矿建工程巷道掘进锚杆支护的特点及支护效果研究

李俊伟

义络煤业生产科    河南省洛阳市宜阳县 471600

摘要：巷道掘进锚杆支护的作用表现在锚杆对巷道岩体具有很强的加固作用，表现在：一是控制锚固区围岩的离层、滑动、裂隙张开等扩容变形与破坏，使围岩处于受压状态，抑制围岩弯曲变形、拉伸与剪切破坏的出现，最大限度地保持锚固区围岩的完整性，减小锚固区围岩强度的降低，使围岩成为承载的主体。二是借助于锚杆的抗拉能力，对不稳固岩层发挥着悬吊作用；三是借助于锚杆的抗剪切能力，阻止围岩的进一步离层，防止岩层产生大的相对位移；四是借助于锚杆的支护作用形成有效的三向作用应力，有效改变围岩的受力状况，提高岩体的整体承载能力，起到锚杆与围岩共同承载的作用。

关键词：矿建工程；巷道掘进；锚杆支护；特点；支护效果

引言

随着我国煤炭工业的快速发展，矿建工程中掘进巷道锚杆支护技术也得到了快速的发展。其中，软弱顶板巷道支护技术作为矿建工程巷道掘进支护工艺的重点，近年来受到了采矿界和相关科研机构的广泛关注。因此，重视并完善矿建工程巷道掘进支护技术的应用，提升矿建工程的安全水平，已成为采矿界的一大发展趋势。

1锚杆支护技术的作用

锚杆支护是指在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式。用金属件、木件、聚合物件或其他材料制成杆体（柱），打入地表岩体或硐室周围岩体预先钻好的孔中，利用其头部、杆体的特殊构造和尾部托板(亦可不用)，或依赖于黏结作用将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果、组合梁效果、补强效果，以达到支护的目的目前，锚杆支护技术是煤矿巷道掘进作业工序中应用较为广泛的支护技术之一，具有支护强度高，劳动强度低，施工速度快，适用范围广，成本低、支护效果好、操作简便、使用灵活等显著特点。锚杆支护技术是煤矿巷道掘进中应用较为广泛的一种支护技术，该技术还可以降低煤矿企业的经营成本，进而增加企业的经济效益。煤矿企业在煤矿巷道掘进中采用锚杆支护技术时，会根据巷道围岩的实际情况，设计科学合理的锚杆间排距。另外，锚杆支护还加强了整体围岩的承载能力，还有效防止了巷道顶部岩层的垮落。近年来的煤矿均是在矿井深处进行采掘作业，矿井深处不仅地质条件复杂，还常常伴有矿山地质构造复杂多变的特点，这些均对巷道的围岩的支护都有着很大的影响。因此，在煤矿巷道掘进施工中，锚杆支护技术的应用在很大程度上提升了巷道的围岩的承载力，保证了施工作业人员的人身安全。

2锚杆支护技术应用的现状

随着我国煤炭生产规模的不断扩大，在锚杆支护技术广泛应用的同时，随之出现了以下几点常见的问题：①采掘装备机械化程度相对较低。我国的井工煤矿，多数都存在地质条件复杂多变的特点，这就导致在实际的采掘过程中会受到采掘设备和地质条件的影响。而在现阶段煤矿巷道掘进作业中，行之有效的掘进设备有悬臂式掘进机和手持式凿岩机，这两种掘进设备机械化水平都相对较低，施工过程中不仅会产生安全隐患，也会极大地影响煤矿巷道掘进的工作效率。②工作效率匹配度不高。由于煤矿企业在巷道掘进过程中，应用较为广泛的采掘设备是悬臂式掘进机，但在使用悬臂式掘进机时会对开挖工作产生影响，这种情况不仅在操作过程中有可能损伤巷道顶板，还极有可能降低煤矿掘进巷道支护工序的施工进度，并影响煤矿掘进巷道的支护质量。③配套技术不完善。锚杆支护技术一个较为重要的环节就是打眼环节。在打眼施工结束之后，应立即清理眼孔，此时因相关的配套设施和配套技术不够完善，压风管清理眼孔后在空气中会产生较多的岩尘，再加上矿井的通风风量不足，极易导致这些漂浮的岩尘在短时间内难以消散，对现场作业人员的健康造成一定的影响。

3锚杆支护设计方法及技术应用要点

3.1当前锚杆支护设计方法的不足

在现阶段实际工作中，较为常见的锚杆支护设计主要就是理论分析法和类比分析法，在实际工作中这两种方法还存在很多问题，这些问题主要体现在以下几个方面：首先，在巷道锚杆支护设计中，所采用的基础参数主要来自巷道周边相关点的平均值，根据实际情况设计的锚杆支护参数应用范围，这样就使得巷道和设计的锚杆支护参数出现不匹配的情况，例如，太高或者太低，不仅会导致一定程度的浪费，也会导致巷道产生局部冒顶。其次，在锚杆支护参数的设计中，因为参数的使用缺少相应的量化标准，这就使得锚杆支护参数缺乏相应的合理性。为此，就需要通过可靠的锚杆支护设计，以确保掘进巷道锚杆支护的可靠性。

3.2全线信息跟踪设计方法

这种设计方法是目前所有方法中应用较广且优点较多的方法之一，其实是信息技术和设计理念有效融合的一种产物。通常设计方法如下：一是要对相关地质信息数据做好全面分析，不是采用的平均值，而是对于这些数据分为最差条件和最佳条件。二是通过类比分析法确定巷道锚杆支护初始参数。三是和实测信息结合起来，对支护效果做好正确的评价。四是按照评价结果，通过计算机来对锚杆支护参数做出合理的设计，同时对部分支护参数进行调整。和之前使用的设计方法相比较，全线信息跟踪设计方法针对性更强，并且设计可靠性良好。除此之外，这种方法可以提升巷道顶板围岩的稳定性能，进而保证工程质量。

3.3测算支护参数

在锚杆支护应用中，需要对相关支护参数做好测量计算，从而为后期的支护提供便利的条件。在操作中，对巷道整体力学关系进行合理分析，按照巷道实际要求来对支护参数进行确定，保证锚杆支护效果，提升巷道整体的稳定性、安全性。

3.4设计锚杆支护方案

针对锚杆支护方案的设计工作，通常设计前需要对相应的地质参数和数据进行勘察分析，同时结合实际情况整理分析，保证设计方案科学合理。若是有条件，可以采用计算机相关软件进行模拟，从而保证掘进支护项目的有效顺利落实。

4锚杆支护技术的优化策略

4.1完善锚杆支护配套配件

通过调查发现，在巷道掘进支护施工中，一些矿建施工单位所采用的螺母在精度和质量方面不符合要求。在此基础上，就需要在施工中对于螺母进行更换，尽可能的采用锚杆专用螺母，以便在巷道支护施工中使锚杆的整体抗剪力增强。在锚杆支护技术的应用中，确保锚杆配套配件的标准化，使锚杆支护强度和使用要求相符合，使巷道掘进工作能够顺利实施。

4.2优化锚杆托板厚度

在巷道掘进施工中，锚杆托板所起的作用是非常的明显，它可以在一定程度上有效降低巷道掘进过程中所产生的变形，从而使锚杆支护的效果最大化的呈现。通常，在矿建工程中，为了避免出现冒顶，需要将锚杆托板的强度以及抗变形能力进行有效提升。矿用锚杆托盘四角应该保持平整，不可以出现四个角翘起的情况。选择形状的时候应该优先选择碟形的托盘并配上配套的球形垫。锚杆托盘钢材屈服强度应不小于235MPa,厚度应不小于8mm。

结束语

为实现矿井巷道的快速掘进，需要对掘进、支护、运输等工序进行科学合理的优化设计，使其相互间紧密衔接，降低劳动强度，提高工作效率，实现矿井采掘的高产高效。在煤矿施工中，制约矿井巷道快速掘进的因素有煤矿地质情况、掘进设备、施工工艺、施工队伍素质及其管理、支护技术等，其中锚杆支护的工作量占整个矿井巷道掘进工作量的50%以上，是影响掘进效率的关键因素。

参考文献

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