煤矿掘进巷道锚杆支护方式的应用

卢 恒， 高星星

（神华神东煤炭集团大柳塔煤矿， 陕西 榆林 719000）

引言

锚杆安全支护设备是焦煤矿井安全设备生产的重要技术保证，是矿井安全运行的先决条件。煤矿道路巷道安全支护施工技术的广泛运用，是保证煤矿安全经营生产的重要技术保证，对矿井的稳定、优化支护、节约支护成本、提高矿井的产量、提高矿井的质量都具有重要意义。随着国家环保意识的提高，煤炭的洁净度和使用效率越来越受到重视。我们在保证矿井生产安全的前提下，使其在矿井生产中得到了广泛的应用，并取得了较好的经济效益。与常规的支护相比，采用锚杆支护方法具有更好的优越性，能极大地减少矿井的投资，从而提高矿井的经济效益。

1 锚杆支护有效性施工影响因素

1.1 锚杆钻孔深度控制不合理

目前，煤矿井下钢筋支架施工采用的钢筋锚杆主要是钢末端锚杆和预应力钢筋锚杆，锚杆托盘末端的预紧螺钉采用优质环保厌氧聚酯树脂钢筋胶卷直接固定在钢筋锚杆上，锚杆的托盘外端主要采用铸钢托盘和固定螺母，预紧预应力由预紧螺母直接施加。在支架施工中，对有效钻孔桩段深度的准确控制一直是完全控制钢筋锚杆钻孔长度的重要关键，如果有效钻孔段的深度过深，则锚杆段的末端不能与孔底部相连或接触，要不然会导致钢筋胶管在进入搅拌砼的过程中可能出现“卧底”，从而直接导致锚固段的有效钻孔长度大大减少，从而导致锚固力下降，如果钻孔深度过浅，则会导致锚杆暴露，一旦暴露长度超出螺钉段长度，则锚杆螺帽不能预紧，导致锚杆失效，导致围岩强度不能得到保障。见图1。

1.2 锚杆安装角度不合理

在巷道锚杆施工支护中，每一种新型锚杆都应具有其特殊的保护功能，特别是巷道顶角、底角设置的各种锚杆斜向式新型锚杆，都能有效防止使用底板的锚杆顶端面和凸出面的开裂或者变形等问题的发生，具有很强的技术保护功能作用，但是，这种新的锚杆一般都是采用锚杆斜向上的开角方式设置的顶，底角锚杆与水平面成30°左右的夹角向下安装，在地下巷道锚杆施工中，由于这种新型锚杆的内部总承载载重量很大，工人很难准确地控制其锚杆斜向上的开角，特别是在地底和锚杆顶角的各种新型锚杆，因为其内部需要采用垂直锚杆斜向下一层进行钻孔，回渣综合处理工作能力大幅度下降，钻井机的回渣处理速度缓慢，影响了地下挖掘设备进工的工作进度，因此，工人常擅自随意手动调整各种新型锚杆的斜向开角安装点的位置以及角度，使正在安装的各种新型锚杆自身结构无法及时充分发挥其自身结构应有的地下施工性和机械性的保护作用性能，从而会严重威胁地下施工巷道的安全。

1.3 三径匹配不合理

它是一项系统工程，它的活动支护作用效果常常受许多客观因素的直接影响，如钻孔锚杆主体直径、钻孔管道直径、树脂药筒直径等因素的协调，将会对锚杆的锚固力产生较大的影响。但在工业实际中，锚固剂的使用直径和理论直径虽然可以直接达到一定的适用范围，但是，钻进的理论直径却很难得到控制，在岩性较好的钻进区域，钻头的理论直径与锚杆直径的高度差别很小，而在软岩、破碎塑料带中，锚杆的理论直径差别要比使用钻头理论锚杆直径大，这就导致了锚杆的长度变短，有的工人为了便于安装，干脆用更大的钻头，造成了矿井的安全生产隐患。

2 煤矿掘进巷道锚杆支护方式

2.1 利用悬臂式掘进机的支护方式

采用悬臂式掘进机进行掘进巷道支护工作较为复杂，采用该技术的支护要求与输送机、锚杆钻机、与之配套的电力供应装置、通风设施等相配套。采用悬臂式掘进机支护技术与常规支护相比，其工作效率提高，安全性能大大提高，因而在大矿井中应用越来越多，已逐步成为现代矿井中较重要的一种支护技术。

2.2 利用连采机结合锚杆钻车的支护方式

采用连续采煤机和锚杆钻机进行矿井巷道的锚杆支护，是目前使用最多的一种，采用该方法可以极大地提高矿井的生产效率，提高矿井的经济效益。同时，采用该支护方法，可以进行大截面的落煤和输送，也可以进行长方形截面的双巷和短壁的采矿，从而极大地提高了矿井的采收率。与连采机和锚杆钻车协同作业的运输模式有持续运输和间断式输送。在连续输送模式下，所需的设备主要有连续输送装置、锚杆钻具和连采机。在间断式输送的情况下，所需的设备有破碎机、锚杆钻机、连采机、煤炭运输车等。在掘进施工中，主要采取双巷施工方式，即由连采机和锚杆钻机在两条巷道内同时进行施工和锚固。在连续两台锚杆钻机同时进行20 多米的掘进和锚固工作后，必须将两台设备调换，同时进行掘进和锚固，如此反复的连续工作，极大地提高了矿井的支护工作效率，而且使用起来也相对简单，操作过程也更加简便，因此该方法被普遍采用。但是，在采用该方法时，必须保证与锚杆钻机的工作同步。

2.3 利用掘锚机进行支护的方式

近几年，由于锚杆技术的不断发展，在矿井中得到了越来越多的应用，同时，采用锚杆技术进行巷道施工也将成为今后煤炭工业发展的主要技术途径。在锚杆式钻机的基础上，人们逐步发明和创造了起重机械，使矿井的掘进速度得到了极大的提高。在运用锚杆支护技术时，应重视预应力锚具的使用，以及后张法的施工。目前，采用的是摩擦式锚杆和机械式锚杆。在摩擦式锚具方面，它的工作原理是利用楔型锚杆对钢筋进行挤压，使其具有锚固作用。楔型锚杆最大的特点是连接方便，并且应力损失小，可以在注浆前进行多次张紧或多次松紧，从而调整预应力；机械锚具，其基本原理是利用机械对预应力钢进行加工，从而为锚杆的工作提供条件，使锚杆固定，从而形成锚杆。在矿井掘进巷道支护中，采用掘进机进行支护，能极大地提高掘进工作的工作效率。

3 锚杆支护技术的应用要求

3.1 结合巷道的实际情况合理的设计支护方式

在进行支护工作之前，必须充分认识巷道的基本状况，科学地分析巷道的基础条件，同时要注意巷道的截面形态和稳定性，这关系到支护工程的施工安全和具体的支护方案的设计。在掘进施工中，必须注意岩层松动圈的存在，并时刻注意其对围岩松动圈的影响，一旦出现安全隐患，立即停止施工，并采取相应的措施进行加固。在实际施工前，必须进行相应的试验，并根据有关试验，确定其变化范围，并以大直径的岩体松动圈为依据，以保证隧道开挖支护的安全性。

3.2 加强施工作业管理

在进行隧道开挖和支护时，应注意加强施工管理，提高工程质量。在进行巷道支护时，应根据巷道的实际情况，结合周围的条件，采取相应的措施，强化施工管理。在施工过程中，必须严格遵守施工规程和技术规范。煤矿企业要加大对矿井建设的检查和监管，对地质条件较为复杂的矿井，要加大对其支护强度的检查，重点是支护材料是否满足有关规范，支护部位与技术规范的规定。只有强化施工管理，才能保证工程质量，提高安全生产。

3.3 灵活运用组合式锚杆支护体系

首先，采用抗断裂强度的锚索。根据目前的发展趋势，一般采用的钢筋混凝土锚杆，强度不高，不宜进行高强度的工程，必须提高其综合性能，以提高其综合强度。其次，锚杆架的支护操作人员一般可以选择采用锚索、桁架等方式进行联合支撑。由于其周围岩不稳定，易于承受到不同地层上的压力、软化和岩层等因素的影响，采用这种支护系统是十分必要的。采用这种支护系统，既能减少巷道的变形，又能对巷道进行支护。加强监测工作，尽快掌握巷道顶板沉降及离层状况，为加强锚杆支护的稳定性提供必要的保证。

3.4 高度重视锚杆支护人员培训工作

要想使锚杆的支护水平得到有效的保证，必须对其进行专业的培训，使其综合实力得到全面的提高。一方面，要注重对锚杆支护人员的岗前培训，使其对有关技术得到掌握，从而在实际工作中按照有关规定进行操作；另一方面，要定期进行专业技能的培训，使其充分掌握有关的知识，减少出差错的几率，为工程建设水平的提高打下扎实的基础。

4 结语

在矿井中采用锚杆支护技术可以提高其施工效率，提高其稳定性。因此，在矿井中，必须重视锚杆支护技术的推广，重视新技术的开发与应用，从而提高矿井的安全和效益。