淺議錨桿支護技術

刁先鋒

（山西辰城建設工程有限公司，山西太原 045000）

1 錨桿的分類

錨桿分類如下：

（1）木錨桿分為普通木錨桿、壓縮木錨桿；（2）倒楔式金屬錨桿；（3）管縫式錨桿；（4）樹脂錨桿；（5）快硬膨脹水泥錨桿；（6）錨索。

2 錨桿支護的優越性

（1）支護優越。其支護原理與現代巖石力學及圍巖控制理論相適應，其支護采用的是先行支護，即主動支護。錨桿經過施工后，能夠在圍巖深層進行加固，快速有力的形成一個整體承載結構，可充分運用圍巖本身的穩定性，從而發揮圍巖的自承載能力，對巷道圍巖的安全穩定起到積極作用。

（2）施工作業強度較低。錨桿支護和傳統架棚支護比較，錨桿支護有高效率的特點。錨桿支護作業需要的材料用量省、材料重量輕，巷道開挖時，很大程度上減輕了支護材料的運輸工作量，使得勞動強度有所降低，這為巷道快速掘進創造了有利條件。當工作面回采作業時，無需拆除支架，一方面可以減少作業量；另一方面間接的提高巷道的安全性。錨桿支護施工作業，工序簡單、勞動強度低，可以緊隨掘進層面，為提高掘進的進度提供了有力的保障。

（3）支護成本低。由于錨桿支護作業所需的支護材料用量省，能降直接低材料采購費用。其次，錨桿支護占用的空間小，不占巷道工作斷面，所以，巷道在開挖中，無需開挖大的巷道斷面，能減少開挖工作量，有效降低開挖成本。同時，巷道支護面積縮小，即降低了維修工作量，還可較少維護成本。

3 結構形式分類：

（1）單一錨桿+水泥托板；

（2）錨桿+網+水泥托板；

（3）錨桿+網+w型鋼板鋼帶；

（4）錨桿+網+鋼筋梁等形式。

根據巷道圍巖的性質合理選擇支護形式。通常在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類巖層情況良好的巷道，優先選擇錨桿+網+水泥托板；伴隨巖層斷面多、巖層性質變化的Ⅳ、Ⅴ類圍巖巷道優先采用錨桿+網+w型鋼板鋼帶、錨桿+網+鋼筋梁結構形式[1]。

4 錨桿支護的作用

4.1 懸吊作用

當巷道上方巖頂薄弱，而上方深層巖石牢固，這種情況可以使用錨桿把不穩定的巖層懸吊在上方牢固巖層中，依靠錨桿承受薄弱巖層（軟巖、危巖等）的重量，從而使得巷道整體穩定。而錨桿在此種情況下所起到的作用就是發揮錨桿的懸吊作用。事實表明，即便巷道上部不存在穩固巖層，錨桿同樣可以發揮支護作用。比如：當巷道周邊全部是煤層時，將錨桿錨固在煤層深處，同樣可以滿足支護巷道的目的。

4.2 錨桿的組合梁作用

當巷道上方沒有穩固巖層，而巷道頂部巖層呈層狀結構，此時錨桿的懸吊作用就不能完全滿足巷道支護需求。為解解決這一困難，在層狀巖層形成的巷道提出了組合梁理論。以適應多層次、厚度薄連續巖層的穩固支護。作用機理是在無法提供穩固巖層做懸吊支點時，充分發揮錨桿的預拉應力把層狀巖層拉緊予以組合，用以提高巖層的自承受能力。還可借助錨桿的抗剪應力，防止巖層的錯動，從而使得層狀巖層達到組合狀態，以提升巷道上方巖層的強度。錨桿發揮組合梁作用的穩定性情況主要取決于錨桿自身的強度和拉應力，其次，還受巖層性質影響。

4.3 減跨作用

倘若把穩定性能差的頂板巖層當做是支撐在巷道兩側的疊合梁，將懸吊的錨桿視作支點，而錨桿的支點作用使得頂板的跨度有所減少，從而使得巷道上方巖層的彎曲應力與撓度下降，以此達到頂板穩定的目的。此理論即為錨桿的減跨理論。其理論的根源實際與源自錨桿的懸吊理論。

4.4 加固拱作用

當巷道巖層縱橫交錯、支離破碎，若及時準確的運用錨桿予以加固，可以有效提高巖層薄弱層面的抗剪應力，能夠在圍巖一定區域形成一個可維持自身穩定，同時還能預防其上方巖層松動或變形的加固拱[2]，有效的保持了巷道的安全穩定。

巷道支護選擇錨桿支護方式，能有效發揮錨桿的加固拱和懸吊優勢，使得巷道上方形成一個組合梁（巖層、煤層、錨桿組合而成），可以迅速提高巷道上方巖層的抗彎強度，降低巖層滑動、剝離、跌落的概率，使得巷道穩定性能增強。另外，選用錨桿支護可很好的保持圍巖的完整度、穩定度，抑制巖層變形、位移和巖層斷裂、裂紋的不利發展，圍巖的自承能力得到發揮，有效改良巷道支護狀況。而且運用錨桿支護，替代木支護，既有效的保護了森林，又響應了國家提出的節能減排的號召。

5 錨桿支護需要注意的事項

開展錨桿支護技術，可以減少支護成本、降低支護作業的勞動強度，而且支護效果優越。推廣錨桿支護還能夠使回采作業時，無需拆除支架，一方面可以減少作業量；另一方面間接的提高巷道的安全性。是回采工作面實現安全高效生產有利舉措。但在應用該技術時需要注意以下事項：

（1）錨桿根部必須與巖層貼合牢靠，緊密貼合，錨桿的預緊力必須充分，不然，加固拱和組合梁的效果難以發揮；

（2）當巷道斷面周圍是煤層結構時，要盡量保護巷道頂板和兩幫的平整度，盡可能不損壞頂板的完整度，減輕爆破根巷道兩幫造成過大的震動，保障巷道穩定；

（3）再巷道頂板施加錨桿時，不得讓錨桿全部垂直于巷道頂部巖層，應該以放射狀布置，對于巖層裂隙要用注漿（如水泥注漿）飽滿，使錨桿錨固堅實；

（4）錨桿需要具備托錨力，否則，不能實現主動支護，比如：注漿鋼絲繩就不能實現主動支護，因此，不適用于煤層巷道支護；

（5）伴隨錨桿支護技術應用廣泛，錨桿的可回收利用應當予以重視，一組錨桿的費用雖然較低，但是倘若數量較多，也能帶來較大的經濟收益。

6 小結

大力推廣巷道支護技術的變革，有利于降低原煤產出成本，為煤礦企業帶來可觀的經濟效益。總而言之，礦井巷道支護需要依據巷道圍巖地質情況，結合礦井開采年限、開采步驟等因素，充分掌握錨桿的作用，選擇合理的支護方式，為安全生產做貢獻。

［1］楊建輝.基于巖體結構分析的煤巷錨桿支護技術［M］.北京：地質出版社，2009.

［2］袁和生.煤礦巷道錨桿支護技術［M］.北京：煤炭工業出版社，1997.