煤矿井巷锚杆支护施工的认识及其实践

煤矿井巷锚杆支护施工的认识及其实践

程峰

程峰汾西矿业新阳煤业032306

摘要锚杆支护因其显著的经济性、高加固效果及其低劳动强度而得到煤矿行业的广泛推广和使用。本文通过从煤矿井巷锚杆支护的作用及其原理入手进行分析，并以此为基础分别介绍了锚杆支护的方式、种类，并重点就其施工及其实践过程中需要注意的相关问题进行了探讨。

关键词煤矿井巷锚杆支护施工问题

随着煤矿井巷支护技术的不断改革，锚杆支护技术得到了长足的发展和应用，并逐渐成为安全型煤矿生产不可或缺的核心技术，煤矿井巷锚杆支护技术不仅安全有效，而且快速经济，因而发展前景相当乐观。因此，有必要对煤矿井巷锚杆支护施工及其实践过程中的相关内容及注意事项进行分析，以推动锚杆支护技术的发展和应用。

1．锚杆支护的原理及其作用

通常而言，煤矿井巷锚杆支护主要是利用岩体中所设置的锚杆以及相关辅助构件带来的多种作用力，来改善岩体原有的应力状态，并有效提高岩体的强度及其变形模量等相关指标，进而达到控制岩体破坏及其变形的目的，最终实现应有的支护及加固作用。锚杆支护对岩体所产生的作用力主要有轴向及斜向作用力，以及其尾部所产生的托锚力等。锚杆所起到的作用主要通过受拉实现对围岩径向位移的限制作用，同时还实现了井巷周边附加抗力的增加，不仅达到了提高围岩内摩擦角的目的，还对围岩的径向移动起到了限制作用。因此，在锚杆支护的作用下，围岩的变形以及塑性区均会显著地减小。

2．常见的锚杆种类及其主要的锚固方式

通常而言，锚杆支护可根据其同相关辅助支护构件的组合方式的不同而分为如下几种类型：锚杆，锚杆和网组合，锚杆、网及预应力锚索组合，锚杆及喷射混凝土组合，锚杆、网、预应力锚索及喷射混凝土组合。一般来说，单使用锚杆支护只适用具有完整坚硬围岩的井巷。锚杆一般通过提供围岩支护力来实现岩体强度的提高，进而实现其支护加固的目的，所以，若井巷周边的两个锚杆间锚杆支护作用存在有松软围岩免压区域时，岩石会发生自由冒落的情况，这就导致锚杆支护压力区域内的岩石因缺乏支撑而出现松动的情况，进而导致锚杆发生失效。因此，正是为了弥补此缺陷而在锚杆的托板后加设网来进一步扩大锚杆作用的压力范围，及锚杆与网组合的形成。对于变形程度较大的围岩而言，仅仅靠网的刚度及强度无法满足其支护的要求，因此常会有“掉包”现象出现，因此，为了平衡各锚杆间存在的承载力，防止出现应力集中的情况，实现锚杆群体作用的发挥，就在锚杆基础上进行锚粱的加设，即锚网梁结构，此种结构能够适应多种复杂地质条件，支护效果可靠，但是成本相对较高，且施工过程相对复杂。对于永久井巷而言，仅仅通过锚杆的支护作用根本无法满足其要求，特别对于那些风化情况较为严重的围岩而言，必须通过喷射混凝土进行封闭，并将锚杆的外露部分进行连结，以形成连续的板壳式结构，确保锚杆的支护作用能够得到充分发挥，即锚喷及锚喷梁支护结构的形成，此两种组合结构更适用于年限长、围岩硬和容易出现自燃发火的煤矿井巷。

3．煤矿井巷锚杆支护施工应注意的相关问题分析

首先，锚杆及其相关配件必须满足设计文件的相关要求，且使用之前必须对其生产厂家进行安全证书、合格证及质量检验报告等进行检查，确保证书和报告的有效性，此外，还需要进行自检，确保原材料及其相关构件不存在质量问题，才可投入使用。

其次，沿着顶板进行掘进，并采用光面爆破的方式，尽量不对顶板造成破坏，并减少井巷煤体的震动，确保井巷顶板及其两帮的平整性，避免井巷周边出现应力集中的情况，以保证煤矿井巷的稳定性。进行断面的设计过程中，必须确保井巷的掘进断面足够大，并允许井巷具有一定程度的变形量。进行井巷的布置过程中，应当对留设的护巷煤柱宽度进行全面考虑，尽可能避免将井巷布置在压力集中区。

再次，应以煤矿井巷的特点为依据，进行合理支护参数及其形式的选择。对于支护形式而言，可选择的方式很多，如锚杆支护形式、锚网支护结构、锚喷支护结构、锚网喷支护结构等等多种形式。对于支护参数而言，最关键的是要对锚杆长度及排间距进行合理地确定，通常而言，锚杆的长度应超过煤岩松动圈0.2—0.4m之间，以更好地适应动压对井巷所带来的影响。对于破碎煤岩而言应尽量使用全长锚固锚杆进行支护，这样可以对锚杆周边的煤岩进行有效的固定。通常而言，对锚杆排间距进行选择时需以锚固力的大小、梁网的结构强度，以及掘进后煤矿井巷围岩的松散情况及其变形大小以依据，通常在0.6—0.8m之间。此外，锚杆应当要必要的托护结构，以形成一定程度的托锚力。对于注浆钢丝绳锚杆而言，由于其无托锚力，因而无法形成主动支护，也就无法用于煤巷的支护。

此外，由于煤矿井巷多数采用的都是平顶型断面，因而井巷的上下帮顶端都会受到剪应力的影响，所以，顶板的锚杆不能全都同顶板方向的布置相垂直，应当将靠进井巷两帮顶板的锚杆改变为向帮存在一定倾斜的布置，这样可确保锚固端能够大于两帮非有效的承载宽度，进而确保锚固端能够得到有效的支撑。若井巷的围岩存在弱面，尤其是在沿煤矿井巷走向的方向存在弱面的时候，应当采取特别加固措施来避免弱面处产生剪切力，进而导致事故的发生。

最后，进行施工时应根据施工流程进行，并对三径配合进行严格地控制，打完一个孔后应立刻进行锚杆的安装。进行锚杆的安装时应注意严格控制树脂的搅拌及其等待时间，按规范通常在搅拌15min后开始安装盘托，施工场温度应不超过5℃，托盘的安装时间可适当延长。

总之，只要煤井巷的围岩裸露就必须采用锚杆进行支护，并对螺母的扭矩进行严格地控制，这样方可有效对围岩的剪胀变形进行控制，防止支护强度发生衰减，从事实现围岩支护体系承载力的有效提高。

参考文献

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