煤巷掘进中锚杆支护技术的技术应用探讨马井抗

煤巷掘进中锚杆支护技术的技术应用探讨马井抗

马井抗

安徽省淮南市淮南矿业集团潘四东煤矿安徽淮南232000

摘要：锚杆支护技术在煤矿井下使用已有一定历史时间，在90年代得到更大推广运用。锚杆支护技术相比较传统的棚架支护技术而言，能够有效的节约成本，降低工人的劳动强度。随着锚杆支护技术在实践中的成熟运用和推广，其在软岩及煤巷中的运用也不断被推广使用，但由于煤巷锚杆支护本身具有特殊性，以及其技术应用还不够完善等原因，降低了煤巷锚杆支护技术的使用范围，只有不断加强对煤巷锚杆支护技术的探索与研究，才能够使其技术得到广泛运用。

关键词：锚杆支护；煤巷掘进；推广应用

1.锚杆支护技术的重要性

根据查询相关资料，“煤巷锚杆支护技术”作为原煤炭工业部“九五”期间重点科技攻关项目，经过几年来的攻关研究，技术上不断成熟，设备上基本配套，已初步形成了适合于煤矿具体生产条件的煤巷锚杆支护成套技术，并在国内各大矿区煤巷支护中推广。

煤巷锚杆支护属于“主动”支护方式，有利于加固和提高围岩强度，保持巷道围岩的长期稳定。与棚式支架相比，锚杆支护可以节约大量钢材，降低支护成本；减少了运输和装卸支护支架的工作量，减少了工作面上下出口处支架更替和超前维护工序，减轻了工人劳动强度，改善了作业环境，为矿井实现高产高效创造了有利条件。

巷道支护是煤炭开采工作中的一项关键技术，好的巷道支护技术既能确保井下的施工安全，又具有明显的技术经济效益。随着煤矿建设及开采程度的提高，对巷道支护技术也提出了更新、更高的要求，而锚杆支护技术具有明显的优越性，可显著提高支护效果、降低成本、减轻工人劳动强度、改善作业环境、保证安全生产，有利于煤炭企业健康、稳定的发展。

2.煤巷锚杆支护的作用机理

煤巷锚杆支护技术的作用原理是通过布置在煤岩体内的杆体，以及各种辅助构件所提供的作用力使煤岩体的应力状态得到一定的改善，并使煤岩体的变形模量及强度指标得到一定的提高，从而对煤岩体的变形及破坏产生一定的控制作用，最终达到支护和加固的效果，简单理解为锚杆与煤岩之间产生相互作用，起到悬吊、支撑作用。作用机理主要表现在以下几方面：

2.1锚杆给煤岩不连续面提供轴向力与切向力，提高其抗剪强度并阻止其发生离层、滑动现象，结构面的强度提高也相应的将煤岩体的完整性、稳定性和整体强度提高了。

2.2锚杆给围岩施加压应力改善围岩的应力状态，一方面受拉区域抵消了部分拉应力，围岩抗拉能力获得增强；另一方面受剪区域由于压应力产生的摩擦力，促使围岩的抗剪能力得到增强。

2.3锚杆支护形成的次生承载层通过锚杆的作用与围岩的关键承载层相连在一起，利用深部围岩的承载能力，将承载受力面扩大到其他范围的岩体，使支护系统的整体稳定性得到提高。

2.4锚杆通过辅助构件“钢带”的辅助作用扩大了受力范围，使载荷获得均匀，两者联合形成支护系统使得整体的支护能力增强；对巷道表面提供支护，改善巷道顶、帮的应力状态，减少煤岩层弯曲引起的拉伸破坏。

3.煤巷锚杆支护技术存在的问题和主要原因

据笔者了解，煤巷锚杆支护在实际使用过程中主要存在以下问题：

3.1巷道支护效果差。其一，巷道变形大，断面不能满足生产要求。其二，发生冒顶、片帮。其三，支护体受力较小，随围岩一起移动。其四，支护体破坏、失效等。主要原因是对围岩地质条件及变化认识不清；支护设计不合理；支护材料质量不合格；施工质量不满足设计要求；矿压监测不及时、不到位，不能及时发现、处理问题。

3.2锚杆及构件出现问题，发生杆体断裂、构件损坏等。主要原因一是锚杆与巷道表面不垂直，不形成理想拉伸；二是托板与调心球垫尺寸不合理、加工粗糙、配合性差、球垫起不到调心作用或球垫卡住螺纹，施加很大侧向力引起螺纹受极大弯曲应力导致锚杆尾部断裂；三是锚固分界面受力状态复杂，弯、剪应力大导致锚杆中部断裂；四是应力腐蚀；五是锚杆及辅助构件材料质量与加工问题；六是锚固剂问题，如：过期失效的锚固剂粘结力低达不到设计要求及其他力学指标（强度、弹模等）达不到要求。

3.3人为因素导致施工质量问题。如：三径不匹配的问题，表面上虽已安设锚杆，实际不起作用或作用很小，这样严重的施工质量问题极易引发冒顶、片帮事故。

4.解决问题的途径

4.1加强对支护地质条件的研究，优化设计方案，做到设计支护方案有的放矢，设计参数更加科学、合理、可靠。采用合理的锚固方式，改善锚杆受力状况，充分发挥锚杆的锚固作用。

4.2进一步改善杆体及其构件的材质，提高其性能。

4.3进一步改善杆体及其构件的加工质量，完善加工工艺，减少加工损伤，满足施工要求。

4.4加强矿压监测工作，完善监测措施，做到及时发现问题及时采取措施解决。

4.5加强施工质量管理工作，提高施工工艺性能，提高施工人员的施工技能和职业素养，确保施工质量稳定、可靠。

5.煤巷锚杆支护技术的改进与发展

经过多年来的不断研究与实践，煤巷锚杆支护成套装备与技术基本形成，在实际应用中解决了许多的的巷道支护难题，积累了许多经验，取得了较大的技术经济效益，为煤炭企业高效、安全的生产创造了良好的技术条件，其成效可观，锚杆支护技术已成为高产高效矿井必备的配套技术之一。为了进一步将这项技术推广使用，为煤炭产业带来更大的经济效益和社会效益，在以下几个方面还需要做进一步的工作：

5.1积极开展巷道围岩地质力学的测试工作

巷道围岩地质力学参数，包括地应力、围岩强度及结构是锚杆支护设计的重要基础参数，是锚杆支护设计科学、合理、可靠、安全、有效的前提条件，是锚杆支护必不可少的重要工作。煤矿企业应建立比较全面、系统的测试巷道围岩地质力学参数工作，为矿井生产建设提供有力的技术保障服务。

5.2加强煤巷锚杆支护设计方法的研究与推广工作

煤巷锚杆支护设计方法已从过去简单的经验法、计算法，发展到以数值计算、现场监测为基础的动态信息设计法。因煤矿技术基础比较薄弱，较多煤炭企业仍然以经验法进行相关设计工作为主，锚杆支护的科学性、合理性、安全性都难以得到保障。因此，应积极推广先进的设计方法，使工程技术人员能够掌握和运用该项技术，更好的为煤炭企业生产建设提供服务。

5.3加强支护材料标准化系列化管理工作

目前，市场供应的锚杆支护材料品种繁多，质量良莠不齐；不同层次的生产厂家也较多，产品质量悬殊较大。以上情况在一定程度上影响了锚杆支护的正常使用和安全保障。因此，有必要制定相应的锚杆材料系列标准，建立比较完善的质量保障体系，进行规范管理，确保矿井安全生产。

6.结语

锚杆支护已成为高产高效矿井必备的配套技术，有着广泛的应用前景，通过不断的研究和探索，不断的提高和完善，一定能发挥出最大的功效，为企业和社会创造效益。

参考文献

[1]张绪杰，王思文，郭杰凯等.凤凰山煤矿留小煤墙沿空掘巷及支护[J].陕西煤炭，2011（4）.

[2]黄飞.我国煤巷支护中锚杆技术的现状及发展趋势[J].科技创新导报，2010，19.