錨桿在煤礦巷道支護的應用

李向利

（同煤集團永定莊煤業公司掘進三隊,山西 大同 037003）

0 前言

錨桿支護技術是目前煤礦巷道施工中重點發展并應用的一項新技術，它具有眾多優勢可以彌補傳統支護技術的不足和局限性，使支護受力狀況可以得到極大的提高。

1 錨桿支護系統闡述

1.1 錨桿支護理論概述

錨桿支護理論不是單一的理論，是具有多個分支的系統理論，懸吊理論是其最先誕生的理論，它具有言簡意賅的操作特點，通過對巷道上部設置相應的穩定保護巖石層，下部設置小碎巖石層兩種結構來具體實施巷道支撐。然而懸吊理論卻具有明顯的局限性，它主要考慮的是錨桿抵抗拉伸動作的作用保護，對涉及的抗剪能力和材料體的強度系數考慮并不是足夠，存有需要改進的問題。而作為錨桿支護理論的另一個重要組成是組合體架梁理論，此理論最大的優勢是對錨桿在相應的巖石層運動的限制作用進行提升，使用方法是加大材料體之間的摩擦系數，非常適合巖石層按層狀分布的情況，當錨桿桿體抵抗剪力增加后會產生一定對各巖石層之間相互約束力的作用。構成錨桿支護理論另一個重要組成是加固承載理論，這項理論的最大優勢是對懸吊理論不足點進行加強，對承載結構形成相對穩定的架構，對巖石體形成相互之間力的協調和集中，避免上部作用力層的下壓造成的承載負擔，此理論是錨桿支護理論最優越的理論，考慮和應用的適應度最高[1]。

1.2 錨桿支護的應用前提因素

當單一錨桿體應用在煤礦巷道中對巖石巷道和相對結構完善并具有合理巖石維護結構的巷道具有加固優勢，而對非巖石巷道和結構不完整的圍巖巷道是起不到應有的作用，同時在相對硬度系數不高的圍巖中以及存有破碎密集的圍巖巷道內是不合適單一錨桿體應用和實施的，并且對煤礦中的巷道和巷道抗上層力的作用和各側力的相對擠壓作用是下降的，這些都是不適用錨桿支護應用煤礦巷道中的，需要對巷道結構和圍巖組成進行細致分析并參考結論考慮實施。

2 錨桿與錨索聯合支護分析

2.1 聯合支護結構分析

錨桿與錨索相互聯合支護通過相應的金屬架構網和鋼體連接以及工型鋼架體組合后應用在煤礦巷道不斷延伸施工中。通過對相應錨桿適宜參數的選取和支護結構的優化合理設置，可以提供低成本高質量并且結構優化合理和科學技術完備的煤礦巷道支護質量保障。把相應的錨桿和錨索聯合起組成一種不同于傳統被動受到力作用，而是主動提供力支撐結構的支護。通過相應圍巖結構的配合和對承載力的合理釋放到支護各處，并根據巷道圍巖具體情況的獨特性在運行相應的聯合保護配合及支架支撐機制原理。

2.2 錨桿與錨索相互聯合支護的可行性研究

獨立單一的錨桿與錨索在相互對巖體形成一個獨立的架構支撐體，如果單獨對錨桿和錨索的間接進行調整，則在群錨桿的綜合力作用支撐下形成不了應力的相應增加和力的轉移。在煤礦的巖圍外部巖石體內可以形成足夠的對壓力的承載支撐結構，對圍巖層完整情況的考慮和巖石相應構成要素的分析，包括硬度系數和巖石質地結構等狀況得出錨桿支撐體和相應的巷道支撐體結構的各單元質量等要素的考慮和綜合判定。因此，對錨桿和錨索可以進行架構上的統一判定，促使建立一種結構相對完整的支護結構。

煤礦巷道上部的壓力是最強的，因此巖層體的脆性和易被破壞性是支護結構需要注重的重點。支護結構需要在錨桿和錨索以及相應的金屬架構網體上進行最優化的合理配置和組合。動過對相應強度系數的判定得出頂部支護結構可以承載的壓力強度載荷度的大小，并得出科學合理的估算值，進而在錨桿架構上把相應的錨桿通過作用力的相對加強和分解在巖石體各部中，最后統一形成對煤礦巷道上部巖層壓力的分化和抗壓系數的提升。進而消除錨桿在受到不同力施加后承擔的結構，得出相應的支撐范圍敘述，并在巷道兩側考慮其抗壓強度的系數，保持整體的完整。對巖層體的厚度要進行測定，得出相應的錨桿和錨索配合支持的合理方式，對長錨索要形成加固的拱形設計，使得煤礦巷道最上部的巖體穩固系數提高[2]。

2.3 錨桿施工的步驟和過程的調控

首先，通過鉆具打出錨桿眼，把鋼架結構支護在已經升起的前探梁相應撐起結構內，并且用相應的工具把前探支護內的碎物清除，保證無雜物影響。并用半圓木等固定好，開始對相應錨桿打眼，一一往前遞進，并在打完后把前剛體架置于工作面內。隨后開始在相應對按等距離推進設置鋼架支護，一直到安裝結束。

其次開始安裝錨桿，在鉆好后的眼內安裝相應地錨桿，并清理浮煤碎屑。固定錨桿，通過鉆具對樹脂攪拌，時間控制在15秒到25秒之間。隨后在其凝固后取出鉆具，在15分內安裝托板，并擰緊螺絲，緊密貼好圍巖體，對頂板要特別注意。

并且，按照錨桿位置定好錨網支護位置，相互距離在10厘米左右，并保持錨桿的與煤層的垂直。與頂板的角度不要低于75度，螺紋外漏控制在30毫米到10毫米之間，對不符合要求的進行重新打補打。對煤礦巷道內按照100米間距對其進行錨桿拉力測試，并及時做記號，固定螺絲要用力矩扳檢查。對金屬鋼架網結構要控制在200毫米內，選擇鋼鐵網架逐一擰動，對各點要力道均勻，布置不可起凹凸，保持對圍巖設定垂直[2]。

最后，開始進行鋼架的支護結構進行安裝，鋼梁結構和支撐骨架要高于260毫米左右，并設定三個纜線卡環，對相應纜線位置進行固定。測量鋼體架構是否符合設定的標準，并開始對纜線安裝，當每一段時間施工結束后要開始逐一固定位置，要保持各鋼架體不能出現距離小于10米和傾斜情況發生。

3 結論

錨桿在煤礦巷道支護的實施應用中，錨桿支護施工要考慮到煤巖體相應的因素和狀況，通過對因素的分析可以更有效的推進錨桿巷道支護技術發展。

[1]李進朋,何善義.錨桿在煤礦巷道支護中的應用[J].硅谷,2012(05):154.

[2]王博楠.巷道圍巖錨桿支護作用的加固拱理論及應用研究[D].西安科技大學,2013.

[3]王琦.深部厚頂煤巷道圍巖破壞控制機理及新型支護系統對比研究[D].山東大學,2012.