锚杆在煤矿巷道支护的应用

2014-12-24李向利

山东工业技术 2014年21期

关键词：钢架锚索锚杆

李向利

（同煤集团永定庄煤业公司掘进三队,山西大同 037003）

0 前言

锚杆支护技术是目前煤矿巷道施工中重点发展并应用的一项新技术，它具有众多优势可以弥补传统支护技术的不足和局限性，使支护受力状况可以得到极大的提高。

1 锚杆支护系统阐述

1.1 锚杆支护理论概述

锚杆支护理论不是单一的理论，是具有多个分支的系统理论，悬吊理论是其最先诞生的理论，它具有言简意赅的操作特点，通过对巷道上部设置相应的稳定保护岩石层，下部设置小碎岩石层两种结构来具体实施巷道支撑。然而悬吊理论却具有明显的局限性，它主要考虑的是锚杆抵抗拉伸动作的作用保护，对涉及的抗剪能力和材料体的强度系数考虑并不是足够，存有需要改进的问题。而作为锚杆支护理论的另一个重要组成是组合体架梁理论，此理论最大的优势是对锚杆在相应的岩石层运动的限制作用进行提升，使用方法是加大材料体之间的摩擦系数，非常适合岩石层按层状分布的情况，当锚杆杆体抵抗剪力增加后会产生一定对各岩石层之间相互约束力的作用。构成锚杆支护理论另一个重要组成是加固承载理论，这项理论的最大优势是对悬吊理论不足点进行加强，对承载结构形成相对稳定的架构，对岩石体形成相互之间力的协调和集中，避免上部作用力层的下压造成的承载负担，此理论是锚杆支护理论最优越的理论，考虑和应用的适应度最高[1]。

1.2 锚杆支护的应用前提因素

当单一锚杆体应用在煤矿巷道中对岩石巷道和相对结构完善并具有合理岩石维护结构的巷道具有加固优势，而对非岩石巷道和结构不完整的围岩巷道是起不到应有的作用，同时在相对硬度系数不高的围岩中以及存有破碎密集的围岩巷道内是不合适单一锚杆体应用和实施的，并且对煤矿中的巷道和巷道抗上层力的作用和各侧力的相对挤压作用是下降的，这些都是不适用锚杆支护应用煤矿巷道中的，需要对巷道结构和围岩组成进行细致分析并参考结论考虑实施。

2 锚杆与锚索联合支护分析

2.1 联合支护结构分析

锚杆与锚索相互联合支护通过相应的金属架构网和钢体连接以及工型钢架体组合后应用在煤矿巷道不断延伸施工中。通过对相应锚杆适宜参数的选取和支护结构的优化合理设置，可以提供低成本高质量并且结构优化合理和科学技术完备的煤矿巷道支护质量保障。把相应的锚杆和锚索联合起组成一种不同于传统被动受到力作用，而是主动提供力支撑结构的支护。通过相应围岩结构的配合和对承载力的合理释放到支护各处，并根据巷道围岩具体情况的独特性在运行相应的联合保护配合及支架支撑机制原理。

2.2 锚杆与锚索相互联合支护的可行性研究

独立单一的锚杆与锚索在相互对岩体形成一个独立的架构支撑体，如果单独对锚杆和锚索的间接进行调整，则在群锚杆的综合力作用支撑下形成不了应力的相应增加和力的转移。在煤矿的岩围外部岩石体内可以形成足够的对压力的承载支撑结构，对围岩层完整情况的考虑和岩石相应构成要素的分析，包括硬度系数和岩石质地结构等状况得出锚杆支撑体和相应的巷道支撑体结构的各单元质量等要素的考虑和综合判定。因此，对锚杆和锚索可以进行架构上的统一判定，促使建立一种结构相对完整的支护结构。

煤矿巷道上部的压力是最强的，因此岩层体的脆性和易被破坏性是支护结构需要注重的重点。支护结构需要在锚杆和锚索以及相应的金属架构网体上进行最优化的合理配置和组合。动过对相应强度系数的判定得出顶部支护结构可以承载的压力强度载荷度的大小，并得出科学合理的估算值，进而在锚杆架构上把相应的锚杆通过作用力的相对加强和分解在岩石体各部中，最后统一形成对煤矿巷道上部岩层压力的分化和抗压系数的提升。进而消除锚杆在受到不同力施加后承担的结构，得出相应的支撑范围叙述，并在巷道两侧考虑其抗压强度的系数，保持整体的完整。对岩层体的厚度要进行测定，得出相应的锚杆和锚索配合支持的合理方式，对长锚索要形成加固的拱形设计，使得煤矿巷道最上部的岩体稳固系数提高[2]。

2.3 锚杆施工的步骤和过程的调控

首先，通过钻具打出锚杆眼，把钢架结构支护在已经升起的前探梁相应撑起结构内，并且用相应的工具把前探支护内的碎物清除，保证无杂物影响。并用半圆木等固定好，开始对相应锚杆打眼，一一往前递进，并在打完后把前刚体架置于工作面内。随后开始在相应对按等距离推进设置钢架支护，一直到安装结束。

其次开始安装锚杆，在钻好后的眼内安装相应地锚杆，并清理浮煤碎屑。固定锚杆，通过钻具对树脂搅拌，时间控制在15秒到25秒之间。随后在其凝固后取出钻具，在15分内安装托板，并拧紧螺丝，紧密贴好围岩体，对顶板要特别注意。

并且，按照锚杆位置定好锚网支护位置，相互距离在10厘米左右，并保持锚杆的与煤层的垂直。与顶板的角度不要低于75度，螺纹外漏控制在30毫米到10毫米之间，对不符合要求的进行重新打补打。对煤矿巷道内按照100米间距对其进行锚杆拉力测试，并及时做记号，固定螺丝要用力矩扳检查。对金属钢架网结构要控制在200毫米内，选择钢铁网架逐一拧动，对各点要力道均匀，布置不可起凹凸，保持对围岩设定垂直[2]。

最后，开始进行钢架的支护结构进行安装，钢梁结构和支撑骨架要高于260毫米左右，并设定三个缆线卡环，对相应缆线位置进行固定。测量钢体架构是否符合设定的标准，并开始对缆线安装，当每一段时间施工结束后要开始逐一固定位置，要保持各钢架体不能出现距离小于10米和倾斜情况发生。