矿建工程巷道掘进锚杆支护技术

刘,涛

陕西煤业化工建设（集团）有限公司煤矿运营服务分公司  陕西 榆林 719300

摘要：近年来，我国对矿产资源的需求不断增加，矿建工程建设越来越多。为实现巷道的快速掘进，本文首先分析锚杆支护理论，其次探讨提升矿井巷道掘进速度的锚杆支护技术，以期为矿建工程相关工作人员提供建设思路。

关键词：矿建工程；巷道掘进；锚杆支护技术

引言

随着我国工业化发展进程的不断加深，各行业对矿产资源的需求量也逐渐增加。因此，需要对矿建工程进行进一步的拓展与优化，从而为我国的工业化建设提供充足且优质的矿产资源，推进工业化水平的提高与发展。在矿建工程中，巷道支护技术作为一种较为新型的技术，能够保障矿产资源开采的稳定性。在此基础上，提高矿产开采的效率和质量，为矿建工程的稳定性发展提供了发展空间。

1锚杆支护理论

传统锚杆支护通常应用到组合梁、加固拱、悬吊等相关装置,在提高稳定性、保证支护效果方面有突出的作用,但也存在局限性。针对复杂度较高的巷道,为了更为合理地开展支护工作,采用到预应力、强力支护理论,其考虑的内容具有全面性,于巷道围岩变形而言,则主要体现在两个方面,一是结构面滑动、新裂缝产生等,即各类形式的不连续变形;二是峰值强度前的塑性变形、锚固变形等,统一将此类形式归为连续变形。具体至巷道施工中,结构面的强度偏低,开挖有扰动作用,此时先显现出不连续变形,而后再出现某些形式的连续变形。作为一套可行性较高的巷道支护方式,其需要具备提高支护系统稳定性的能力,例如保证初期支护的刚度和强度,也需要加强对围岩的控制,以免出现不连续变形,此外,支护系统的延伸率也需满足要求。针对深部以及条件更为复杂的巷道,较为合适的是采取“先刚后柔、先抗后让”的方法,在此前提下,有效保证围岩的稳定性和完整性,避免强度降低、局部破碎的问题。预应力锚杆是巷道支护中的关键装置,其在控制锚固区围岩滑动、抑制裂纹的产生等方面均有突出的作用,通过预应力锚杆的合理设置,使围岩保持受压状态,由此规避围岩拉伸、破坏等各类问题。锚固区内需构成预应力承载结构,要求此类结构有较大的刚度,并有效优化围岩深部的应力分布状态。在整个巷道的支护施工中,锚杆预应力的扩散是关键内容,会直接对支护效果造成显著的影响。因此,在巷道支护设计中,需要保证预应力的有效扩散。若仅设置锚杆,虽然其能够产生预应力作用但相对有限,对此可联合应用到托板、钢带等构件,通过配套设施的作用,扩大预应力的作用范围,使其延伸至更远的围岩中。在煤矿井巷道支护施工中,尤为关键的是巷道表面的支护,即便该部分仅受到较小的支护力,也将有效维持围岩的稳定性。因此,在巷道预应力支护系统中,除了设置合适规格的预应力锚杆外,还需要联合应用锚杆托板、钢带等相关配套构件。预应力锚杆支护系统有临界支护刚度,在实际应用中,若构件提供的支护刚度低于该值,将威胁到围岩的稳定性,虽然短期内无异常状况,但随着时间的延长,将显现出失稳、变形问题。若支护系统有足够的刚度,此时受力条件得到优化,围岩变形现象被有效控制,即便随着时间的延长,巷道也依然可以维持稳定状态。从影响机制的角度来看,支护刚度受多项因素的影响,其中锚杆预应力起到主导作用,根据此关系,需要充分考虑到锚杆临界预应力值。若能够保证锚杆预应力的合理性,将有效控制围岩变形。锚杆支护虽然会对连续变形带来影响,但程度相对微弱,此时对支护系统的要求是其必须有足够的延伸率,在此前提下,可以更为有效地释放围岩的连续变形,以保证围岩形态的合理性。针对深部及复杂度较高的巷道,较为合适的支护方法应当是联合应用高预应力、强力锚杆,提前做好规划,尽量一次支护到位,充分发挥出其在控制围岩变形方面的作用。

2提升矿井巷道掘进速度的锚杆支护技术

2.1帮部锚杆

巷道帮部位置所使用的锚杆与上述顶板完全一致，安装操作过程也一致。帮部与顶部所不同的是使用固定剂的数量是顶部的一半。帮部锚杆安装时要保证所有锚杆都与岩体呈现垂直关系。

2.2加强矿建范围内的地质勘查

在进行锚杆支护施工前，需要对周边岩体以及地质进行勘查。锚杆是通过将岩体与地质结构进行连接固定来实现支护作用的，所以需要对地质结构以及强度进行勘查，然后进行方案设计施工，才能够最大程度上保障锚杆支护的稳定性和安全性。在进行锚杆施工前，需要明确周围岩层的形态分布，是否存在断层、是否是易坠落岩层、岩层的抗剪力以及荷载力，都需要提前考虑进锚杆支护的施工方案中去。只有充分掌握了矿建范围内的地质情况，才能够设计出科学合理的锚杆支护方案，确保巷道稳定安全。

2.3锚网喷支护原理

组合拱组成要素及其作用。金属网：在锚网喷支护技术中，金属网通过向松动圈围岩施加均布载荷，有效抵抗巷道围岩整体变形，同时可防止岩块冒落等现象的发生。混凝土喷层：对金属网等结构进行混凝土喷层后，协同金属网等一起防止岩块冒落，防止其风化，同时对支护构件，尤其是金属网进行防腐蚀保护，提升金属网的使用寿命。锚杆：锚杆通过主动支护作用向围岩施加径向载荷，防止围岩变形。在锚杆对巷道围岩施加径向约束作用下，在杆体首尾间形成一段锥形压力区，在合理的间排距条件下，锥形压力区相互重叠，在众多锚杆作用下，在巷道围岩支护区域形成连续的压缩拱，即组合拱。锚杆通过施加径向应力约束，提高松动圈围岩内岩快间的摩擦力，避免岩块滑动甚至冒落，即锚杆径向约束提高了浅部松散围岩体的粘聚力C的值，提高了松动圈围岩强度。锚杆通过组合拱压力对支护区域围岩进行挤压，进一步改善围岩应力状态。

2.4有效控制锚杆扭矩力

现阶段,部分煤矿矿井的深度达到千米级,在如此大深度的开采环境中,对巷道围岩的稳定性提出更高的要求,巷道围岩更易出现离层现象。为此,在巷道支护施工中,需要加强对锚杆扭矩力的有效控制,建立稳定可靠的支护结构,使其能够抵御离层所带来的冲击力和应力,以免出现围岩断裂现象。通常,扭矩超400N·m时,摩擦力(存在于螺母和螺纹间)虽然会对锚杆的预应力造成影响,但程度相对轻微,因此在大深度矿井锚杆施工中,需要尽可能保证锚杆扭矩的合理性,该值通常以300～400N·m为宜。

2.5临时和棚式支护技术的应用

临时支护技术具有低成本、高灵活性的优点。由于临时支护技术主要采用木质锚杆，该材料的成本较低，但木质的锚杆容易着火或者受潮，导致木质材料的性能降低。由于在地下开采煤矿，潮湿的环境是无法改变的，因此为了保障顺利展开煤矿生产，应尽量少应用临时支护技术，选用其他的支护技术提高掘进工作的安全性。棚式支护技术主要应用金属材质的支护工作，提升支护的强度，由于原料为金属，其可收缩性和负载性能差，因此在巷道掘进过程中也尽量减少应用该技术。

结语

综上所述，为确保矿建工程的发展，需要进一步优化巷道支护工程的建设，只有保障安全才能够推进工程发展与进步。针对于锚杆支护，虽其具有较大的优势特点，但在现阶段的发展中，仍存在有些许问题亟待解决，所以要加大力度优化锚杆支护的技术和相关管理措施，使其进一步完善，保障矿建工程的顺利进行。

参考文献

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