王鳳祥

（晉能控股煤業(yè)集團有限公司四臺礦，山西 大同 037000）

引言

在煤礦開采中，巷道支護方式起初采用的是以支架形式的被動支護，而現(xiàn)在采用的是以錨桿支護形式的主動支護，作為主動支護，錨桿支護在很大程度上提高了煤礦巷道圍巖的穩(wěn)定性和強度，且其產(chǎn)生的應力重分布對煤礦巷道穩(wěn)定性的影響降低，因而在維護煤礦巷道方面具有很好的支護效果。錨桿支護參數(shù)較多，若支護參數(shù)設(shè)計不合理，不能很好地發(fā)揮出錨桿支護應有的作用，其中錨桿長度是根據(jù)錨桿的錨固機理來設(shè)計，需要在有限的長度內(nèi)才能維護其穩(wěn)定性；錨桿直徑依據(jù)應能承受最大載荷或設(shè)計錨固力值下而不發(fā)生斷裂來確定[1]。因此，本文主要研究在不同錨桿支護參數(shù)下，煤礦巷道穩(wěn)定性的變化規(guī)律，進而確定合理的錨桿支護參數(shù)，達到巷道支護的穩(wěn)定性。

1 巷道穩(wěn)定性的影響因素

影響煤礦巷道穩(wěn)定性的因素是多方面的，一是受地質(zhì)和生產(chǎn)技術(shù)條件的影響，其中巖性是影響穩(wěn)定性的最基本因素，還有上覆巖層壓力、圍巖地應力、工作面回采引起應力變化和斷層構(gòu)造的影響等；二是支護設(shè)計與施工的影響，如施工質(zhì)量的影響、施工工序的錯誤、假幫（頂）后空洞和偷工減料等；三是支護設(shè)計不合理的影響，如支護參數(shù)、支護構(gòu)件設(shè)計不合理等[2]，其中錨桿支護參數(shù)在很大程度上影響著煤礦巷道的支護效果，因此，有必要對錨桿支護參數(shù)進行研究。

2 錨桿支護技術(shù)

錨桿支護具有懸吊作用、減跨作用、組合梁作用、拱形壓縮帶作用、楔固作用、最大水平應力作用及錨桿桁架支護作用等機理[3]。

3 不同錨桿參數(shù)對支護效果的影響

本文以某礦為例，研究在不同錨桿長度、錨桿直徑、錨桿間排距及預緊力參數(shù)下，煤礦巷道支護效果的分布規(guī)律，從而為煤礦安全及高效生產(chǎn)提供有力的理論支撐。

3.1 不同錨桿長度對煤礦支護效果的影響

在錨桿直徑、排距及預緊力（大小為60 kN）一定的情況下，研究不同錨桿長度參數(shù)對巷道支護效果的影響，其中錨桿長度的變化值為1.6～3.0 m，得到如圖1 所示的影響結(jié)果。

從圖1 可以看出，采用錨桿支護技術(shù)對頂?shù)装?、兩幫支護具有很好的作用效果。隨著錨桿長度的增加，煤礦巷道頂?shù)装鍑鷰r移近率呈現(xiàn)減小的趨勢，但當錨桿長度大于2.6 m 時，線條近似平緩，說明當錨桿長度再增加時，對煤礦巷道支護的效果已經(jīng)不明顯。

圖1 不同錨桿長度對巷道支護效果的影響

3.2 不同錨桿直徑對煤礦支護效果的影響

在錨桿長度、排距及預緊力（大小為60 kN）一定的情況下，研究不同錨桿直徑參數(shù)對巷道支護效果的影響，見下頁圖2。

由圖2 可知，在錨桿長度一定的情況下，當錨桿直徑較大時，對于兩幫位移量變化，呈現(xiàn)出先減小的趨勢，但當減小至0.20 m 時，曲線接近平緩，位移量基本不發(fā)生變化；對于頂?shù)装逦灰屏孔兓?，同樣先減小，但當減小至0.22 m 時，曲線變化也較小。對比綜合可知，隨著錨桿直徑的增加，巷道頂?shù)装搴蛢蓭偷奈灰屏慷荚跍p小，當再增加錨桿直徑時，對煤礦巷道支護的效果已不明顯，其變化規(guī)律基本同于不同錨桿長度參數(shù)下的研究結(jié)果。

圖2 不同錨桿直徑對巷道支護效果的影響

3.3 不同錨桿間排距對煤礦支護效果的影響

在錨桿長度、直徑及預緊力（大小為60 kN）一定的情況下，研究不同錨桿間排距參數(shù)對巷道支護效果的影響，見圖3。

圖3 不同錨桿間排距對巷道支護效果的影響

錨桿間排距的增大，會增加巷道的移近量。由圖3 可知，當錨桿的初始排距為0.65 m 時，開始逐步增大，當錨桿排距增加為1 m 時，頂?shù)装搴蛢蓭臀灰屏吭黾恿思s原來的一半左右，此時巷道支護效果在很大程度上出現(xiàn)減弱現(xiàn)象。由此可見，錨桿間排距從1.0 m 減小到0.65 m 時，巷道頂?shù)装搴蛢蓭偷募羟衅茐膮^(qū)域顯著減小，屈服、拉伸破壞區(qū)域全部消失，對巷道的支護效果好?？删C合得出，錨桿間排距的減小能夠有效控制巷道圍巖的破壞情況。

3.4 不同錨桿預緊力對煤礦支護效果的影響

在錨桿長度、直徑及排距一定的情況下，研究不同錨桿預緊力參數(shù)對巷道支護效果的影響，見圖4。

圖4 不同錨桿預緊力對巷道支護效果的影響

由圖4 可知，隨著錨桿預緊力的增大，巷道圍巖的位移量在減小，因此，選擇合理的預緊力，可有效控制巷道圍巖不發(fā)生明顯的滑動和離層。綜合可得出，高預緊力可有效提高錨桿尾應力的集中程度，在很大范圍內(nèi)有效提高壓應力，可有效支護煤礦巷道。

4 結(jié)論

1）隨著錨桿長度的增加，煤礦巷道頂?shù)装鍑鷰r移近率呈現(xiàn)減小的趨勢，但當錨桿長度增加至一定值后，再增加時，對煤礦巷道支護的效果已經(jīng)不明顯；

2）隨著錨桿直徑的增大，巷道頂?shù)装搴蛢蓭偷奈灰屏慷荚跍p小，當再增加錨桿直徑一定值時，對煤礦巷道支護的效果已不明顯；

3）隨著錨桿間排距的減小，巷道頂?shù)装搴蛢蓭偷募羟衅茐膮^(qū)域會減小，對巷道的支護效果顯著；

4）隨著錨桿預緊力的增大，可有效提高錨桿尾應力的集中程度，大范圍提高支護壓應力，支護效果好。