淺議錨桿支護技術

刁先鋒

（山西辰城建設工程有限公司，山西太原 045000）

1 錨桿的分類

錨桿分類如下：

（1）木錨桿分為普通木錨桿、壓縮木錨桿；（2）倒楔式金屬錨桿；（3）管縫式錨桿；（4）樹脂錨桿；（5）快硬膨脹水泥錨桿；（6）錨索。

2 錨桿支護的優(yōu)越性

（1）支護優(yōu)越。其支護原理與現(xiàn)代巖石力學及圍巖控制理論相適應，其支護采用的是先行支護，即主動支護。錨桿經過施工后，能夠在圍巖深層進行加固，快速有力的形成一個整體承載結構，可充分運用圍巖本身的穩(wěn)定性，從而發(fā)揮圍巖的自承載能力，對巷道圍巖的安全穩(wěn)定起到積極作用。

（2）施工作業(yè)強度較低。錨桿支護和傳統(tǒng)架棚支護比較，錨桿支護有高效率的特點。錨桿支護作業(yè)需要的材料用量省、材料重量輕，巷道開挖時，很大程度上減輕了支護材料的運輸工作量，使得勞動強度有所降低，這為巷道快速掘進創(chuàng)造了有利條件。當工作面回采作業(yè)時，無需拆除支架，一方面可以減少作業(yè)量；另一方面間接的提高巷道的安全性。錨桿支護施工作業(yè)，工序簡單、勞動強度低，可以緊隨掘進層面，為提高掘進的進度提供了有力的保障。

（3）支護成本低。由于錨桿支護作業(yè)所需的支護材料用量省，能降直接低材料采購費用。其次，錨桿支護占用的空間小，不占巷道工作斷面，所以，巷道在開挖中，無需開挖大的巷道斷面，能減少開挖工作量，有效降低開挖成本。同時，巷道支護面積縮小，即降低了維修工作量，還可較少維護成本。

3 結構形式分類：

（1）單一錨桿+水泥托板；

（2）錨桿+網+水泥托板；

（3）錨桿+網+w型鋼板鋼帶；

（4）錨桿+網+鋼筋梁等形式。

根據(jù)巷道圍巖的性質合理選擇支護形式。通常在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類巖層情況良好的巷道，優(yōu)先選擇錨桿+網+水泥托板；伴隨巖層斷面多、巖層性質變化的Ⅳ、Ⅴ類圍巖巷道優(yōu)先采用錨桿+網+w型鋼板鋼帶、錨桿+網+鋼筋梁結構形式[1]。

4 錨桿支護的作用

4.1 懸吊作用

當巷道上方巖頂薄弱，而上方深層巖石牢固，這種情況可以使用錨桿把不穩(wěn)定的巖層懸吊在上方牢固巖層中，依靠錨桿承受薄弱巖層（軟巖、危巖等）的重量，從而使得巷道整體穩(wěn)定。而錨桿在此種情況下所起到的作用就是發(fā)揮錨桿的懸吊作用。事實表明，即便巷道上部不存在穩(wěn)固巖層，錨桿同樣可以發(fā)揮支護作用。比如：當巷道周邊全部是煤層時，將錨桿錨固在煤層深處，同樣可以滿足支護巷道的目的。

4.2 錨桿的組合梁作用

當巷道上方沒有穩(wěn)固巖層，而巷道頂部巖層呈層狀結構，此時錨桿的懸吊作用就不能完全滿足巷道支護需求。為解解決這一困難，在層狀巖層形成的巷道提出了組合梁理論。以適應多層次、厚度薄連續(xù)巖層的穩(wěn)固支護。作用機理是在無法提供穩(wěn)固巖層做懸吊支點時，充分發(fā)揮錨桿的預拉應力把層狀巖層拉緊予以組合，用以提高巖層的自承受能力。還可借助錨桿的抗剪應力，防止巖層的錯動，從而使得層狀巖層達到組合狀態(tài)，以提升巷道上方巖層的強度。錨桿發(fā)揮組合梁作用的穩(wěn)定性情況主要取決于錨桿自身的強度和拉應力，其次，還受巖層性質影響。

4.3 減跨作用

倘若把穩(wěn)定性能差的頂板巖層當做是支撐在巷道兩側的疊合梁，將懸吊的錨桿視作支點，而錨桿的支點作用使得頂板的跨度有所減少，從而使得巷道上方巖層的彎曲應力與撓度下降，以此達到頂板穩(wěn)定的目的。此理論即為錨桿的減跨理論。其理論的根源實際與源自錨桿的懸吊理論。

4.4 加固拱作用

當巷道巖層縱橫交錯、支離破碎，若及時準確的運用錨桿予以加固，可以有效提高巖層薄弱層面的抗剪應力，能夠在圍巖一定區(qū)域形成一個可維持自身穩(wěn)定，同時還能預防其上方巖層松動或變形的加固拱[2]，有效的保持了巷道的安全穩(wěn)定。

巷道支護選擇錨桿支護方式，能有效發(fā)揮錨桿的加固拱和懸吊優(yōu)勢，使得巷道上方形成一個組合梁（巖層、煤層、錨桿組合而成），可以迅速提高巷道上方巖層的抗彎強度，降低巖層滑動、剝離、跌落的概率，使得巷道穩(wěn)定性能增強。另外，選用錨桿支護可很好的保持圍巖的完整度、穩(wěn)定度，抑制巖層變形、位移和巖層斷裂、裂紋的不利發(fā)展，圍巖的自承能力得到發(fā)揮，有效改良巷道支護狀況。而且運用錨桿支護，替代木支護，既有效的保護了森林，又響應了國家提出的節(jié)能減排的號召。

5 錨桿支護需要注意的事項

開展錨桿支護技術，可以減少支護成本、降低支護作業(yè)的勞動強度，而且支護效果優(yōu)越。推廣錨桿支護還能夠使回采作業(yè)時，無需拆除支架，一方面可以減少作業(yè)量；另一方面間接的提高巷道的安全性。是回采工作面實現(xiàn)安全高效生產有利舉措。但在應用該技術時需要注意以下事項：

（1）錨桿根部必須與巖層貼合牢靠，緊密貼合，錨桿的預緊力必須充分，不然，加固拱和組合梁的效果難以發(fā)揮；

（2）當巷道斷面周圍是煤層結構時，要盡量保護巷道頂板和兩幫的平整度，盡可能不損壞頂板的完整度，減輕爆破根巷道兩幫造成過大的震動，保障巷道穩(wěn)定；

（3）再巷道頂板施加錨桿時，不得讓錨桿全部垂直于巷道頂部巖層，應該以放射狀布置，對于巖層裂隙要用注漿（如水泥注漿）飽滿，使錨桿錨固堅實；

（4）錨桿需要具備托錨力，否則，不能實現(xiàn)主動支護，比如：注漿鋼絲繩就不能實現(xiàn)主動支護，因此，不適用于煤層巷道支護；

（5）伴隨錨桿支護技術應用廣泛，錨桿的可回收利用應當予以重視，一組錨桿的費用雖然較低，但是倘若數(shù)量較多，也能帶來較大的經濟收益。

6 小結

大力推廣巷道支護技術的變革，有利于降低原煤產出成本，為煤礦企業(yè)帶來可觀的經濟效益。總而言之，礦井巷道支護需要依據(jù)巷道圍巖地質情況，結合礦井開采年限、開采步驟等因素，充分掌握錨桿的作用，選擇合理的支護方式，為安全生產做貢獻。

［1］楊建輝.基于巖體結構分析的煤巷錨桿支護技術［M］.北京：地質出版社，2009.

［2］袁和生.煤礦巷道錨桿支護技術［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1997.