试析煤矿锚杆支护技术现状与发展

吴建平

摘 要：分析了煤矿锚杆支护技术的作用及其特点，并在此基础上以工程实例为依托，论述了锚杆支护技术在煤矿中的具体应用，以期为推动锚杆支护技术的应用和发展提供一定的帮助。

关键词：锚杆支护；稳定性；煤矿；顶板支护

中图分类号：TD353+.6 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.11.122

所谓“锚杆支护”，是指将锚杆作为主体的支护结构形式，它是一种主动的支护技术措施，具有结构简单、便于施工、成本低和支护效果好等优点，被广泛应用于国内各大煤矿中。相关调查统计数据结果显示，在我国煤矿井下采掘作业中，岩巷的锚杆支护率在90%以上，煤巷的锚杆支护率则超过了80%.

1 锚杆支护的作用

1.1 悬吊作用

这一作用主要体现在直接顶较薄、老顶坚固的情况下，通过锚杆能够将位于顶板下部不稳定的岩层悬吊在上部相对比较稳定的岩层上，并由锚杆承担围岩的全部重量，从而达到稳固岩巷的目的。

1.2 加固拱作用

煤矿井下拱顶巷道相对比较多，在此类巷道中，借助锚杆的轴向作用力可以在围岩中形成一条拱形的压缩带，从而改变围岩的应力状态，即由单向或双向受压变为三向受压。这样，能够有效增强其环向抗压强度，压缩带不仅可以承受自重，还能承受来自于外部的荷载。

2 技术特点

2.1 效率高

由于锚杆支护使用的材料相对比较少，所以，减少了掘进时的支护材料运输量，不但降低了作业人员的劳动强度，还提高了掘进效率。与架棚式支护技术相比，在采掘作业面回采时，锚杆支护省去了回撤支架的环节，大幅提高了作业的安全性。此外，锚杆施工比较简单，它在井下巷道掘进中的应用有助于快速掘进支护机械化的实现。

2.2 效果好

锚杆支护是以围岩控制理论为基础发展起来的一项技术措施，其归属于主动支护的范畴。在岩巷中安装锚杆后，可对围岩起到加固作用，从而形成围岩与支护相结合的承载体系，这样便可以利用围岩自身的稳定性控制巷道围岩的变形。工程实践表明，锚杆支护要比工字钢支架的支护效果好很多。

3 具体应用

现阶段，在国内大部分煤矿中，普遍采用的是矩形巷道。通常情况下，按照采煤的实际需要，回采巷道均以矩形断面的形式布置。为了便于安装采煤设备，一般会在采掘作业面上开切眼，由于采煤设备日趋大型化，所以，要求开切眼的断面也越来越大。为了保证采掘过程中巷道的稳定性，需要对其进行有效的支护。

以工程实例为依托，简要分析了锚杆支护技术在煤矿中的具体应用。某煤矿采用厚煤层一次采全高的方式开采，井下煤层的平均厚度约为3.95 m，其松软、破碎，并且极个别区域的抗压强度仅为8 MPa；巷道内的直接顶是由泥岩和砂质泥岩组成的，平均厚度约为4.95 m，节理裂隙发育较为明显，并且含有一定的软弱夹层。因为采掘作业面的煤炭产量比较大，再加上采煤设备的尺寸和功率也比较大，所以，要求开切眼的断面也比较大。因为增加了巷道宽度，所以，支护难度也增大了，同时，巷道比较高，因此，无法使用单体支柱等方式强化支护结构。为了保证顶板的稳定性，经过技术经济性比选后，决定采用锚杆支护技术控制顶板变形。

3.1 锚杆支护的设计要点

利用相关软件进行了数值模拟计算后，确定开切眼采用组合式支护结构体系，即强力锚杆+锚索支护。顶板支护是该工程的重点，为了确保支护的效果和质量，必须做好锚杆的选型工作。经过综合考虑后，决定采用左旋无纵筋钢强力锚杆，其直径为22 mm，长度为2.8 m，拉断力≥300 kN，树脂加长锚固；护顶采用“W”型钢带+金属网的组合方式，其中，钢带宽280 mm，厚4 mm；锚杆的排距设计为1.0 m，单排设置9根锚杆，间距为1.0 m；锚索采用1×19的钢绞线，直径为22 mm，长度为9.3 m，每一排布设4根锚索，间距为2.0 m；托板采用高强度可调心托板，规格为300 mm×300 mm×16 mm。

3.2 施工注意事项

在锚杆支护施工前，应当准确标出锚杆孔位，避免钻孔时出现偏差影响支护质量；在钻孔的过程中，必须严格按照设计要求钻孔；钻孔完毕后，应进行质量检测，确保孔深、孔径等技术指标符合设计要求。上述工作完成后，便可安装锚杆。在安装托板前，应当对岩石面做凿平处理，这样可以使托板的受力更加均匀。

3.3 支护效果

采用该支护体系支护顶板后，顶板并未出现明显的变形和离层现象，“W”型钢带绷得笔直，顶板的完整性和稳定性比较高，未出现被破坏的情况；采空区侧帮和内侧帮的变形量比较小。由此可见，采用强力锚杆锚杆+锚索的组合支护体系，不仅能有效控制顶板变形和离层情况，还会使顶板的受力向深远处的围岩中传递，从而进一步降低了煤帮的压力，有利于保证煤帮稳定性。

4 结束语

综上所述，在煤矿井下生产作业中，锚杆支护是确保岩巷稳定最有效的技术措施之一，它的合理应用不但能够加快掘进速度，还能提高生产效率，为煤矿企业带来巨大的经济效益。在未来一段时期，应当重点加大对锚杆支护技术的研究力度，除了对现有技术的改进和完善外，还应开发一些新技术，为煤矿生产提供强有力的技术保障。

参考文献

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[2]贾颖绚，宋宏伟.土木工程中锚杆支护机理研究现状与展望[J].岩土工程界，2011（10）.

[3]庞立新，姚冬青.三软煤层大断面巷道锚网支护技术探索与实践[J].煤矿开采，2012（11）.

〔编辑：白洁〕