矿井煤巷锚杆支护技术浅探

巷道支护是煤炭开采、各类矿山、水利水电隧道及地下工程的一项关键技术，合理的巷道支护技术应既能确保地下工程的安全，又具有明显的技术经济效益。随着我国矿山开采深度和广度的不断发展，以及基本建设规模的不断扩大，对巷道支护技术提出更新、更高的要求。

煤矿巷道支护经历棚式支护到锚杆支护的过程。锚杆支护具有明显的优越性；可显著提高支护效果、降低成本、减轻工人劳动强度、改善作业环境、保证安全生产、有利于采煤工作面快速推进。

1. 煤巷锚杆支护的作用机理

煤巷锚杆支护技术的作用原理主要是利用锚杆与围岩之间的相互作用，为锚杆支护设计提供理论基础，其具体的作用机理主要表现在以下几点：

（1） 锚杆给不连续面提供轴向力与切向力，提高它的抗剪强度以及阻止它发生离层与滑动的现象 结构面的强度提高了，也就相应的将节理煤岩体的整体强度完整性与稳定性提高了 其中，这些不连续面主要包括节理层理裂隙等

（2） 锚杆给围岩施加压应力改善围岩的应力状态主要表现在： 一方面，受拉区域抵消了部分拉应力，围岩抗拉能力获得增强； 另一方面，受剪区域由于压应力产生的摩擦力，促使围岩的抗剪能力增强

（3） 锚杆通过钢带的作用扩大了了范围，从而载荷获得均匀，两者联合形成支护系统，最终使得整体的支护能力增强了

（4） 锚杆支护形成的次生承载层通过锚索的作用与围岩的关键承载层相连在一起，这样就可以充分的发挥深部围岩的承载能力，将承载受力面扩大到其他范围的岩体，从而支护系统的整体稳定性也就提高了锚索在这里起的作用是相连的作用。

（5）钢带可扩大锚杆作用范围，使载荷趋于均匀，共同形成组合支护系统，提高整体支护能力。对巷道表面提供支护，改善顶板应力状态，减少岩层弯曲引起的拉伸破坏。

（6）锚索的作用主要是将锚杆支护形成的次生承载层与围岩的关键承载层相连，充分调动深部围岩的承载能力，使更大范围内的岩体共同承载，提高支护系统的整体稳定性。

2. 我国的煤巷锚杆支护技术存在的问题及特点 2.1煤巷锚杆支护技术存在的问题

我国在锚杆支护技术的应用上，与发达国家相比还有很大的差距，这种差距的存在主要是由于我国在锚杆支护技术的应用上存在着很多的问题，这些问题主要体现在以下几方面

首先，我国的巷道围岩变形量普遍较大，而锚杆的锚固强度以及可允许的围岩变形量却较小，这种矛盾的存在直接影响了我国锚杆支护技术的应用

其次，我国在锚固剂的技术水平上也与国外的相比存在比较大的差距，还需要不断地进行研究和改进最后，我国的在进行锚杆的安装时，由于所要安装的密度大以及施工速度慢的原因，从而也影响了煤矿企业的生产和经济效益

2.2煤巷锚杆支护技术的特点

我国在使用锚杆支护技术方面虽然与西方国家存在着较大的差距，但是也有这自身的特点，这些特点主要有以下几方面：

首先，我国在借鉴国外先进经验的基础上，结合实际情况，在地应力实测的基础上做出按照先地应力学评估，后初始支护设计，再进行现场勘测，最后反馈信息以及将设计修正完善的动态设计方法 同时通过将边限元数值模拟现场监测反馈信息以及边界元的结合方法，在计算机的辅助下進行设计，可以使锚杆支护设计的参数更加的合理

其次，对围岩潜在的破坏失稳模式进行分析，主要是看围岩的岩性和巷道在位置构造及垂直应力的情况 在煤层顶底板的松软处遇到遇水膨胀的岩体时，可以使用高强度的锚梁网锚杆桁架及锚杆网加锚索进行联合支护； 在破碎顶板及松软煤体处，可以将全长锚固的大杆径和高强度组合锚杆结合使用，在树脂锚固剂的配合使用下，加上高强度的螺纹钢杆体，从而加固围岩和锚固

再次，我国在锚杆支护技术不断发展的同时产生了与之相适应的配套锚杆钻机和安装机具，大大地提高了安装效率

最后，进行巷道顶底板顶板下沉量及底膨量的在内的现场监测 在监测的同时，还要注意巷道顶板离层情况，注意加强支护，同时要求在安装锚杆的时候要注意煤帮和顶板的拉拔力控制在一定的范围内

3. 煤巷锚杆支护技术的发展方向

我国在发展锚杆支护的技术上任重而道远，要使我国的锚杆支护技术发展到一定的水平，就应当在技术上确定其所要发展和研究的方向

3.1锚杆监测技术的完善

在锚杆监测技术的完善上，主要是完善离层指示仪和非破坏性测定锚杆锚固力 完善完善离层指示仪，可以有效测定锚杆锚固范围内的离层情况和锚固范围外的离层情况，并对顶板可能出现的冒落危险进行及时的报警，从而避免顶板事故的发生

3.2锚杆机具的完善

锚杆机具中的钻杆钻机在目前的使用中存在着很多的问题在今后的发展中需要逐渐的将这些进行完善，这些问题主要表现在：

首先，配备的零部件质量不达标，使用中经常会损坏其次，钻头钎杆的质量也有待进一步的提高，使它们使用的时间加长，从而提升钻眼速度节约成本再次，打眼的角度还比较小，直接影响了井下的实际应用最后，搅拌药卷和拧螺母的工序在操作中是单独进行着的，严重影响了掘进的速度，这就要求在以后的发展中需要研究能够进行快速安装的系统

3.3加强地应力测量，提高锚杆支护的科学性

在进行锚杆支护的设计和使用的过程中，巷道围岩力学性质和地应力数据是最重要的资料，锚杆支护的设计和巷道布置应当以三维地应力大小及方向数据作为依据，同时在锚杆支护的设计时，也应当考虑巷道围岩塑性区的分布及变化，因为其会影响地应力的状况

3.4加强煤巷锚杆支护理论及设计方法的研究

由于煤巷塑性区分布具有不均匀性和变化性的特点，在发展锚杆支护技术的方向上，应当建立控制煤巷围岩塑性区的理论，同时建立保持围岩稳定的锚杆支护理论； 在设计上，相应的进行锚杆支护主要力学参数的设计和其他组合支护技术的设计。

4. 结语

目前，锚杆支护已成为高产高效矿井必备的配套技术，有着广泛的应用前景。但是煤巷锚杆支护技术还不能完全适应我国经济化建设的需要，其中还出现了许多问题和困难，因此，只有正确的认识煤巷锚杆支护技术，并将其不断完善，发挥煤巷锚杆支护技术的最大功效，才能为高效、安全开采创造良好的条件。