煤矿预应力锚杆支护技术论文

煤矿预应力锚杆支护技术的发展

【摘要】我国的煤炭资源使用较多，而我国的煤矿储量也在不断的减少，在这种情况下为了保障用煤需求就需要更深层次的挖掘煤炭，但是随着挖掘深度的增加其危险性系数也随之增加，为了保障煤矿挖掘的正常进行就需要对巷道加固，其中预应力锚杆支护技术就可以较好的达到要求，保障煤矿开采的安全进行，本文将详述煤矿锚杆支护技术的发展、预应力锚杆支护理论以及预应力锚杆支护技术的应用。

【关键词】煤矿；预应力锚杆；支护技术

我国对于煤炭资源的需求较大，所以不少煤矿在进行长时间开采之后需要不断的提高挖掘深度，通过增加挖掘深度来获得相应的煤炭，但是随着挖掘深度的增加施工安全就难以得到保障，煤矿的挖掘主要是通过挖掘巷道并不断延长巷道来实现的，深度越深对巷道的支护挑战越大，传统的支护技术已经无法满足现今煤矿的开采需求，而预应力锚杆支护技术则可以很好的完成保护任务，通过预应力锚杆支护技术的使用，煤矿的开采速度得到了较大的提高，而且降低了巷道的支护成本，因此预应力锚杆支护技术在煤矿开采中得到了较多的运用。随着煤矿挖掘深度的不断加深其地质环境就变得越来越复杂，开采难度较大，支护难度也显著增加，锚杆支护技术也随着挖掘深度的增加而不断改进升级，并形成了现在支护安全性较大的预应力锚杆支护技术，现今预应力锚杆支护技术在我国的煤矿开采过程中占据着非常重要的地位。

一、煤矿锚杆支护技术的发展

在煤矿开采中锚杆支护技术运用的较早，当时的煤矿开采条件也不是非常苛刻，所以简单的锚杆支护技术就可以满足煤矿安全开采的需要。随之我国煤矿开采又使用了锚喷支护技术，但是由于开采地质较为复杂、锚杆支护强度较低。所以锚杆支护技术停滞不前[1]。但是随着煤炭资源的缺乏人们不得不研究出强度更高的锚杆来完成巷道的安全支护工作，于是就相继推出了机械锚固锚杆、快硬水泥锚杆以及高强度树脂锚固锚杆，这些锚杆在我国煤矿的开采过程中都取得了较好的效果，但是随着煤矿挖掘深度的进一步增加，这些锚杆支护技术也逐渐被淘汰。

我国在煤矿的开采过程中由于巷道支护安全性较低所以造成了许多煤矿安全事故，国家针对煤矿开采的安全问题也进行了相应的科研攻关项目，旨在煤矿的开采过程中避免安全事故的发生，并在1995年间制定了相应的支护规范，1997年间完成了锚杆支护成套技术研究，提出了动态支护设计方法、高强度螺纹钢锚杆的设计，随着这一系列的支护技术的使用，我国煤矿开采中锚杆支护技术得到了较多的运用，并且取得了较好的效果。2000年以后，随着煤矿挖掘深度的进一步增加，煤矿锚杆支护技术再一次面临着巨大的挑战，巷道的支护难度愈来愈大，各煤矿也采取了相应的支护技术来保障煤矿开采的安全，并在2005年提出了高预应力锚杆以及强力锚杆与锚索支护技术，这项技术的提出使得煤矿巷道的支护安全得到了较大的提升。同时也使得煤矿开采作业更加便利的进行[2]。至此我国形成了自身独特的

锚杆支护技术，并且对于我国的煤矿开采产生了巨大的作用。

二、煤矿预应力锚杆支护理论

煤矿预应力锚杆支护理论主要包括锚杆支护作用分析以及预应力对锚杆支护的作用，下面将对其进行叙述。

1、锚杆支护作用分析

锚杆支护技术从本质上来理解其实就是一种加固技术，通过锚杆支护技术的运用将使得周围的围岩更加稳定，但是锚杆支护技术与混凝土衬砌有很大的区别，首先锚杆支护技术是通过提高围岩强度来提升巷道的安全性，其中包括提升围岩的黏聚力以及摩擦力，使得巷道周围的围岩力学性质得到较大的改变，并使其更加稳定。锚杆同时还会在较大程度上增大围岩的强度，因为锚杆可以有效降低围岩的剪力，减少围岩给巷道造成的压力，而且还使得巷道周围的围岩强度得到一定的增加。锚杆在围岩中可以改变围岩的受力以及施力状态，首先会消除围岩部分的拉应力，然后提高受剪围岩部分的摩擦力，通过这种方式围岩对于巷道的作用力就会大大减小。

2、预应力对锚杆支护的作用

锚杆支护的过程中锚杆的强度也是非常重要的，而高预应力锚杆将使得巷道的安全性更加稳定，通过预应力锚杆的运用煤矿安全事故的发生率显著降低，因为采用预应力锚杆可以更大范围的提高巷道的支护效果，预应力锚杆支护技术中预应力锚杆主要是将自身结构与巷道周围的围岩更好的接触，使得自身结构的稳定性更强，因为深处的围岩给锚杆结构提供了相应的拉力，而且锚杆和围岩也形成了一个稳

定的机构，使得锚杆能更好的支护围岩。不至于使得围岩坍塌而导致煤矿安全事故的发生[3]。锚杆预应力对围岩的支护有着非常重要的作用，首先锚杆本身会对围岩施加更大的预应力，然后还可以通过自身构件将其更大限度的施加到围岩里面，那样所起到的效果将更好。

三、预应力锚杆支护技术的应用

基于预应力锚杆支护技术如此多的优点以及其较高的稳定性，所以预应力锚杆支护技术被广泛的运用在煤矿开采巷道支护过程中。

1、预应力锚杆支护

如果仅利用预应力锚杆来进行围岩的支护其限制条件较多，主要是对于围岩的性质要求较高，单独的使用预应力锚杆支护仅仅适用于围岩相对完整的巷道，如果运用在围岩情况较为复杂的巷道中将会给其带来一定的危险性，而且单独使用预应力锚杆不宜在较深的矿井巷道支护中。

2、预应力锚杆与锚索共同支护

预应力锚杆与锚索共同支护在煤矿巷道支护中非常常见，而且其也取得了较好的效果，预应力锚杆与锚索共同作用，这种支护方式可以运用在巷道的顶板、地板以及两帮中，运用的非常广泛，主要是由于其稳定性较高、支护效果较好。

3、预应力锚杆、锚索与注浆支护

预应力锚杆、锚索以及注浆联合支护的效果最佳，因为在预应力锚杆中注浆以后可以使得破损的围岩有效的联合起来，这样就使得零散的围岩变成一个整体，有效的提高了围岩的强度，注浆的同时也为

预应力锚杆和锚索提供了坚固的基础。使得其稳定性得到较大的提高[4]。这种方式对于部分地质较松散的煤矿巷道而言是非常有效的，更大限度的增加了巷道的稳定性，使得煤矿开采更加安全方便。

煤矿预应力锚杆支护技术会随着煤矿挖掘深度的增加而不断的创新提高，以此来保证煤矿开采的安全可靠性。

参考文献

[1]郑西贵，张磊，张农，刘娜.深井矩形巷道围岩预应力锚固作用及演化分析[J].中国矿业大学学报，2013，06：929-934.

[2]韦四江，勾攀峰.锚杆预紧力对锚固体强度强化的模拟实验研究[J].煤炭学报，2012，12：1987-1993.

[3]殷帅峰，蔡卫，何富连，田多，师皓宇.高预紧力桁架锚索与单体锚索平行布置支护原理及应用[J].中国矿业大学学报，2014，05：823-830.

[4]范明建，高福全，卢熹，郑仰发.特厚煤层小窑破坏区域工作面复采巷道围岩控制技术研究[J].煤矿开采，2014，03：62-64+53.