【论巷道掘进与锚杆支护技术】掘进锚杆巷道支护工艺

时间：2019-01-23 03:20:17　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：锚杆支护技术是煤矿支护改革的发展方向，是煤矿继综合机械化采煤技术后又一重大推广技术。本文介绍了煤巷巷道掘进时锚杆支护原理，及其在复合顶煤巷锚带网加锚索联合支护。
　　关键词：煤巷；掘进；锚杆支护；锚带网
　　中图分类号：TD8 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2010）035(C)-0077-01
　　引言：锚杆支护技术是煤矿支护改革的发展方向，是煤矿继综合机械化采煤技术后又一重大推广技术。以煤巷和半煤巷为主的采准巷道，其断面一般为矩形、梯形或近似梯形的四边形，它与传统的棚式支护相比具有以下的优势：（一）锚杆支护能及时加固围岩，从而减少了围岩变形，防止顶板早期离层，改善巷道支护状况，保证安全生产；（二）简化了工作面上、下顺槽的超前支护，加快了回采过渡，有利于提高工作面单产；（三）减轻了工人运输物料的劳动强度；（四）大幅度节约了支护材料，降低了支护成本。自锚杆支护在月亮田矿运用以来，在采准巷道中进行了大量的支护。对于锚杆支护的效果及经济效益均获得一致认同。但就其运用过程中，也存在某些不足之处，特别是在巷道掘进速度上，未显现出应有的优越性。
　　一、锚杆支护原理
　　锚杆是一种锚固在岩体内部的杆状支架，它的作用原理有悬吊作用、组合作用、挤压加固作用。锚杆支护的实质就是人为加强破碎岩体的完整性，使其能够在产生位移的同时产生反应力，直至形成应力平衡。针对国内外锚杆支护设备状况，按照不同结构、不同动力、不同破岩方式。对锚杆钻机进行分类。按结构型式分，有单体式、钻车式和机载式三大类；单体式又可分导轨式和支腿式两种。按动力形式分，有电动、液压和气动三大类。锚杆支护是向巷道围岩钻孔，通过在孔内安装和锚固由金属、木材等制成的杆件，达到支护目的。目前国内外使用的锚杆种类很多，按其对岩体的锚固方式，可分为端部固定式、全长固定式及混合式三类。楔缝式、涨壳式、头部胶结式等均属于端部固定式。其特点是：通过眼底的锚头和另一端的紧固部分，使杆体受拉，从而对围岩施加压力。全长固定式锚杆，锚杆对岩体进行直接加固，可以锁紧碎裂岩体，提高摩擦力，实现岩体结构条件的转化，使碎裂结构转化为锒嵌结构一块状结构一整体结构。使岩体强度得以提高。每根锚杆在其全长范围对周围岩体提供作用力，形成一个加固区，所有锚杆加固区相互联结，在巷道围岩内形成一个连续的加固圈，这个加固圈具有拱的效应，既能使本身强度提高具有自支承效应，又能承受外部岩体地压，阻止其变形。在围岩已遭破坏的巷道中，支护的主要作用是对围岩施加径向约束力，使破裂岩块表面之间产生和增加摩擦力，在破裂区产生并保持三向应力状态。
　　二、锚杆支护施工工艺流程
　　目前锚杆支护巷道施工工序一般为
　　（一）炮掘：打眼一放炮一超前支护一出矸一挂网一打杆（锚索）。
　　（二）综掘：截割一超前支护一出矸一挂网一打锚杆（索）。
　　以上施工工序中，打锚杆（锚索）工序占用时间较多，炮掘中打锚杆约占整个循环时间的1/3，综掘中打锚杆约占1/2，造成整个循环时间较长，掘进速度上不去，若把施工工序改为掘进与支护平行作业，则可缩短循环时间，从而提高掘进速度；故循环工序应改为：
　　炮掘：打眼―放炮―超前支护―出矸―挂网―临时支护―打锚杆（锚索）
　　综掘：截割―超前支护―出矸―挂网―临时支护―打锚杆（锚索）
　　上述工序中，掘进与打锚杆支护平行作业，但掘进中增加了一临时支护。临时支护必须快速且安全，否则改变工序就失去意义。临时支护的方法很多，如架设梯形棚、打木点柱等，但最好是使用单体液压支柱配合长钢梁或铰接顶梁作临时支护，因不论是架设梯形棚还是打木点柱所需时间都较长，且不能主动地支撑顶板，而单体液压支柱不但能给顶板一个初撑力，主动支撑项板，而且支护时间很短；在掘进头使用单体液压支柱，若条件许可应考虑配一台小型乳化泵，若条件有限，应配一台手摇式单体柱升柱器（LDZ.40型）。
　　三、复合顶煤巷锚带网加锚索联合支护
　　复合顶板支护的难度在于软夹层（煤线、泥质）地质面的存在，导致上、下层面间的结合力低，普通锚杆的锚固范围有限、承载能力也受限制，而且软弱夹层本身的松动膨胀也会对下位岩层形成较大的垂直载荷（挤压下位岩层），容易导致顶板垮落。在这类顶板的煤层内掘进巷道，必须采取补强措施，保证安全生产。应用“锚带网+锚索”联合支护方式可以解决这一问题。“锚带网”可以起到挤压加固作用，促使锚固范围之内的岩石形成能承受一定载荷的整体结构，维护锚杆长度范围内的顶板，保持整体性，一定程度上阻止上部围岩的松动与变形。锚索长度一般进入稳定岩层1m，间距2m左右。经过长期的试验联合支护的突出优点表现在降低了劳动强度，提高了效率；巷道维护效果好，后续工程量减少；节省大量材料，节支降耗效果显著，安全可靠性大。
　　结语：锚杆支护在理论上正逐步完善，支护效果也达到预期要求，但在现场施工中仍存在较多问题，造成掘进速度上不去。今后，还需在实践中不断地摸索，使锚杆支护在施工方面逐渐成熟，只有这样才能充分发挥锚杆支护应有的优越性。
　　
　　作者单位：山西焦煤汾西矿业集团公司河东矿
　　参考文献：
　　[1]叶彬.煤巷及半煤巷锚杆支护快速掘进,2006.
　　[2]王敬军.煤巷锚杆支护技术的研究与应用,2008.
　　[3]侯朝炯.煤巷锚杆支护,1999.
　　[4]周金城.关于锚杆支护问题的探讨,2009.

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