锚杆支护技术在煤矿巷道中的应用

来源:用户上传      作者: 田夫乾 张利民 邹晨涛 陈黎明

　　【摘 要】锚杆支护是我国煤矿巷道安全高效的最重要的支护方式之一，它深刻地改变了矿井的开拓部署与巷道布置方式，对我国高产高效矿井建设、煤炭产量与效益的大幅度提高及安全状况的改善起到不可替代的重要作用。本文首先介绍了锚杆支护的原理，其次阐述了锚杆支护技术和锚杆支护技术的发展，重点论述锚杆支护技术在煤矿巷道中的应用。锚杆支护技术的应用，显著提高了巷道支护效果，降低了巷道支护成本，减轻了工人劳动强度，改善了作业环境，保证了安全生产，为巷道快速掘进、采煤工作面的快速推进创造了良好条件。
　　【关键词】锚杆支护技术 煤矿 巷道 应用
　　中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009―914X（2013）35―482―01
　　0引言
　　近年来，锚杆支护技术在我国煤矿矿井中得到了广泛地应用，并在其应用过程中得到了较好的发展，这主要体现在理论与实践层次上。究其原因，主要为锚杆支护技术可以最大程度地保证巷道围岩的稳定性，从而可以保证井下生产工作的安全有效推进。因此，应加强对锚杆支护技术的研究，积极总结实际支护经验，以不断强化锚杆支护技术理论水平与实际应用。
　　1锚杆支护的理论
　　经过数十年的支护实践，煤矿科研人员以及工作人员已相继提出了不同的锚杆支护理论，这些理论随着时间的推进而不断完善，其中比较成熟的锚杆支护理论有以下三种：
　　1.1悬吊作用
　　该理论认为，当直接顶较薄，老顶处于较稳固的状态时，锚杆可以把下部不稳定的岩层悬吊在上部较为稳定的老顶上，此时，锚杆承担了下部不稳定岩层的一部分重量，从而实现巷道支护的目的。这一理论得到了业界的广泛认可，但随着工程实践的不断深入，可以发现，当上部岩层不稳固时，锚杆也可以达到支护的目的。
　　1.2锚杆的组合梁作用
　　这一理论可以弥补悬吊理论的不足，其适用条件为顶板是由很多较薄的岩层组成。其机理为在找不到稳固的悬吊基点时，锚杆可以拉应力的形式将这些较薄的岩层形成一个整体岩层，如此就形成了较为稳固的组合梁结构，从而实现了良好的支护效果。此外，锚杆还可以增大岩层的抗剪能力，可以很好地避免岩层错动现象。
　　1.3锚杆的减跨作用
　　实质上，可以将具有不稳定性能的顶板岩层看作为支撑在巷道两帮的组合梁，此时，在顶板岩层上安装锚杆，也就使得岩层中的指点增加了，因此，顶板的跨度得以减小，从而有效降低了顶板的弯曲应力以及挠度，最终实现了良好的支护效果。
　　2锚杆支护技术
　　2.1锚杆安装几何参数检测应符合以下规定：
　　（1）班组需要对安装几何参数进行检测验收。检测间距最多为15m，一次检测点数至少为3个。
　　（2）需要检测的几何参数主要有锚杆间距、锚杆外露长度等。
　　（3）确定安装角度时，可使用半圆仪对钻孔方位角进行测量。
　　（4）在处理锚杆外露长度检测故障时，可使用钢板尺进行测量，但要取一最大值。
　　2.2锚杆支护设计
　　在处理编制采区设计等相关工作时，必须有专门的锚杆支护设计篇章。以下这些内容应在设计中较好的体现出来，即为支护形式、间排距等。此外，在进行锚杆支护设计工作时，应严格按照相关资料以及现场实际条件，以确定合理的支护参数。在具体的巷道施工中，地质部门应大力勘查该处地质情况，如有问题，需要立即通知设计部门，设计部门也应及时调整设计方案。
　　在选择锚杆杆体时，应保证其具有高强度。此外，确定锚杆杆体的直径与长度应考虑以下两方面因素：一是巷道围岩稳定性分类情况；二是支护设计要求。
　　2.3锚杆施工管理
　　敲帮问顶后，才可以打锚杆眼以及安装锚杆。一般情况下，锚杆垂直于岩面，托梁、托板应与岩面紧密贴在一起。若托梁、托板难以与岩面贴紧时，锚杆的预紧力等就难以符合设计要求，因此，可以采取在附近打锚杆的措施。为安全起见，打锚杆时，应保证良好的支护条件。此外，还应根据作业规程来确定合理的支护长度等。
　　3锚杆支护技术的发展
　　3.1巷道支护的重要性
　　巷道支护是煤矿安全生产的重要保证，我国煤矿以井工开采为主，需要在井下开掘大量巷道，而且80%以上是煤巷、半煤岩巷，或为松软破碎围岩巷，或为遇水软化膨胀围岩巷。确保巷道的安全、快速掘进，确保巷道使用期间的畅通、与围岩稳定，确保巷道的支护与维护成本较低等，是建设安全高效矿井的一项重要工作，具有重要意义。
　　3.2巷道支护技术的发展
　　煤矿巷道支护经历了木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护的漫长过程。国内外的实践证明，锚杆支护是巷道经济、有效的支护形式。
　　3.3锚杆支护的优越性
　　3.3.1可显著提高巷道支护效果
　　（1）锚杆与岩体粘结在一起，提高了岩体的整体性。
　　（2）对不稳定岩层起着悬吊作用。由于预紧力的作用，形成压缩岩梁，阻止了层状岩体的离层作用，增大了岩层间的摩擦力，与锚杆本身的抗剪作用一起，阻止岩层间产生相对滑动，提高了岩层的承载能力（纳鞋底）。
　　（3）改变了巷道表面岩体的受力状态，由二向受力状态转化为三向受力状态，提高了岩体的承载力。
　　3.3.2变“被动支护”为“主动支护”
　　（1）棚式支护等待围岩变形、破碎后支撑，承载。锚杆支护利用锚固剂、杆体、托板及各种构件或喷层，给围岩一定的支护强度，与围岩共同组成支护体系，并且随围岩变形，支护力不断增加。
　　3.3.2减少巷道维修量
　　锚杆支护能及时加固围岩，减少围岩变形，防止顶板早期离层和片帮。
　　2.3.4简化工作面端头支护和超前支护
　　为采煤工作面的快速推进、产量与效益的提高创造良好条件。 　　3.3.5消除安全隐患
　　棚架与顶板煤层之间出现空隙，易造成煤自燃；大断面开切眼中安装、回撤棚架和工作面上下顺槽回撤支架时，易发生大面积冒落或伤亡事故。
　　3.3.6降低支护成本
　　采用锚杆支护，可以大量地节约钢材、木材等材料，降低支护成本，同时减少工人的劳动强度，减少辅助运输量。
　　4锚杆支护技术应用
　　4.1修复巷道
　　若采用整体混凝土支架进行巷道支护时，支架有时会形成裂缝，这主要是由采动影响所致。此时，为有效对出现裂缝的混凝土整体支架加以维护，可采用锚杆进行二次支护。同时井下巷道出现事故时，往往出现顶板垮落现象，而后形成一种平衡拱。如及时采用锚杆支护，并清理垮落岩石，可以快速修复巷道。
　　4.2防治巷道底臌
　　经过近十年的锚杆支护实践，得知锚杆可以有效避免巷道底鼓。锚梁一般与巷道相交但非正交，采用锚杆，使其与巷道底板紧密贴合。此外，为达到此目的，也能够采用金属锚杆或钢筋混凝土锚杆。当采用钢筋混凝土锚杆时，为在巷道底板开挖一个较大的洞孔，可以使用药壶爆破法。沿着巷道断面的方向，准备一定长度的钢绳，以作绳套使用，过一段时间，将其慢慢引入洞孔底部。为避免对巷道卧底产生影响，需要将钢丝绳置于底板特定的地方。大量的实践显示，锚杆支护对于巷道底鼓的控制具有非常好的效果，可以使底鼓发生率降低50%以上。
　　4.3加固水平间煤柱
　　当进行急倾斜煤层开采时，应采用锚杆对工作面煤柱加以支护。至于其桁架排列形式的选择要视煤层厚度而定，此外，靠近回风巷道的端头应采用木托梁支护。还应安装桁架式支架于超前工作面，其超前距离约为1.7m。这种支护技术已经变得日益成熟，可以为无人开采急倾斜煤层锚杆支护提供良好的借鉴，也可作为这一开采支护方法的理论研究基础。
　　5结论
　　总之，采用锚杆支护，可以极大地促进矿井的安全、高效生产工作。在煤矿巷道支护中应用锚杆支护技术，可以避免较大的劳动运输量以及支护工作强度，有利于加快巷道施工进度，从而给矿井生产带来较好的综合效益。随着实践的不断深入，锚杆支护技术日益成熟，并会在煤矿巷道支护方面得到更为广泛地应用，也会带来巨大的效益。
　　参考文献：
　　[1]侯朝炯，郭励生，勾攀峰.煤巷锚杆支护[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.
　　作者简介：
　　田夫乾（1983、09—），男，汉族，山东省邹城市人，大学，助理工程师，主管技术员，研究方向：掘进巷道支护
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-4988726.htm