掘进工作面锚杆支护设计综述

郭建瑞,黄福顺,李　超（山西壶化集团爆破有限公司,山西　长治　047300）

掘进工作面锚杆支护设计综述

郭建瑞,黄福顺,李超
（山西壶化集团爆破有限公司,山西长治047300）

摘要：掘进工作面的锚杆支护设计对于巷道安全掘进施工意义重大，支护质量的好坏直接影响整个矿井的生产安全。本文主要对掘进工作面锚杆支护设计及支护质量的控制措施等进行了阐述，对实际工作中的掘进工作面支护工作具有一定的参考意义。

关键词：掘进工作面；锚杆支护；支护设计

1　巷道支护

巷道开挖以后具有一定的自稳能力，但是自稳时间较短，强度较弱，形变较大不足以保证我们对其服务年限的要求，以及矿井安全生产，必须加以支护稳固。巷道支护是采用能满足安全生产的支护方法，提升开挖巷道的安全性、稳定性，保证矿井巷道的通畅，通过科学合理的优化设计，简易施工操作，减少施工支护成本，达到支护的目的。近些年，伴随着科学新思想新材料的发展，不断推动井工矿井巷道支护工艺创新，针对我国煤矿巷道支护工艺，大致经历了架棚支护、支设金属梁支护、以及目前广为应用的锚杆支护三个阶段。而架棚支护和支设金属梁支护在我国目前矿井已不足以保证矿井安全生产需要，基本更新淘汰。实际掘进施工作业中，一些巷道多位于应力集中、构造运动等复杂环境区域，对支护要求高，相对支护作业难度大，巷道极易发生形变，严重威胁矿井正常生产，合理选用锚杆组合支护，对于掘进安全施工及降低巷道维护工作量有重大意义。

1.1锚杆支护

锚杆支护是一种加固围岩支护方式，在材料消耗方面多使用聚合材料、木件以及金属制物，制作成坚固的杆柱，然后牢牢地打进相应的钻孔里面，利用杆体的支撑或者托盘螺母整固与黏结作用，产生补强效果或者悬吊效果，达到支护的目的，当前在我国，锚杆支护多用于煤矿、水利、地铁、隧道等大型工程中，经过多年的摸索实践，锚杆支护理论已基本成熟，从单一的锚杆支护到锚杆组合支护，到后来的锚网支护、锚网喷支护以及与锚索的相结合，满足了我国地下工程开挖的需要。

1.2锚杆支护原理

巷道开掘以后，巷道围岩收到开挖影响，应力场再次分布，在矿山压力作用下，顶板及两帮会相应出现微小的下沉及鼓起等矿山压力显现。及时采取锚杆支护，可有效控制顶板上覆岩层的弯曲、变形、离层、滑移等破坏。而单根锚杆支护作用效果是有限的，作用范围小，锚固区围岩矿山压力显现控制力弱，必须通过托盘、钢带和金属网等组合构件将锚杆支护形成锚杆支护系统。同时为了保证在锚杆支护系统作用下锚固区形成刚度较大的再生承载结构，有效阻止锚固区围岩以外岩层的离层变形，改善受扰动的岩体应力分布状态，组合锚杆支护系统刚度和强度应具有特殊要求，特别是锚杆预应力具有决定性意义。及时的安设锚杆，并施加较大的锚杆预应力，锚固区范围内产生较大的岩体刚度，从而岩层间离层和弯曲变形等有害形变较小，最终岩层的完整性和整体性得到稳固。为了保证锚杆支护施工的及时高效，应尽可能采取一次支护就可以控制围岩变形和破坏的支护目的，避免耗资、费时、费力的二次支护，同时减小了巷道维护工作。

2　锚杆支护设计

锚杆支护设计对于矿井巷道安全掘进施工具有重大意义，巷道锚杆支护施工质量决定着巷道开挖的成败，支护质量的直接影响到矿井生产安全，支护设计是否经济合理涉及到矿井基建预算等问题。特别在高应力条件下，巷道围岩承受较大的压力，积聚较大的能量，支护相对难度较大，普通支护设计，锚杆强行进行支护不足以解决问题达到支护目的。进行支护施工作业，就要把复杂的系统型问题转型为单一型问题，即在原有的支护技术上针对高应力大变形采取对应措施，开放和发散研究观念，改善施工工艺，应用最顶尖的支护技术及最新的支护材料，加强对巷道的稳固，不断优化设计方案。

支护设计通长采用现场实测法，巷道在开掘工作完成以后，一定要根据顶板及两帮的岩石性质，手扰动情况，确定松动圈范围，合理选择锚杆和锚索，锚杆与锚索的间排距必须根据情况随时调整，支护设计根据实测情况做相应改善，以保证安全生产。针对于一些服务年限较短的巷道硐室，以及所处位置地质条件较为简单，可在安全前提下采用临时支护。

3　支护施工

掘进施工过程中巷道开挖以后，钻取锚杆孔时要注意敲帮问顶，及时清理活动矸石，保证相对安全的前提下方可进行锚杆钻眼，活动矸石清理工作要认真仔细负责，期间若存有潜在不安全因素，必须制定采取安全支护措施，保证支护施工安全。

选用锚杆时，型号规格与安装角度要严格执行支护设计要求标准，所用锚杆只可采用已做过拉力试验的锚杆，保证锚杆本身的强度。施工中在锚杆锚固以后喷射混凝土，要做好混凝土强度、厚度的检测工作，保证混凝土抗压强度与抗震性能满足支护设计要求。采用水泥砂浆作为锚固剂的锚杆，支护施工成本低廉，其锚固力也较小，选用时要特殊注意，支护施工要确保孔眼清洁以及砂浆灌入质量。

锚喷支护巷道以及锚网喷支护，施工过程及以后应定时巡回检修，严把质量工作，不符合设计要求必须重新施工。

综上所述，巷道是一个煤矿的经脉，巷道掘进工作决定着煤矿的正常运转，科学的支护，既可以满足国家对能源的需求，又可以通过支护设计使得巷道安全稳定，达到支护目的，使得地下资源得到顺利开发和挖掘。现场施工人员在实际操作中，要善于总结经验，采用更优的支护方法，提升工作效率，消除危险因素，节约支护成本，杜绝事故的发生为安全生产提供优质的服务，使劳动生产在国家及人民生命财产安全的前提下顺利进行。

参考文献：

[1]康红普,王金华,高富强.掘进工作面围岩应力分布特征及其与支护的关系[J].煤炭学报,2009(12).

[2]高翔.岩巷锚杆支护的力学分析及改进措施[J].西山科技,2002.

[3]刘衍杰,王延彬.煤巷锚杆支护工艺推广问题与建议[J].中国煤炭工业,2007(03).