支护技术。锚杆支护技术跟以往的支护技术相比有很大进步，有效保证了了煤矿掘进巷道施工的安全性。锚杆支护技术在未来的应用中还应当不断加以完善，在各方面加以改进，使其更能符合现实要求，在更多领域发挥出更重要的作用。

参考文献：

[1]刘晓恒；王锴；江帅；李光朋.煤矿掘进巷道锚杆支护方式的应用与分析[J].煤矿机电， 2013，（02）：71-73.

[2]刘建忠.锚杆支护技术在煤矿掘进巷道中的应用[J].科学之友， 2013，（12）：31-32.

[3]张建新.浅谈煤矿掘进巷道锚杆支护方式的应用[J].价值工程， 2014，（23）：132-133.