淺談煤礦掘進巷道錨桿支護方式的應用

張建新ZHANG Jian-xin

（神華寧夏煤業集團石槽村煤礦，銀川750000）

0 引言

在煤礦生產的過程中，首先要選擇適合的支護方式，才能順利實行接下來的開采工作，若得不到有效的巷道掘進支護技術的支持，則難以保證煤礦開采的順利實施，因此，巷道掘進支護技術是保證煤礦安全、穩定開采的前提。在實際的煤礦巷道掘進中，從實際的煤礦地質情況出發，選擇最佳的巷道掘進支護技術、支護方法、施工工藝，是煤礦生產首要思考的問題。煤礦掘進巷道支護技術由最傳統的木支護到砌碹支護，再到型鋼支護，直至發展為現在的錨桿支護，與傳統的支護技術相比，錨桿支護不僅易于獲得理想的支護效果，同時此種支護方法具有操作方便、快速、安全、造價經濟等優點，為掘進人員減輕了不少工作負擔，煤礦生產效率與質量也能得到保證。錨桿支護技術在煤礦生產中得到大量運用，現階段已成為煤礦企業開采重要的技術之一。

1 煤礦掘進巷道支護技術的發展情況

二十世紀五十年代以來，我國錨桿支護技術逐漸得到發展與應用，據相關研究數據表明，我國平均每年大、中型煤礦巷道掘進長度超過一億米。隨著時代與科技的飛速發展，我國煤礦掘進巷道支護技術越來越完善，相關的研究理論也相對豐富，支護技術的發展歷經木支護、砌碹支護、型鋼支護、錨桿支護，按照支護形式可分為兩個階段，其一為單體錨桿群支護階段，另一階段為組合錨桿支護階段。在一九五六年錨桿支護技術在國內得到應用，此時處于單體錨桿群支護階段，國內尚未形成完善的錨桿支護理論，根據最早的懸吊理論、楔形剪切理論，錨桿支護材料包括水泥沙漿、鋼絲繩、木錨桿等，各錨桿間無托板也無桿體聯系，錨桿只能起到懸吊作用，不能對圍巖產生保護作用，屬于一種被動承載。直到二十世紀七十年代，錨桿支護理論逐漸豐富，根據組合支撐梁理論、組合支撐拱理論，發展為組合錨桿支護階段，許多煤礦巷道圍巖巖性較軟，出現許多大斷面巷道，原有的單體錨桿群支護已不再適用此種復雜地質，因此，在巷道支護中組合錨桿得到應用，組合錨桿包括樹脂藥卷鋼筋錨桿、水泥藥卷鋼筋錨桿、金屬錨桿等，當遇到圍巖比較破碎的情況，可加設金屬網，當動壓嚴重的巷道支護中可加設鋼帶、鋼架，保證圍巖穩定性。錨桿除了懸吊作用以外，還可實現組合拱、組合梁作用，進一步提高其承載力顯著增強，經大量的研究證實，組合錨桿相較于單體錨桿，巷道支護效果更佳。

我國煤礦掘進巷道開采規模逐漸擴大，掘進深度也越來越深，對支護技術的要求也隨著提高，通過合理的錨桿支護方式，輔以快速掘進機，有助于提高掘進速度與效率，為煤礦企業創造更大的經濟價值，與此同時錨桿支護技術也得到大力發展。錨桿支護技術是新形勢下煤礦巷道發展的必然結果，錨桿支護屬于一種新型的支護工藝，錨桿支護發展初期，主要的類型包括端部錨固樹脂類錨桿、機械類錨固錨桿、鋼絲繩砂漿錨桿、管縫式錨桿等，但在早期錨桿支護技術的支護效果不太理想，支護強度較低，一旦在復雜地質環境下使用，則難以發揮效用，隨著錨桿支護技術研究力度的不斷加大，錨桿支護技術應用范圍越來越廣。

2 基于不同的錨桿支護作用分析

現階段煤礦掘進巷道支護方式大多以組合錨桿支護為主，根據實際的煤礦巷道情況，采取合適的巷道支護方式，形成不同的組合錨桿支護方式，基于不同的錨桿支護方式，對其作用進行分析。

2.1 懸吊式錨桿支護 早期的錨桿支護主要以懸吊為主，根據不同的圍巖情況，懸吊式錨桿支護存在許多不合理的地方，當圍巖周邊細碎巖石較多，本身圍巖就存在一定的問題，在此基礎上懸吊錨桿，不僅難以保證錨桿支護的穩定性，還會加重巷道圍巖層的跨落，進一步破壞圍巖整體結構。

2.2 組合梁錨桿支護 由于巷道圍巖屬于一種巖性結構，分為多層次的巖石層，巖層表現為多種多樣。采用組合梁錨桿支護，將多層圍巖錨固起來，用于加強圍巖承載力，當巖層過于破碎，可以憑借巖石層間的相互摩擦、擠壓，也可促進圍巖穩定，難以表現此種支護方式的效用。

2.3 組合拱錨桿支護 組合拱錨桿支護相較于組合梁錨桿支護，當巖層過于破碎，可以憑借間自身獲得圍巖的穩定，組合拱錨桿支護也可發揮效用，例如一些大斷面巷道、拱型巷道中，采用組合拱錨桿支護，將多層破碎圍巖錨固起來，減少圍巖的跨落，依靠巖石層相互摩擦、擠壓，提高其拱形結構的承載能力，防止圍巖變形，促進圍巖的安全與穩定。

3 煤礦掘進巷道中錨桿支護的設計與施工要求

3.1 支護設計是巷道掘進的前提 在煤礦開采的準備前期，首先要對煤礦巷道情況進行分析，重點觀測其巷道斷面形狀、穩定性等，在掘進的過程中考慮到巖石巷道松動圈，當掘進開采時對巷道產生一定的受采動壓力，這時觀測圍巖松動圈的大小、形狀等有無發生改變，根據試驗結果，當受采動壓力改變圍巖松動圈的大小、形狀等超過原有大小、形狀的兩至三倍，那么在開采前后，巖石巷道松動圈必然會發生比較大的改變，逐漸擴大圍巖松動圈，在實際設計圍巖松動圈，應以大松動圈為準。

3.2 錨桿孔設計與施工的注意事項 在設計錨桿孔的時候，根據相關設計規定，對錨桿孔的間距進行合理調試，并做好標記，一般情況下，錨桿孔的間距不宜超過一百毫米，錨桿孔軸偏差不宜大于五度，錨桿孔深最好控制在錨桿長度以上，但不超過錨桿長度三十毫米，錨桿端部應推至孔底，其尾端暴露的長度不宜大于二十毫米。

3.3 錨桿支護施工應按照相關的施工規定 在煤礦巷道掘進中，應嚴格按照相關的施工規定與要求，根據實際的掘進情況出發，做到標準化、規范化、有序化施工。在施工的過程中，為了提高施工人員的安全生產意識，在巷道內設置安全文明施工警示牌，并將其懸掛在醒目的地方，對施工人員起到提醒與規范的作用。另外還需加強對施工作業的監管與檢查，保證任一施工階段的規范化。對一些圍巖支護情況比較復雜的巷道，應加強錨桿支護強度，采用加密錨桿、點柱、架棚、錨索錨固、全長錨固等方式，強化支護技術與質量。在實際煤礦巷道掘進支護中，不可使用永久支護的錨桿、鋼帶、錨索、金屬網起吊設備等，及時性、定期性對錨桿支護情況進行檢查，還需加強失效錨桿、支護頂板的檢查與修復。

4 結束語

綜上所述，隨著煤礦行業的發展，煤礦巷道掘進支護隨之得到發展，錨桿支護屬于巷道掘進支護方式下開創出的新工藝技術，現階段錨桿支護技術在煤礦生產中應用越來越廣泛，不論是支護方式、設計、施工要求等也逐漸成熟，為煤礦企業安全生產創造了條件，煤礦生產效率與質量均能得到提高。

[1]劉曉恒，王鍇，江帥等.煤礦掘進巷道錨桿支護方式的應用與分析[J].煤礦機電，2013（2）.

[2]劉建忠.錨桿支護技術在煤礦掘進巷道中的應用[J].科學之友，2013（12）.

[3]劉藝.山西某煤礦高應力軟巖巷道錨桿—錨索支護技術研究[D].昆明理工大學，2012.

[4]張欽祥.保德礦采動巷道圍巖分次控制方法及關鍵支護技術[D].中國礦業大學（北京），2013.

[5]彭余生.淺談煤礦綜放回采巷道錨桿支護技術的應用[J].中國科技信息，2012（15）.