不同地質條件下的錨桿支護技術

【摘 要】影響巷道圍巖完整性和穩定性的主要因素有巷道圍巖強度、地應力、巷道斷面形狀和巷道斷面尺寸等。不同地質條件下錨桿支護技術主要包括：松軟圍巖巷道錨注加固；復合頂煤巷錨帶網加錨索聯合支護；綜放順槽采用錨桿錨索聯合支護；綜放面末采錨網支護。

【關鍵詞】巷道；頂板；圍巖；錨桿；支護

0 前言

錨桿支護通過錨入圍巖內部的錨桿，改變圍巖本身的力學狀態，在巷道周圍形成一個整體而又穩定的巖石帶，加固圍巖，保持圍巖的完整性和穩定性，控制圍巖變形、位移和裂隙的發展，充分發揮圍巖自身的支承作用，主動支護有效改善礦井的支護狀況。其具有施工簡便、效率高、成本低、速度快、支護效果好、應用普遍等特點，不但在巖石巷道可以應用，在煤層巷道也在逐步推廣應用。

1 普通錨桿支護適用地點應滿足的條件

（1）頂板完整，無偽頂或偽頂（復合層）較薄（1.0m以下）、直接頂以砂巖為主的巖巷。頂板不完整、裂隙較多，錨桿不能很好地護住頂板，很難達到預期支護效果。頂板復合層較厚，直接頂又不是以砂巖為主，采用錨桿支護的巷道到一定時問后將發生變化（離層）。

（2）巷道兩幫煤的節理不發育，不易片幫。如果煤質松軟、易片幫，錨桿支護強度達不到，易片幫也會使巷道成型差。

（3）巷道服務年限在10a以內、兩幫壓力不是很大的巷道。主要巷道或巷道服務年限在10a以上時，應噴漿進行封閉，防止巷道起皮脫落。隨著錨桿支護在井下巷道使用范圍的擴大，錨桿支護理論日趨完善，但在井下的具體應用中，由于地質條件的變化和礦山壓力的影響，支護效果存在很大差異。因此，根據不同地質條件選擇安全、可靠、經濟的支護形式十分重要。

2 巷道圍巖完整性和穩定性的主要因素

2.1 巷道圍巖強度

較軟弱的圍巖容易產生變形和破壞，巷道穩定性差，維護比較困難；圍巖強度增加，圍巖的承載能力及巷道圍巖穩定性均增加，巷道容易維護。這主要是圍巖自撐力能承擔部分或全部荷載。

2.2 地應力

（1）自重應力。原巖自重應力大小取決于巖石重度和埋藏深度。巷道距地表垂深增加，圍巖變形量增大，穩定性減弱，特別是圍巖強度較小時，巷道埋深對圍巖變形影響更為強烈。但圍巖強度較大時，巷道埋深的變化對圍巖變形影響不大。

（2）地質構造應于f。地質構造越發育，圍巖的完整性越差，裂隙越多，巷道圍巖的穩定性越差。

（3）采動集中應力。巷道距回采工作面所采的煤層越近，受采動影響越大，尤其是煤層巷道，巷道變形程度與開采煤層的厚度，直接頂、老頂的強度和厚度以及層位、結構，有密切關系。老頂來壓越劇烈，影響越大。巷道圍巖不僅受本身煤層超前壓力的影響，同時還受到鄰近工作面采動壓力的影響，形成壓力疊加，兩側采空的巷道受影響的程度大于一側采空的巷道；另外護巷煤柱寬度對巷道穩定性也有影響。

2.3 巷道斷面形狀與巷道斷面尺寸

不同斷面形狀的應力分布不同。可以改變巷道斷面形狀來改變圍巖應力分布狀況，如圓形，橢圓形較好，拱形次之，梯形、矩形較差。巷道的變形程度隨巷道寬度與高度的增加而增加。

3 不同地質條件下錨桿支護技術

3.1 松軟圍巖巷道錨注加固

長期以來，松軟圍巖巷道維護一直是煤礦生產建設中的難題。在松軟圍巖內布置巷道，圍巖變形大，穩定性差，維護困難，費用高，而且嚴重影響礦井的安全正常生產。傳統的錨桿支護已不適應高應力、大變形的松軟圍巖巷道。錨注加固是一種理想的改善軟弱圍巖承載性能的措施。錨注加固巷道圍巖是利用空心錨桿作注漿管（簡稱注漿錨桿），注漿錨桿前段是帶若干射漿孔的注漿段，后段是錨固段。松動和裂隙發育的圍巖經過錨桿注漿加固后，圍巖強度等力學性能得到提高和改善，使破裂結構的圍巖膠結成拱形連續體加固圈，同時注漿錨桿起到懸吊、擠壓、楔固、組合拱等作用，防止圍巖松動范圍進一步擴展，從而使巷道徑向應力減小到僅用較小支護阻力就能使圍巖長期處于穩定狀態。

3.2 復合頂煤巷錨帶網加錨索聯合支護

復合頂板支護的難度在于軟夾層（煤線、泥質）地質面的存在，導致上、下層面間的結合力低，普通錨桿的錨固范圍有限、承載能力也受限制，而且軟弱夾層本身的松動膨脹也會對下位巖層形成較大的垂直載荷（擠壓下位巖層），容易導致頂板垮落。在這類頂板的煤層內掘進巷道，必須采取補強措施，保證安全生產。

應用錨帶網加錨索聯合支護技術可以解決這一問題。“錨桿、鋼帶、金屬網可以發揮擠壓加固作用，促使錨固范圍內的巖石形成一定荷載的整體結構，維護錨桿長度范圍內的頂板，保持其整體性，一定程度上阻止上部圍巖松動與變形；錨索則錨固在上部穩定的巖體上，由錨索來承擔垮落范圍之內的巖層所受的垂直載荷，防止頂板離層。錨索長度一般進入穩定巖層lm，間距2m左右。

3.3 綜放順槽采用錨桿錨索聯合支護

由于綜放工作面兩順槽特定的圍巖條件，其頂板抗壓強度低，受壓后易冒落。即頂煤受到地應力（上覆巖層的自重應力，地質構造應力和采動引起的集中應力等）的影響時，容易離層，所以在錨桿支護的基礎上，加支1排錨索，使煤體加固帶懸吊于頂板巖石，防止離層冒落。錨索長度一般進入穩定巖層1～1.5m，間距4～5m。

3.4 綜放面末采錨網支護

綜放工作面設備幾何尺寸大、噸位重，撤除工藝復雜，要求的撤除空間較大，對撤除空間的支護要求較高。綜放面末采時可應用錨網支護工藝。

用錨網支護代替傳統支護（架棚支護）作為綜放面末采支護技術可行、經濟合理、安全可靠、便于快速施工。

4 結束語

以上介紹了幾種條件下錨桿支護技術。在具體的生產實際中應因地制宜，合理地選擇錨桿支護形式和結構，達到安全上可靠、經濟上合理、技術上可操作、生產效益高的效果。

【參考文獻】

[1]張先塵.巾國采煤學[M].北京：煤炭工業出版社.

[2]煤炭科學研究總院北京：采研究所.地下開采[M].北京：煤炭：I二業出版社，2003.

[責任編輯：劉帥]