超前锚杆支护在煤矿井下掘进中的应用探析

闫子龙，武利民，管永昌

（廊坊景隆重工机械有限公司，河北 廊坊 065300）

煤矿资源的分布环境较为特殊，其在生产作业中常常会遇到破碎岩体的问题，如果缺乏相应的支护体系设计，可能会导致煤矿井下巷道掘进中面临很多的安全风险，甚至在一些条件下会造成巨大的生产事故。因此，由于煤矿井下掘进中的特殊条件，超前锚杆支护技术的应用非常重要，为发挥这一支护技术的优势，煤矿作业人员需加强超前锚杆支护技术流程和要点的掌握，保障规范化支护作业的开展，消除井下掘进作业中的岩体失稳等风险。

1 超前锚杆支护的施工工艺和技术要点

1.1 施工工艺

超前锚杆支护是一种特殊的施工工艺，为获得最理想的支护施工效果，首先，应该从前期的施工准备出发，根据超前锚杆支护的施工要求，做好施工图纸的审核，并根据施工工艺的应用要求，选择和配备相应的机械设备，选派专人进行责任细分，对所使用的锚杆开展性能检测，做好锚杆的除锈和调直。其次，根据超前锚杆支护施工的具体要求，做好钻孔布置，保证每个孔位的准确性，避免孔位偏差。根据施工要求开展规范化的钻孔作业，在利用专业钻孔工具开展钻孔作业的过程中，需根据现场的具体情况对钻孔速度、方向加以动态调整，将钻孔角度控制在合理的范围内，严禁钻孔作业中出现超挖、欠挖的问题。注浆作业作为超前锚杆支护作业中的关键流程，为达到最理想的施工效果，要保障砂浆配合比设计的科学性，根据设计标准做好砂浆配比设计，只有当钻孔润湿后，方可开展注浆作业，使得浆液可以与岩体之间形成良好的黏合。在钻孔内拆入锚杆，做好封口处理。

1.2 技术要点

超前锚杆支护技术在煤矿井下掘进作业中的技术优势非常突出，但在这一支护技术应用中，需要注意的技术要点非常多：（1）填充砂浆的配合比要严格遵循设计标准，以通过配合比优化来保障砂浆的性能，所配备的砂浆需尽可能在短时间内用完，否则，会影响砂浆的密封性。（2）注浆作业最好保持连续性，且尽量一次完成，一旦两次注浆时间超出了30min，作业人员需对砂浆的塌陷程度进行检测，如果塌陷程度下降过快，后续作业将难以继续开展。（3）在钻孔内插入了锚杆后，严禁随意敲击，敲击作业应根据插入时的垂直方向来进行，并在敲击的过程中做好角度的观测。（4）适当增加锚杆的孔径，使得在支护作业开展中，锚杆具有足够的承载力，可以承受围岩变形压力，在锚杆端部使用垫片，在钻孔周边形成密封圈，使得围岩的稳定性得以增强。

2 一般情况下的井下掘进锚杆支护

在煤矿掘进作业中，常规的锚杆支护作业为主动支护，这一支护技术的使用，起到了组合梁、降低跨度的作用。井下挖掘作业开展中，顶锚杆的构建对帮锚杆实现了降低跨度、挤压加固。与常规的棚式支护相比，锚杆支护在支护方面的技术优势是非常突出的，整体的操作较为便捷，支护强度大。

2.1 打眼的次序与要求

在打眼作业中，需注意打眼次序的安排，并遵循严格的打眼施工要求。在煤矿掘进作业中，顶板与两帮的锚杆支护遵循先支板后支帮的顺序，而顶锚杆则遵循的是中间到两边的顺序，帮锚杆遵循先上后下。打眼作业开展中，要严格按照以下的技术流程来开展：（1）最好将锚杆与工作面迎头排在一起，沿着迎头依次排序，做好次序之间的距离控制；（2）顶锚杆打眼作业中，尽量将换钎次数保持在1 次以内，做好作业次序的合理规划，提高作业效率；（3）正式的打眼作业开始之前，保障孔位定位的精度，对锚杆角度进行科学控制，锚杆排间距应符合设计标准，锚杆孔深度应适度，避免过大或者过小所造成的问题；（4）帮锚杆孔内可能会存在一些煤岩粉，施工作业开展中要做好冲、吹、掏处理。

2.2 锚杆的安装

锚杆安装作业应严格根据施工标准来开展，保障安装的规范化，在向孔内输送树脂药卷的同时，需通过人工作业，及时传送锚杆，利用锚杆机来开展旋转作业，同步上推，在将锚杆运送到了设计的眼底后，维持持续的搅拌作业，只有将树脂锚固剂达到了凝固标准后，通过人工操作来加固锚杆螺母。如果使用的是树脂药卷，在安装作业时，应首先开展比较快速的安装作业，从快到慢开展安装作业。锚杆安装中同样需要注意以下几个要点：在锚杆螺母与托板的安装中，使用减摩垫圈；螺母拧紧的同时，借助专有设备来完成，最好通过反复多次的固定处理，使螺母的扭矩达到标准；在钢带和金属网外表，设置托板，及时清理锚杆托板及其周边的杂物清理；严禁锚杆扭矩符合要求后随意拧螺母的情况。

3 超前锚杆支护的实际应用

3.1 无炭柱和断层中的使用

煤矿开采作业进行的过程中，断层和无炭柱结构较为常见，根据这一结构特点，经由成因分析，发现这一结构在很大程度上是由地壳运动所引起的，一旦地壳运动的张压力超出了自身强度对岩石的影响，就会对区域内岩石的稳定性和安全性造成威胁。通常情况下，在煤矿开采作业中，断层面周边多以零碎岩石为主，对于无炭柱而言，因为水会对岩层造成严重的侵蚀，也就使得上覆岩层更具多样化，呈现出很多的桶状柱体，这些柱体的分布非常混乱。井下挖掘作业开展中，断层和无炭柱的形成在很大程度上是由于煤岩体受到了巨大的破坏，相比而言，无炭柱的结构稳定性非常差，掘进作业中顶板一般无法及时托住，漏顶问题非常突出。因为煤矿掘进作业中无炭柱和断层的这一特性，使得在开采作业中要利用超前锚杆支护技术来进行支护，在煤岩体中通过锚杆架设，来改善原先比较零散的结构，起到挤压支护的效果。

3.2 穿层中的使用

煤矿井下掘进作业进行的同时，为满足输送的需求，一般会通过穿层巷道的建设，使得各个煤层之间有效连接起来。穿层作业中，各个煤层之间存在着岩石软硬度的区别，正是由于这些区别，使得人们会选用爆破施工的方式，当施工到达了软层以后，因为存在振动作用力，可能会加大漏顶问题的出现概率，如果在施工作业中没有提前进行加固托顶设计，随着掘进作业的进行，巷道顶板的稳定性不足会增大掘进作业风险，甚至在一些极端的条件下会引起安全事故。为克服这一问题，穿层作业中可以选用超前锚杆支护的方式，对现场的松软层位进行加固设计。

3.3 煤巷挖掘中的使用

煤矿开采作业中，为实现对煤炭资源的合理有效利用，充分回收和利用煤层，在工作面作业中，如果针对的是相同煤层工作面的设计，其煤柱将会大大减小，在不同煤层研发下，因为煤层之间的巷道呈现出相互交错的特征，因此，选用上下巷道的设计方式最合理，通过这种特殊的设计，才可以从根本上保障煤层回收和利用的效果。虽然上下巷道设计提高了煤层回收率，但巷道的正常挖掘作业可能会受到一定的干扰，相同与不同层位上的回采作业中，对煤柱所产生的不利影响非常大，煤层损坏非常严重，可能伴随着较大空隙的出现。掘进作业中，顶板的碎片化特征使得在掘进作业中往往会忽略支护设计，增大了后续开采的难度，因此，在煤矿挖掘作业中，针对这一现象需进行漏顶事故的预防，采用超前锚杆支护的方法，通过这一支护体系设计，将前方部分受力破碎的地方充分整合起来，加固层位，使得顶板具有更好的整体性。超前锚杆支护作业进行中，相关人员要严格按照支护施工的特定要求和标准，开展规范化的施工作业，通过实现的锚杆设置，提高顶板的整体性。

4 结语

现阶段的煤矿开采作业中，超前锚杆支护方法有着广泛的应用，尤其是在井下掘进作业中，通过科学的超前锚杆支护，可以预防掘进作业中的各种安全风险，提高掘进的安全性，保障煤矿开采作业的顺利进行。