鄭州 ZHENG Zhou；鐘磊磊 ZHONG Lei-lei

（兗州煤業(yè)股份有限公司北宿煤礦，鄒城 273516）

（Beisu Coal Mine，Yanzhou Coal Mining Company Limited，Zoucheng 273516，China）

淺談煤巷錨桿支護技術(shù)及其施工管理

鄭州 ZHENG Zhou；鐘磊磊 ZHONG Lei-lei

（兗州煤業(yè)股份有限公司北宿煤礦，鄒城 273516）

（Beisu Coal Mine，Yanzhou Coal Mining Company Limited，Zoucheng 273516，China）

簡要分析了煤巷錨桿支護的應用情況及發(fā)展水平，分析了煤巷錨桿支護設計的一般原則，對錨桿支護的施工進行詳細的論述。

煤巷支護；錨桿支護；施工管理

0 引言

由于圍巖的作用機理不同，進而導致煤礦巷道支護方式存在一定的差異，通常情況下，煤礦巷道支護方式分為：一通過支架、砌體等方式對圍巖進行直接的支承，這種方式稱為支護；二是對圍巖通過注入水泥漿或化學劑的方式進行補強，進而在一定程度上發(fā)揮圍巖的自承作用，該方式稱為加固。

美國、前蘇聯(lián)在上世紀40年代，就將錨桿支護廣泛使用到井下巷道中，其特點主要表現(xiàn)為：①根據(jù)本國巷道圍巖的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)條件，確定適用的錨桿類型；②國外錨桿通過研制高強度和具有較好延伸率的材料和加大錨桿直徑的途徑日益向高強度、超高強度發(fā)展；③對錨桿施工配套機具進行完善，在一定程度上促進各國錨桿技術(shù)的發(fā)展；④建立適合自身條件的錨桿支護設計方法；⑤對錨桿支護監(jiān)測系統(tǒng)進行不斷的完善。

我國煤礦自1956年使用錨桿支護以來，在錨桿支護技術(shù)方面，我們?nèi)〉么T大成果，主要表現(xiàn)在：①Ⅰ、Ⅱ類巷道單體錨桿支護技術(shù)趨于成熟，并得到廣泛應用；②Ⅲ類巷道錨梁網(wǎng)支護研究取得成功，同時在Ⅳ、Ⅴ類巷道的錨梁網(wǎng)、錨網(wǎng)架支護方面積累了經(jīng)驗；③國外錨桿支護技術(shù)得到引進消化和吸收；④廉價的快硬水泥錨桿得到開發(fā)和研制；⑤引進消化高強錨桿技術(shù)；⑥提高了錨桿支護機械化水平；⑦研制成功錨注支護技術(shù)。

1 錨桿分類及作用機理

1.1 錨桿分類 ①木錨桿。普通木錨桿和壓縮木錨桿是我國主要使用的木錨桿。②鋼筋或鋼絲繩砂漿錨桿。錨桿與圍巖的粘結(jié)劑通常是水泥砂槳。③倒楔式金屬錨桿。該錨桿曾經(jīng)使用最為廣泛。④管縫式錨桿。是一種全長摩擦錨固式錨桿。⑤樹脂錨桿。錨桿的粘結(jié)劑選用樹脂，因此成本比較高。⑥快硬膨脹水泥錨桿。采用普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥加入外加劑，其特點是速凝、早強、減水、膨脹等。⑦雙快水泥錨桿。通過成品早強水泥和雙快水泥按一定比例進行混合而成。

1.2 錨桿作用機理

1.2.1 頂錨桿支護機理

1.2.1.1 早期強度強化作用 ①錨桿和巖體作為相互作用的統(tǒng)一體，通常情況下需要將錨固體視為統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)進行研究和分析；②在不同破裂及變形狀態(tài)下，錨桿支護能改善巖體的力學參數(shù)，進而在一定程度上提高巖體的峰值強度、峰后強度及殘余強度；③破壞錨固體前后，破裂巖體的力學性能有所改善，因而變形較大時，錨固體依然能發(fā)揮作用；④錨桿支護增加圍壓，巖體的應力狀態(tài)得到改善，而軟弱破碎巖石強度對圍壓十分敏感；⑤對于錨桿支護來說，通過圍巖破碎區(qū)及塑性區(qū)發(fā)展的抑制，進而在一定程度上控制煤巷圍巖的最終變形和破壞。

1.2.1.2 后期的錨桿和錨索的共同支護作用 在后期，隨著圍巖變形的增大，錨固體的承載能力和自穩(wěn)性降低，應力逐漸向深部轉(zhuǎn)移，把載荷轉(zhuǎn)移到錨索作用下的穩(wěn)定巖層中，因此，此時錨桿支護機理體現(xiàn)在錨桿與錨索的共同作用。圖1為圍巖——支護共同作用機理圖，由該圖可知，隨著圍巖和自身變形的增加，錨巖支護體的承載能力不斷降低（曲線3），隨著圍巖的變形，錨索的支護能力不斷增大（曲線4），錨巖支護體和錨索的特性曲線與圍巖特性曲線1不能相交，進而充分說明單獨采用錨桿支護或錨索支護，圍巖的穩(wěn)定性都不能控制，如果錨桿和錨索共同作用時（曲線 2），其特性曲線和圍巖特性曲線1相交，可以控制圍巖的變形破壞，進而確保了圍巖的穩(wěn)定性。

1.2.2 幫錨桿支護機理 ①煤體內(nèi)部：由于垂直應力對煤體的壓剪作用，使煤體內(nèi)部出現(xiàn)兩組共軛剪切滑移面，滑移面形成之后，隨著沿滑移面剪切錯動的增大和剪切擴容效應，煤體會發(fā)生側(cè)向膨脹而出現(xiàn)松動。②煤巖交界面：由于煤巖交界面的抗剪強度較低，煤巷開挖后，交界面處將出現(xiàn)剪切破壞。

圖1 錨桿與錨索共同作用機理

2 錨桿支護設計的一般原則

①一次支護原則。一方面實現(xiàn)了礦井的高效、安全生產(chǎn)的要求；另一方面錨桿支護自身的作用原理決定。②高預應力和預應力擴散原則。一方面采取措施給錨桿施加較大的預應力；另一方面，通過托板、鋼帶等構(gòu)件實現(xiàn)錨桿預應力的擴散。③“三高一低”原則。通常是指強度、剛度、可靠性高，支護密度低。④臨界支護強度與剛度原則。臨界支護強度與剛度在錨桿支護系統(tǒng)中普遍存在。⑤相互匹配原則。錨桿各構(gòu)件的參數(shù)與力學性能應相匹配，錨桿與錨索的參數(shù)與力學性能應相互匹配。⑥可操作性原則。錨桿支護設計應具有可操作性。⑦安全經(jīng)濟原則。在確保巷道支護效果和安全程度的前提下，一方面技術(shù)和施工可行；另一方面是經(jīng)濟合理。

3 錨桿支護技術(shù)施工管理

3.1 爆破要求 ①爆破圖表的制訂，同時對爆破參數(shù)進行合理的確定。②看線、定點、劃輪廓線、量尺、定眼位等要根據(jù)爆破圖表進行。③第一個正頂眼要按中（腰）線打，然后插木棍進行導向，在一定程度上確保打眼質(zhì)量。④對于周邊眼裝藥，通常采用孔口封泥、空氣柱，同時符合安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。⑤實行預留爆破,放炮后人工刷幫。

3.2 “三徑”匹配原則 直徑42mm的鉆孔與直徑35mm的錨固劑、直徑32mm的鉆孔與直徑28mm的錨固劑，以及鉆孔直徑28mm選配直徑23mm的錨固劑相互匹配。

3.3 錨桿安裝要求 ①根據(jù)設計要求，布置錨桿眼要結(jié)合中（腰）線。②當錨桿眼方向與巖層主結(jié)構(gòu)不明顯時，可與巷道輪廓線相互垂直。③在深度方面，錨桿眼與錨桿長度向匹配，打眼時需要在釬子上作標記。④眼孔內(nèi)的積水、煤（巖）粉渣在安裝前通過壓風清掃干凈。⑤開動風動扳手或錨桿鉆機，用錨桿將樹脂藥卷在10～15s內(nèi)頂入孔底，攪拌至規(guī)定時間為止。⑥攪拌后，錨固劑初凝后松下攪拌器具。⑦錨固劑膠凝后，剪斷錨桿尾端螺母銷子，同時擰緊螺母。

3.4 監(jiān)測監(jiān)控 ①巷道變形觀測。巷道內(nèi)每30～40m設置一個測站，采用十字布點法布置巷道頂幫觀測點。當觀測巷道變形量在設計允許值之內(nèi)時，表明支護能夠滿足需要。②頂板離層觀測。通過LBY-3型頂板離層指示儀觀測頂板離層。③錨桿受力監(jiān)測。通過MCQ-100型液壓枕監(jiān)測錨桿受力。

3.5 質(zhì)量監(jiān)督 ①確保錨桿的質(zhì)量，通常使用取得MA標志的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。②現(xiàn)場弄虛作假、蒙混過關(guān)的現(xiàn)象，要堅決杜絕，迎頭的錨桿打眼及安裝工作，通過情況下在小班班組內(nèi)挑選具備施工經(jīng)驗、責任心強的同志擔任，進而確保施工質(zhì)量。③建立和完善多層次的質(zhì)量驗收制度，確保監(jiān)督質(zhì)量。

4 結(jié)論

煤巷錨桿支護作為系統(tǒng)工程，要認真評價巷道工程地質(zhì)條件，對錨桿支護參數(shù)通過科學的手段進行優(yōu)化，提高錨桿支護的可靠性，確保安全高效生產(chǎn)。

[1]王金華.我國煤巷錨桿支護技術(shù)的新發(fā)展[J].煤炭學報,2007,32(2):118.

[2]錢鳴高,石平五.礦山壓力與巖層控制[M].徐州:中國礦業(yè)大學出版社,2003.

[3]侯朝炯,勾攀峰.煤巷錨桿支護[M].徐州:中國礦業(yè)大學出版社,1999.

On Technology of Coal Roadway Bolting and Construction Management

This paper analyzes the application of bolt supporting in coal roadway supporting and its development level,besides,the paper expounds the general principle of coal roadway bolting design and the construction of bolt supporting.

coal roadway supporting；bolt supporting；construction management

鄭州（1978-），男，山東兗州人，畢業(yè)于山東科技大學，本科，工程師，現(xiàn)在兗州煤業(yè)股份有限公司北宿煤礦工作，研究方向為設備管理；鐘磊磊（1984-），男，山東菏澤人，本科，助理工程師，現(xiàn)在兗州煤業(yè)股份有限公司北宿煤礦工作，研究方向為煤炭開采。

TU71

A

1006-4311（2014）11-0137-02