浅谈高强锚杆在深部煤矿巷道支护中的应用
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作者: 李勇强 台洪斌
摘 要：随着煤矿开采业的不断发展，煤矿开采的技术不断得到提高，开采的深度也越来越深，开采难度的增大在很大程度上就对现有的煤矿开采手段提出了更高的要求。为了适应当前深部煤矿开采的需要，保证深部煤矿巷道的稳定性，我们必须寻求新的开采措施和手段，提高煤矿开采水平及进度。
关键词：煤矿 高强锚杆 巷道支护 质量控制
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（b）-0085-01
煤矿开采进程的不断推进以及煤矿开采难度的不断增加使得原有的煤矿开采技术和经验已经无法适应目前的行业形势，勉强通过原有手段进行深部煤矿开采可能会造成深部巷道的稳定性受到影响[1]。纵然将锚杆的长度再延长也无法保证取得良好的支护效果。经过深入分析和研究，我们发现，高强锚杆在支护过程中能通过其强大的约束力取得较好的支护效果，提高深部煤矿巷道的支护质量。本文通过对高强锚杆的应用原理进行分析，将其与普通锚杆做对比，总结了高强锚杆的特点和施工程序，并对整个高强锚杆支护过程的技术效果和经济效益进行了评估，供大家研究探讨。
1 高强锚杆支护作用原理探析
高强锚杆通过增加预应力，把深部煤矿巷道中的被动支护转变为主动支护，大大增加了锚杆的承载力，在深部巷道开挖完毕后围岩未发生或很少发生变形的状态下，通过钻、装、锚一系列施工技术，对高强锚杆进行大扭矩预应力安装，在短时间内提供支护，把载荷体迅速转换为承载体，有效加固深部巷道的顶板，促使深部煤矿巷道四周的几根锚杆相互间的岩体产生挤压作用从而构造出一个高强度的支护加固组合结构。高强锚杆的使用在加强锚固体自身强度的同时有效改变其力学参数和应力状态，在一定程度上可以防止锚固体发生严重变形，加强锚固周围区域岩体的稳定性。此外，锚固工作进行之前要尽量减少岩体的位移，保证围岩的稳定。在普通状况下，岩体发生的位移的减小可以增加其承受应力，而高强锚杆通过增加锚杆对围岩的约束力能够有效防止或减轻位移程度。
2 高强锚杆与一般锚杆的比较分析
随着煤矿开采技术的不断进步，高强锚杆和一般锚杆支护的安装质量都得到了一定程度提高，但是与普通锚杆相比，高强锚杆支护的安装手段及技术有很多新的特点。首先，高强锚杆支护具有较好的牢固性和稳定性，在进行支护时比较少出现松动的情况，普通锚杆在使用时很容易受到放炮震动的影响，而高强锚杆在支护过程中受其震动的影响则大大减弱[2]。其次，由于高强锚杆具有预应力强大的优点，这就有效地提高了锚杆对岩体的约束力度，在一定程度上防止围岩发生严重变形。另外，跟其他类型的锚杆相比，高强锚杆以其高预应力实现了明显降低支护密度的目的。再次，由于高强锚杆的安装在技术上的要求较高，必须要通过相应的机械设备才能完成安装，这就有效避免了人工安装可能会带来的不准确性和随意性，在一定程度上保证了支护安装的质量，为锚杆预应力的充足提供保障。最后，高强锚杆的杆体螺纹具有一定的特殊性，普通全螺纹钢锚杆上的螺纹方向是往右边方向旋的，而高强锚杆则与之相反，高强锚杆的左旋特点有利于实现锚杆的右旋安装，这就为锚固剂的搅拌工作提供了便利，有效提高了锚固段的密实性，保证显著的锚固效果。
3 高强锚杆在深部煤矿巷道的施工工艺研究
首先，在深部煤矿巷道的顶板处选择一个明确的单轨吊方向，确定锚杆的具体位置，打一个D30 mm，深度为（2200±30） mm的钻孔，在锚杆钻孔工作完成后，把3支锚固剂放置到孔中，以达到更好的锚固作用，3只锚固剂中两支为Z2360，剩下1只为K2335，锚固长度为1500 mm；对锚固剂进行搅拌工作，等待锚固剂彻底凝固；在锚杆打设完成后，把工字钢小梁套于两支锚杆上，注意其与顶板要保持70 mm的间距，接着上上垫板和螺母，预紧至设定好的位置；对工字钢小梁的间距进行控制，把误差限制在±50 mm范围内；如果巷道顶板出现明显不平衡现象，则应合理调整两根锚杆的位置，尽可能地保证两根锚杆露在外面的长度一致，从而为工字钢的安装提供便利；假如实在找不到良好的锚杆位置，则采取打锚索的手段开展锚杆悬吊工作；在锚杆安装过程中要尽量保证施工质量，如出现不合格锚杆，尤其是在搅拌工作中发现锚杆不符合标准，则应马上实行补打，不可以将补打工作推到下一班进行。
4 高强锚杆在深部煤矿巷道应用中的优势分析
首先，高强锚杆的应用可以大大提高巷道安全性。由于高强锚杆的支护形式是以全长锚固和及时支护为重点，这就有利于保持顶板岩层的完整，增加岩层的刚度，在短时间内对顶板早期离层现象实施控制，有效保障了巷道岩体的稳定性，减少巷道在服务时间内的维修频率。其次，高强锚杆的应用可以大幅度加快巷道挖掘进程。高强锚杆通过新型施工技术工艺有效解决了一般锚杆支护的工序繁多的问题，将顶板锚杆钻孔、树脂药卷的搅拌和锚杆的安装有效一体化，切实避免了过去采用掘进机进行煤矿切割带来的不良影响，同时减少了锚杆钻孔安装的不平衡情况。而且，高强锚杆支护还可以减少锚杆密度，进而减轻施工任务量，在先进的施工机械的协助下，促进了成卷速度的快速提高。最后，高强锚杆支护工艺可以显著提高经济效益。显而易见的，通过高强锚杆支护可能会使施工材料消耗量有所增长，但是高强锚杆的应用可以大大加速巷道挖掘进程，同时显著降低巷道维修的频率，而且还能大大增加深部煤矿巷道的安全程度，保证煤矿开采工作顺利开展，达到减少人力物力投入的目的，进而增加单位面积采煤面的产量，提高经济效益。
5 结语
现阶段，高强锚杆在深部煤矿巷道中的应用开始慢慢推广，高强锚杆支护在深部煤矿巷道煤矿开采中具有有效防止巷道围岩发生严重变形的作用，而且还可以加强锚固周围区域岩体的稳定性。在深部煤矿巷道中采用高强锚杆支护可以大大提高巷道在服务期间的安全程度，保证煤矿开采工作人员的人身安全和工作安全。高强锚杆安装和应用中采用的新技术和新工具在很大程度上促进了巷道挖掘的高速度，改变了过去锚杆安装工序繁复的弊端，有效减少施工工作量，进而给企业和单位节省了大量的人力物力，切实提高其经济效益。
参考文献
[1] 李金朋，何善义.经锚杆在煤矿巷道支护中的应用[J].硅谷，2012，10（5）：111-112.
[2] 康红普，王金华，林健，等.煤矿巷道锚杆支护应用实例分析[J].岩石力学与工程学报，2010，20（4）：345-346.
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