試析煤礦錨桿支護技術現(xiàn)狀與發(fā)展

吳建平

摘 要：分析了煤礦錨桿支護技術的作用及其特點，并在此基礎上以工程實例為依托，論述了錨桿支護技術在煤礦中的具體應用，以期為推動錨桿支護技術的應用和發(fā)展提供一定的幫助。

關鍵詞：錨桿支護；穩(wěn)定性；煤礦；頂板支護

中圖分類號：TD353+.6 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.11.122

所謂“錨桿支護”，是指將錨桿作為主體的支護結構形式，它是一種主動的支護技術措施，具有結構簡單、便于施工、成本低和支護效果好等優(yōu)點，被廣泛應用于國內各大煤礦中。相關調查統(tǒng)計數(shù)據(jù)結果顯示，在我國煤礦井下采掘作業(yè)中，巖巷的錨桿支護率在90%以上，煤巷的錨桿支護率則超過了80%.

1 錨桿支護的作用

1.1 懸吊作用

這一作用主要體現(xiàn)在直接頂較薄、老頂堅固的情況下，通過錨桿能夠將位于頂板下部不穩(wěn)定的巖層懸吊在上部相對比較穩(wěn)定的巖層上，并由錨桿承擔圍巖的全部重量，從而達到穩(wěn)固巖巷的目的。

1.2 加固拱作用

煤礦井下拱頂巷道相對比較多，在此類巷道中，借助錨桿的軸向作用力可以在圍巖中形成一條拱形的壓縮帶，從而改變圍巖的應力狀態(tài)，即由單向或雙向受壓變?yōu)槿蚴軌?。這樣，能夠有效增強其環(huán)向抗壓強度，壓縮帶不僅可以承受自重，還能承受來自于外部的荷載。

2 技術特點

2.1 效率高

由于錨桿支護使用的材料相對比較少，所以，減少了掘進時的支護材料運輸量，不但降低了作業(yè)人員的勞動強度，還提高了掘進效率。與架棚式支護技術相比，在采掘作業(yè)面回采時，錨桿支護省去了回撤支架的環(huán)節(jié)，大幅提高了作業(yè)的安全性。此外，錨桿施工比較簡單，它在井下巷道掘進中的應用有助于快速掘進支護機械化的實現(xiàn)。

2.2 效果好

錨桿支護是以圍巖控制理論為基礎發(fā)展起來的一項技術措施，其歸屬于主動支護的范疇。在巖巷中安裝錨桿后，可對圍巖起到加固作用，從而形成圍巖與支護相結合的承載體系，這樣便可以利用圍巖自身的穩(wěn)定性控制巷道圍巖的變形。工程實踐表明，錨桿支護要比工字鋼支架的支護效果好很多。

3 具體應用

現(xiàn)階段，在國內大部分煤礦中，普遍采用的是矩形巷道。通常情況下，按照采煤的實際需要，回采巷道均以矩形斷面的形式布置。為了便于安裝采煤設備，一般會在采掘作業(yè)面上開切眼，由于采煤設備日趨大型化，所以，要求開切眼的斷面也越來越大。為了保證采掘過程中巷道的穩(wěn)定性，需要對其進行有效的支護。

以工程實例為依托，簡要分析了錨桿支護技術在煤礦中的具體應用。某煤礦采用厚煤層一次采全高的方式開采，井下煤層的平均厚度約為3.95 m，其松軟、破碎，并且極個別區(qū)域的抗壓強度僅為8 MPa；巷道內的直接頂是由泥巖和砂質泥巖組成的，平均厚度約為4.95 m，節(jié)理裂隙發(fā)育較為明顯，并且含有一定的軟弱夾層。因為采掘作業(yè)面的煤炭產(chǎn)量比較大，再加上采煤設備的尺寸和功率也比較大，所以，要求開切眼的斷面也比較大。因為增加了巷道寬度，所以，支護難度也增大了，同時，巷道比較高，因此，無法使用單體支柱等方式強化支護結構。為了保證頂板的穩(wěn)定性，經(jīng)過技術經(jīng)濟性比選后，決定采用錨桿支護技術控制頂板變形。

3.1 錨桿支護的設計要點

利用相關軟件進行了數(shù)值模擬計算后，確定開切眼采用組合式支護結構體系，即強力錨桿+錨索支護。頂板支護是該工程的重點，為了確保支護的效果和質量，必須做好錨桿的選型工作。經(jīng)過綜合考慮后，決定采用左旋無縱筋鋼強力錨桿，其直徑為22 mm，長度為2.8 m，拉斷力≥300 kN，樹脂加長錨固；護頂采用“W”型鋼帶+金屬網(wǎng)的組合方式，其中，鋼帶寬280 mm，厚4 mm；錨桿的排距設計為1.0 m，單排設置9根錨桿，間距為1.0 m；錨索采用1×19的鋼絞線，直徑為22 mm，長度為9.3 m，每一排布設4根錨索，間距為2.0 m；托板采用高強度可調心托板，規(guī)格為300 mm×300 mm×16 mm。

3.2 施工注意事項

在錨桿支護施工前，應當準確標出錨桿孔位，避免鉆孔時出現(xiàn)偏差影響支護質量；在鉆孔的過程中，必須嚴格按照設計要求鉆孔；鉆孔完畢后，應進行質量檢測，確保孔深、孔徑等技術指標符合設計要求。上述工作完成后，便可安裝錨桿。在安裝托板前，應當對巖石面做鑿平處理，這樣可以使托板的受力更加均勻。

3.3 支護效果

采用該支護體系支護頂板后，頂板并未出現(xiàn)明顯的變形和離層現(xiàn)象，“W”型鋼帶繃得筆直，頂板的完整性和穩(wěn)定性比較高，未出現(xiàn)被破壞的情況；采空區(qū)側幫和內側幫的變形量比較小。由此可見，采用強力錨桿錨桿+錨索的組合支護體系，不僅能有效控制頂板變形和離層情況，還會使頂板的受力向深遠處的圍巖中傳遞，從而進一步降低了煤幫的壓力，有利于保證煤幫穩(wěn)定性。

4 結束語

綜上所述，在煤礦井下生產(chǎn)作業(yè)中，錨桿支護是確保巖巷穩(wěn)定最有效的技術措施之一，它的合理應用不但能夠加快掘進速度，還能提高生產(chǎn)效率，為煤礦企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。在未來一段時期，應當重點加大對錨桿支護技術的研究力度，除了對現(xiàn)有技術的改進和完善外，還應開發(fā)一些新技術，為煤礦生產(chǎn)提供強有力的技術保障。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕