試析煤礦錨桿支護技術現狀與發展

吳建平

摘 要：分析了煤礦錨桿支護技術的作用及其特點，并在此基礎上以工程實例為依托，論述了錨桿支護技術在煤礦中的具體應用，以期為推動錨桿支護技術的應用和發展提供一定的幫助。

關鍵詞：錨桿支護；穩定性；煤礦；頂板支護

中圖分類號：TD353+.6 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.11.122

所謂“錨桿支護”，是指將錨桿作為主體的支護結構形式，它是一種主動的支護技術措施，具有結構簡單、便于施工、成本低和支護效果好等優點，被廣泛應用于國內各大煤礦中。相關調查統計數據結果顯示，在我國煤礦井下采掘作業中，巖巷的錨桿支護率在90%以上，煤巷的錨桿支護率則超過了80%.

1 錨桿支護的作用

1.1 懸吊作用

這一作用主要體現在直接頂較薄、老頂堅固的情況下，通過錨桿能夠將位于頂板下部不穩定的巖層懸吊在上部相對比較穩定的巖層上，并由錨桿承擔圍巖的全部重量，從而達到穩固巖巷的目的。

1.2 加固拱作用

煤礦井下拱頂巷道相對比較多，在此類巷道中，借助錨桿的軸向作用力可以在圍巖中形成一條拱形的壓縮帶，從而改變圍巖的應力狀態，即由單向或雙向受壓變為三向受壓。這樣，能夠有效增強其環向抗壓強度，壓縮帶不僅可以承受自重，還能承受來自于外部的荷載。

2 技術特點

2.1 效率高

由于錨桿支護使用的材料相對比較少，所以，減少了掘進時的支護材料運輸量，不但降低了作業人員的勞動強度，還提高了掘進效率。與架棚式支護技術相比，在采掘作業面回采時，錨桿支護省去了回撤支架的環節，大幅提高了作業的安全性。此外，錨桿施工比較簡單，它在井下巷道掘進中的應用有助于快速掘進支護機械化的實現。

2.2 效果好

錨桿支護是以圍巖控制理論為基礎發展起來的一項技術措施，其歸屬于主動支護的范疇。在巖巷中安裝錨桿后，可對圍巖起到加固作用，從而形成圍巖與支護相結合的承載體系，這樣便可以利用圍巖自身的穩定性控制巷道圍巖的變形。工程實踐表明，錨桿支護要比工字鋼支架的支護效果好很多。

3 具體應用

現階段，在國內大部分煤礦中，普遍采用的是矩形巷道。通常情況下，按照采煤的實際需要，回采巷道均以矩形斷面的形式布置。為了便于安裝采煤設備，一般會在采掘作業面上開切眼，由于采煤設備日趨大型化，所以，要求開切眼的斷面也越來越大。為了保證采掘過程中巷道的穩定性，需要對其進行有效的支護。

以工程實例為依托，簡要分析了錨桿支護技術在煤礦中的具體應用。某煤礦采用厚煤層一次采全高的方式開采，井下煤層的平均厚度約為3.95 m，其松軟、破碎，并且極個別區域的抗壓強度僅為8 MPa；巷道內的直接頂是由泥巖和砂質泥巖組成的，平均厚度約為4.95 m，節理裂隙發育較為明顯，并且含有一定的軟弱夾層。因為采掘作業面的煤炭產量比較大，再加上采煤設備的尺寸和功率也比較大，所以，要求開切眼的斷面也比較大。因為增加了巷道寬度，所以，支護難度也增大了，同時，巷道比較高，因此，無法使用單體支柱等方式強化支護結構。為了保證頂板的穩定性，經過技術經濟性比選后，決定采用錨桿支護技術控制頂板變形。

3.1 錨桿支護的設計要點

利用相關軟件進行了數值模擬計算后，確定開切眼采用組合式支護結構體系，即強力錨桿+錨索支護。頂板支護是該工程的重點，為了確保支護的效果和質量，必須做好錨桿的選型工作。經過綜合考慮后，決定采用左旋無縱筋鋼強力錨桿，其直徑為22 mm，長度為2.8 m，拉斷力≥300 kN，樹脂加長錨固；護頂采用“W”型鋼帶+金屬網的組合方式，其中，鋼帶寬280 mm，厚4 mm；錨桿的排距設計為1.0 m，單排設置9根錨桿，間距為1.0 m；錨索采用1×19的鋼絞線，直徑為22 mm，長度為9.3 m，每一排布設4根錨索，間距為2.0 m；托板采用高強度可調心托板，規格為300 mm×300 mm×16 mm。

3.2 施工注意事項

在錨桿支護施工前，應當準確標出錨桿孔位，避免鉆孔時出現偏差影響支護質量；在鉆孔的過程中，必須嚴格按照設計要求鉆孔；鉆孔完畢后，應進行質量檢測，確保孔深、孔徑等技術指標符合設計要求。上述工作完成后，便可安裝錨桿。在安裝托板前，應當對巖石面做鑿平處理，這樣可以使托板的受力更加均勻。

3.3 支護效果

采用該支護體系支護頂板后，頂板并未出現明顯的變形和離層現象，“W”型鋼帶繃得筆直，頂板的完整性和穩定性比較高，未出現被破壞的情況；采空區側幫和內側幫的變形量比較小。由此可見，采用強力錨桿錨桿+錨索的組合支護體系，不僅能有效控制頂板變形和離層情況，還會使頂板的受力向深遠處的圍巖中傳遞，從而進一步降低了煤幫的壓力，有利于保證煤幫穩定性。

4 結束語

綜上所述，在煤礦井下生產作業中，錨桿支護是確保巖巷穩定最有效的技術措施之一，它的合理應用不但能夠加快掘進速度，還能提高生產效率，為煤礦企業帶來巨大的經濟效益。在未來一段時期，應當重點加大對錨桿支護技術的研究力度，除了對現有技術的改進和完善外，還應開發一些新技術，為煤礦生產提供強有力的技術保障。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕