煤矿巷道预应力锚索支护技术及应用

姚鑫

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.24.036

摘 要：近几年，我国对煤炭的需求量在不断增加，但是我国在煤矿开采和生产中会经常出现一些安全事故，造成许多人员伤亡和财产损失，另一方面在煤炭开采上技术落后也饱受诟病，这些现实情况让我们对煤炭行业提出更高的要求。在煤炭开采过程中，支护是保证安全生产的重要措施，但是随着煤炭开采的深入，受一些地质条件影响，对巷道造成了很大破坏。因此，采取有效的巷道支护技术就显得特别重要，其中预应力锚索支护技术在这方面应用具有特殊意义，该文就对煤矿巷道预应力锚索支护技术及应用展开探讨。

关键词：煤矿 巷道预应力 锚索支护技术 应用

中图分类号：TD353.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）08（c）-0036-02

目前，预应力锚索技术在煤矿巷道加固技术中是比较先进的，它会对整个锚杆起到很好的保护作用。在锚杆保护性技术应用中，我们发现它会对整个煤矿巷道安全性和稳定性产生巨大作用。另外，预应力锚索支护技术与其他支护技术相比，它的操作技术比较简便，而且还能够和其他支护方式相互配合，互相利用彼此优势。特别是在一些比较复杂的环境下，或者对一些破损巷道的加固，它都能发挥出作用，特别是它的锚能够进入岩层之中，这能够增加整个巷道稳定性。

1 什么是预应力锚索

预应力锚索就是由索体、锚具和锚固剂等组成，在具体巷道加固运用中，锚固是深度最大的，承载能力也比较强，它在煤矿巷道加固中主要作用是承受比预计大的应力，因此在许多领域都可以应用，比如，铁路和煤矿上。西方由于工业化和机械化进程比较早，因此对锚索支护加固技术研究也比较早，经过不断研究和发展，目前已经成为不良地质环境中最实用的加固技术。早期锚索支护技术，是通过大孔径注浆，这种方式需要2～7根钢绞线，这种锚索一般比较大，承载能力也比较强，但是在具体实施过程中却要面对许多问题，因此实施起来相对比较复杂，而且还要进行养护，不能进行张拉，经过近几年改进目前已经先进很多了。

2 预应力锚索支护技术

2.1 预应力锚索支护技术原理

我们在前文中提到早期锚索支护技术存在的问题，但随着近几年科技发展，预应力锚索技术也取得了较大进步，通过不断实践研究，我们发现锚索支护技术不仅能够运用到不稳定岩石上，而且还能够通过预应力结构实现围岩加固，这就大大提高了围岩的稳定性和连续性。这是因为锚索能够将锚杆形成的预应力和巷道深部的围岩结构相连接，这就能提高整个巷道的稳定性，能够增加整个巷道安全性。其中，在进行预应力设计的时候，最重要的环节是锚索支护技术的参数，只有在参数正确的情况下锚索技术才能发挥其稳定的作用，如果没有准确参数，它就不能起到支护作用，也就不能形成应力场，其稳定性作用也就体现不出来。

2.2 锚索支护作用

在整个煤矿巷道支护过程中，锚索支护作用是整个矿区安全保证的关键一环，我们通过对锚索支护作用分析，发现作用在以下几个方面：第一，锚索支护技术能够有效控制锚杆，并且它能够利用岩层之间变形对整个煤矿起到支撑作用，这就有效避免矿区坍塌和进行锚固是对煤矿巷道的破坏；第二，通过锚杆和变形岩层之间作用力，这就容易减轻煤矿巷道外围的作用力，更加有力于巷道稳定；第三，使用锚索加固最重要的还是它可以支撑一些原本已经遭到破坏的岩石，这是因为锚索加固技术可以将作用力转移到锚杆和锚索上，使受到破坏的岩层保持3项受力状态，这种锚索支护方式不仅加固围岩还能够防止岩石风化，控制岩石进一步变形。

3 预应力锚索支护的具体应用

3.1 新型支护材料

为了保证整个煤矿在巷道掘进上的速度，并且降低成本达到最大经济效益，这就需要我们在进行预应力锚索使用上进行一定研究，经过研究发现，我们要使用正规循环施工的新型树脂锚固预应力锚索。这种锚索的材料主要是单根钢绞线，新型预应力锚索最大特点在钻孔直径上，新型锚索在钻孔直径上缩小很多，直径变小会带来许多好处，它使得钻孔施工速度变快，安装也变得更加简便，大大提高工作效率。另外，新型材料固化速度也会变快，能够及时施加预应力，从而快速地承载预应力，目前钢绞线也有了新的变化，在传统基础上变为1×19结构，这就使得整个钢绞线直径增大，同时锚索延伸率也能得到相应提高。

3.2 支护形式

预应力锚索支护形式也有许多，主要有以下几个方面：第一，预应力锚索和锚杆之间的支护，这是在煤矿巷道采掘过程中运用最广泛的一种支护形式，它能够充分发挥锚索和锚杆之间各自优势，不仅能够起到加固巷道围岩作用，而且锚索还可以对巷道顶板进行作用，在顶板下锚索和锚杆可以进行并排布置，从而大面积作用在煤顶以及整个的巷道上，取得非常好的支护效果。第二，采取全锚索支护，全锚索支护就是在整个煤矿巷道顶部和底部以及两边都要进行锚索加固，这样能够充分发挥锚索的高预应力，一般进行全锚索支护巷道是那些高地应力巷道以及比较容易受动压影响的巷道。

3.3 支护参数

我们在前文也提到过支护参数在整个锚索固定技术中起到的作用，预应力锚索的支护参数主要包括以下几个方面：直径、长度、密度和强度。锚索预应力参数设计原则要符合锚索之间，还有锚杆和锚索之间形成的压力结构，同时也要注意到锚索的长度和直径，长度和直径越高，能承受的强度也就会变高，能够施加的盈利相对也就会变大。另外锚索的长度也要有严格设计要求，要确保在巷道施工过程中固定在岩层中保持巷道稳定，也要注意到长度要和锚索预应力相互匹配，不能胡乱设计。在对锚索直径设计上也要做到与钻孔直径相符合，只有相互符合才能保证工程顺利展开，将参数控制在合理范围内。

4 结语

综上所述，锚固加固技术应用会极大解决煤矿巷道在支护中遇到的许多问题，使得巷道更加坚固和在更复杂地质环境中进行工作。但是我们在现实使用中依然存在着许多问题，比如，参数不准确，这就在无形中降低了支护效果，也很容易造成支护材料浪费现象，因此在煤矿巷道预应力锚索支护技术上我们还需要研究的地方还有很多，而且我国与一些发达国家相比在技术和经验上还存在很大欠缺，只有做更多深入研究才能更好发挥它的作用。以上有不当之处，还望相关的专业人士批评指正。

参考文献

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