分析煤矿掘进巷道锚杆支护方式的应用研究

2021-11-23张卫

商品与质量 2021年4期

张卫

山东东山新驿煤矿有限公司山东济宁 272100

1 锚杆支护技术在煤矿掘进巷道中的作用

1.1 悬吊作用

锚杆支护技术主要发挥的作用就是悬吊作用，为使掘进巷道更具有稳定性，施工人员可利用锚杆将层状围岩中稳定性较差的岩层悬吊起来，并起到明显的支护作用。但这一支护方式也存在一定的局限性，若围岩岩层自身的稳定性未达到支护的要求，则这种支护方式反而容易对巷道的稳定性起到不良影响[1]。

1.2 组合梁作用

如果煤矿掘进巷道的围岩岩石层属于多层次的岩石结构，则施工人员可采用组合梁锚杆支护的方式，利用锚杆锚固搭建成岩石的板梁，使多层围岩的稳固性得以提升。因为锚杆的支撑性能较好，不易受剪力而损坏，故这一支护方式可以有效地避免围岩岩石层出现松动或错动。除此之外，这一锚杆支护方式可有效地提升顶板抗弯性能，使支护顶板地承载能力得到大幅的提升。况且，我国煤矿资源中，多数的煤系围岩都属于出层状，锚杆支护的形式对于出层状的煤系围岩具有较强的支护作用，故该项技术得到了广泛地应用。

2 巷道锚杆支护技术分析

2.1 悬臂掘进机巷道

例如，我国某一地区煤矿的悬臂掘进机巷道。该巷道高度为3至3．5 米、巷道宽度为4．2m，巷道顶板十分破碎主要是由矸石组成，主要为200mm 左右且成块状，0．9 至2．4m 是空顶距的允许距离。具有较大的侧帮压力，在和掘进工作面相距10m 之后出现变形严重。该巷道顶板形式如下图所示。出于确保锚固强度，应让巷道正帮与副帮采取相同的锚固形式，主要为“螺纹钢锚杆+钢筋骨架网+双钢筋”，还应采取回采正帮而且在真实回采前拆除锚杆。在进行锚固作业时应停止悬臂掘进机，采取掘进与锚固相替代的作业模式，该巷道的月平均进尺为300m 左右。

2.2 掘锚机

现阶段，我国大部分煤矿企业已经提高了应用锚杆技术的认知程度，而且累积了一定的支护经验，因此掘锚机支护与巷道掘进工作相整合，也是煤矿开采行业未来发展的选择趋势。掘进机构成的主要核心为锚杆钻车，将其应用在具体的煤矿开采作业过程中，一方面能够提高开采工作效率，另一方面还能为开采质量提供保障。所以，将锚杆支护技术应用于煤矿，应进一步引用预应力锚具然后与后张法相结合。现阶段，主要有以下两种锚具拥有较大的应用范围，分别是摩组锚具和机械锚具。对于机械锚具而言，其主要指的是机械和预应力钢材相结合进行加工，为锚碇工作提供必要的工作平台，这样在进行锚固作业之后发挥锚旋作用。通常情况下，该用具的应用环境有很多种，而且具备操作简便与吨位大等多种优势；至于摩组锚具则应用楔形锚具拧紧形成锚旋作用。在实际应用中该锚具的优势有很多，例如应力损失低、连接简便，而且在灌浆前以多次张扣与放松为依据，对预应力进行科学调整。总而言之，使用掘锚机进行掘进巷道支护，有利于提高巷道掘进工作水与效率[2]。

2.3 锚杆支护技术

锚杆支护技术在巷道掘进中应用十分常见，可最大限度的利用煤矿巷道原岩应力，使原岩应力与支护强度共同作用，减少支护成本的投入，从整体上提高煤矿单位的综合效益。借助于支护构件锚杆托板，通过使用锚固剂可以有效发挥锚杆支护技术的作用，可在锚杆中将螺母适当扭紧，使巷道表面能得到托板的紧压，实现围岩应力状态的调整，能够使围岩节理裂隙情况得到有效缓解。

3 巷道掘进支护技术具体应用分析

3.1 设计要求与施工要求

支护方面的设计属于准备阶段的工作任务，设计的准确性与否直接影响着锚杆支护的效果。在具体的设计中，工作人员应预先对煤矿掘进巷道的实际情况进行勘察，并根据其断面的形状分析其稳定性，同时要对巷道掘进期间岩石的松动情况予以调查，据此设计出合理的支护方案。如围岩松动圈的大小比原来的尺寸高出2-3倍，则说明该巷道的结构稳定性较差，已经出现了明显的松动，这时工作人员所采取的支护措施就要以大松动圈为支护的参考标准。施工人员要具备安全意识，在巷道内设置标准警示牌，规范工作人员的施工行为，现场的监理人员应积极落实监督管理工作，确保锚杆支护的合理运用，可利用架棚等方法加固锚杆的支护，并定期对锚杆与顶板进行检修，防止其他问题的出现[3]。

3.2 修复巷道

煤矿掘进巷道的支护工程中，若采用混凝土支架，那么巷道的采动压力就会增大，随之而来的裂缝问题就无可避免，施工人员应及时有效的修复裂缝，才能避免对后续的施工造成影响。如煤矿巷道的围岩岩层出现浮石的问题时，施工人员就可使用槽钢锚梁进行支护，防止岩石下落，或是改变锚杆的规格，以提升支护工程的效果。如X 煤矿企业在煤层支护工作中，为提升锚杆的强度，将原有的20×2400mm 锚杆换为22×2400mm 的锚杆，锚杆的拖板规格也相应加大，起到了良好的巷道修复作用。

3.3 防治巷道底鼓

锚杆支护的方法也可以对巷道底鼓起到有效的防治作用，施工者可在锚梁与巷道交叉处使用锚杆拉近掘进巷道地板，或是将沿底板掘进的方式更换为沿煤层顶板掘进的方式。以X 煤矿企业所遇到的煤层为例，若按沿煤层地板掘进的方式开采，则巷道上部会遗留约为1．5m 的顶煤，那么顶板的控制作用就会减弱，巷道中容易发生坠包的问题，企业将掘进方式改为沿煤层顶板掘进，巷道底部预留约为1．5m 的底煤，则鼓包问题得到了妥善地解决。