矿建工程巷道掘进锚杆支护的特点及支护效果

矿建工程巷道掘进锚杆支护的特点及支护效果

张永亮

黑龙江龙煤矿山建设有限公司    黑龙江省鸡西市 158100

摘要：采矿巷道是煤炭资源地下开采的重要通道。如果巷道支护方案或支护方法不合理，巷道围岩变形难以控制，将严重影响煤炭企业的安全高效开采。在锚固技术中，锚杆与锚固中的围岩共同工作，两者统称为锚固体。在煤矿巷道中，合理布置锚杆可以使巷道顶板与锚杆共同作用，形成一个整体的承载结构，既能支撑外围岩，又能限制外围岩的变形，还可以承受来自自身重量以及因为变形而形成的压力，从而维持巷道的稳定。

关键词：矿建工程；巷道掘进；锚杆支护；特点；支护效果

引言

在煤矿生产中，为了实现煤矿巷道的快速开挖，需要对开挖过程中的各个环节进行优化，以提高效率。在巷道开挖中，锚杆支护起着非常重要的作用，锚杆支护是保障巷道安全的最重要环节。此外，随着锚杆支护安全性的提高，开挖速度也会加快。在上述研究的基础上，本文主要研究巷道掘进锚杆支护技术的特点及应用效果。同时简单介绍了锚杆支护技术的结构设计，为后期行业技术应用提供资料支持。

1.矿井巷道锚杆支护技术简述

在煤矿生产中，常用锚杆对巷道围岩进行支护，加固巷道系统结构，其中对巷道岩体保护最重要的因素是锚杆锚固区长度。由于锚固区长度不同，锚柱技术可分为端部锚固、全长锚固和延伸锚固三种类型。其中，长度最短的是端部锚杆，其锚固区长度可达到采矿钻孔长度的30%以上，长度最长的是全长型锚杆，其长度接近钻孔长度的90%，延伸型锚杆的长度介于上述两种类型的中间。端锚锚杆支护技术是通过杆体的预紧力来提高巷道的稳定性，即锚杆需要在杆体上施加预紧力，然后在巷道上产生拉力，再通过挤压巷道来减少巷道岩体的变形，最终达到提高围岩稳定性的目的。端部锚固锚固技术更适用于巷道完备的小煤矿，对锚固点的要求较高。全长锚固式锚杆支护的使用场合是在采矿岩体不产生变形时，并且在锚杆安装的初期使用，此时矿体岩体未与锚杆的锚固体产生摩擦，随着采矿工作的进行，采矿矿体会产生变形作用，导致矿体岩体与锚杆的锚固体之间产生摩擦，此时两者之间产生的剪切力会起作用，阻止岩体继续变形，起到锚杆支护的作用[1]。

2.矿建工程巷道掘进锚杆支护技术的特点

2.1锚杆支护技术的稳定性与安全性高

锚杆支护技术作为巷道开挖的一种支护技术，可以增强巷道的硬度，提高围岩的稳定性。通过对巷道周围岩体硬度的监测和分析，可以根据巷道周围岩体的硬度调整支护强度。围岩硬度越大，巷道内部的支护强度就越大，巷道也就越稳定，从而保证了矿山建设工程的稳定性和安全性。另一方面，根据锚杆支护技术的成熟度和稳定性，对锚杆支护技术的稳定性进行分析。锚杆支护技术已属于较为成熟的支护技术，在我国矿建工程中已得到广泛的应用，其工程效果已得到实际效果的直接展现。

2.2锚杆支护技术的机械化程度高

锚杆支护技术机械化水平高，巷道支护工作依托现代机械设备进行。由于传统的支护技术需要大量的人力，面临着安全不能保证、工作效率低、支护效果差等问题。因此，锚杆支护采用机械化设备完成工程施工，使巷道工程结构更加稳定。而减少人工的使用可以降低安全风险，减少人工成本的投入，提高工程施工的效率和质量。例如，传统的巷道支护使用人力，施工周期较长。与机械化支护相比，传统的巷道支护施工质量和效率远不如锚杆支护，大量的时间成本和人力成本投入使得传统支护方式逐渐退出矿建工程建设。

2.3锚杆支护技术的灵活性高

螺栓连接技术具有很强的灵活性。与传统支护技术不同，锚杆支护技术需要进一步控制复杂的施工环境和施工中的各种不确定因素。根据现场复杂的环境和监测数据，根据不同情况进行进一步的检测和精确计算，设计支护方案，从而调整相应的支护技术，具有较强的可调性和灵活性。这一特点可以减少单一支护方式带来的安全漏洞，全方位为巷道内部提供稳定安全的支护环境。优化矿建作业环境，提高矿产掘进作业的安全性能，推进矿产企业的发展与进步[2]。

2.4效率高

锚杆支护技术对材料的需求量相对较小。与脚手架支撑等传统方法相比，节省材料的优势显现出来，锚杆的施工工作可以更高效地完成，不需要过多的材料。此外，锚杆支护技术中使用的材料具有便携性的特点，更有利于运输和现场作业，从这个角度来看，也将提高施工效率。工作面回采时，未涉及到支架的拆除作业，减少工作量，保证施工安全。此外，锚杆支护结构简单，在现场管理得当时，能够与巷道掘进工作同步推进，施工效率明显提高。

2.5经济效益突出

锚杆支护技术的材料用量相对较少，因此可以降低材料成本，提高工程的经济效益。此外，锚杆支护的施工不会影响巷道的工作断面。由于这一特点，可以适度减少巷道断面，降低材料和人工成本。从长远发展来看，锚杆支护效果好，后期维护成本低。

3.锚杆支护结构设计

锚杆支护的目的是使煤矿巷道围岩变形，改善围岩应力状态。根据这一要求，在设计锚杆结构时，将锚杆本身与锚固区结合形成一个新的整体，并对承载结构进行改造，形成一个新的控制应力场。由于掘进巷道已处于卸压状态，故采用主动支护替代原有被动支护，尽可能恢复围岩原有应力场。在深部开采条件下，巷道围岩处于较大的初始应力场中，在结构和裂隙发育区域容易受到超高应力场的影响，尤其是剪切破坏。螺栓的断裂载荷随屈服强度和抗拉强度的增加而增大，即断裂载荷与屈服强度和抗拉强度呈线性关系。在相同的屈服、拉伸强度下，锚杆的拉断荷载随直径的增大而增大。由于开采压力对松动环的尺寸和形状影响很大，所以应按大松动环进行设计。大量试验表明，当岩体处于采动状态时，其松动圈的大小将是没有采动状态时的2~3倍，即在采动状态下，岩体的松动圈将由小松动圈转变为中松动圈，中松动圈转变为大松动圈。因此，在进行设计时，必须采用较大的松紧环

[3]。

4.应用效果分析

在此基础上，提出了一种新的巷道锚杆支护方法。为了验证该方法实际应用的可行性，以某采煤巷道为例，采用本文提出的锚杆支护方法进行支护。煤矿掘进工作面由梁、基、沟相交，属于剥蚀丘陵区。严格按照上述操作完成巷道锚杆支护后，对巷道位移进行监测。在巷道顶板和底板位置，根据距运输平巷入口200m、300m、400m、500m、600m的位置，分别设置测点。每个测点的编号依次为c# -01、c# -02、c# -03、c# -04、c# -05，并测量每个测点的位移。规定1~15d时间内每天测定一次；15~30d时间内，每2~3d测定一次；30d以上，每5~7d测定一次。根据得到的所有测定结果，计算在100d之后的平均位移量，随着与运输平巷口距离越来越远，巷道顶底板的实际平均位移量逐渐增加，但其始终小于煤矿掘进作业规定要求的位移量小于50mm的要求。因此，通过上述结果可以证明，应用本文提出的锚杆支护方式可以有效提高巷道结构稳定性，缩小巷道各结构位移，为煤矿掘进提供安全保障。

结束语

矿井巷道锚杆支护是煤矿安全开采的保障，是煤矿生产中不可缺少的工具。合理利用其性能，可以在保证安全的前提下，提高煤矿安全生产，改进开采技术，提高煤矿生产效率。本文结合锚杆支护技术的结构设计，分析了巷道锚杆支护技术的特点和应用效果，以及该技术在矿山建设工程巷道开挖工程中的应用。明确了锚杆支护技术的优点，它够满足提高掘进速度需求，够保证安全生产，不对巷道安全构成威胁。

参考文献：

[1]刘晓恒，王锴，江帅，等.煤矿掘进巷道锚杆支护方式的应用与分析[J].煤矿机电，2013（2）：56.

[2]邹家均，胡朋.浅谈锚杆支护技术在矿井巷道中的应用[J].科技创新导报，2011（26）：36.

[3]杨培忠.矿区在使用锚杆支护技术中存在的不足[J].技术与市场，2014（5）：87.