现阶段锚杆支护技术发展情况简介

现阶段锚杆支护技术发展情况简介寸录一，技术原理介绍。

二，锚杆支护的优缺点。

三，锚杆支护技术的发展历史及国外主要产煤国锚杆支护技术概况。

四，我国锚杆支护技术的现状及改进方法。

（一）,我国锚杆技术发展历史。

（二），煤巷锚杆支护快速掘进技术的缺点。

（三），锚杆支护技术的改进方法。

锚杆支护技术是现在最流行的围岩支护技术。

为了更好地了解该项技术，服务于工程技术人员和与锚杆支护技术相关产品制造者、服务提供者，本文以煤矿锚杆支护技术为例，介绍了锚杆支护技术的原理、优缺点、国内外技术状况等。

另外，本文还分析了我国煤巷锚杆支护技术现存的主要问题，并结合自己的工作实际探讨了今后锚杆支护技术的发展途径和对策。

一，技术原理介绍。

在巷道开掘后，由于岩体内部应力重新分布即围岩出现应力集中，岩体的物性状态有一个由弹性状态向塑性状态转变的过程，巷道周边围岩产生塑性变形，并从周边向岩体深部扩张，出现塑性变形区，同时引起应力向围岩深部转移，导致周边围岩松散、破碎和发生位移，从而导致巷道变形。

软岩中，岩石的膨胀和崩解主要是其所表现的主要特征。

软岩围岩里多为松软的粘土质岩层，巷道开掘后，粘土岩经不同程度的浸水或风化，体积增大和相应的引起压力增大，围岩松动圈和塑性变形发展很快，给巷道稳定性带来影响，不同软岩影响程度不同即围岩性质对巷道变形和破坏有决定性的影响。

所以软岩巷道掘进时受松动圈及塑性变形的影响，巷道稳定性较差。

锚杆支护对象是围岩松动发展过程中的碎胀变形，它起到阻止变形的作用。

锚杆作用于围岩松动圈或塑性区中，正常情况下，锚杆能在巷道周围被加固地段内形成一定厚度的压缩带，这不仅可防止受节理等弱面切削的岩快产生滑动，而且锚杆本身也有抗剪销钉的作用，能有效的防止层间滑动。

在这种情况下，锚固层不仅能保持自身的稳定性，而且还有可能在一定程度上承受上位岩层的载荷和抑制变形和松动。

根据围岩性质和结构不同，锚杆可起到悬吊、组合梁、挤压加固拱等作用。

二，锚杆支护的优缺点。

锚杆支护技术是集理念、理论、方法、软件、材料、机具、施工工艺、监测仪器和技术规范于一体的巷道支护成套技术创新体系。

现在该技术已广泛应用于煤巷、岩巷、半煤岩巷、全煤巷道、冲击地压巷道、软岩巷道、深部动压巷道、无煤柱巷道、复合和松软破碎顶板等困难条件下的支护。

锚杆支护作为一种有效的采准巷道支护方式，由于对巷道围岩强度的强化作用，可显著提高围岩的稳定性，加之具有支护成本较低、成巷速度快、劳动强度减轻、提高巷道断面利用率、简化回采面端头维护工艺、明显改善作业环境和安全生产条件等优点，可提高矿井的经济效益，因而成为煤矿企业矿井巷道的一种主要支护形式，代表了煤矿巷道支护技术的主要发展方向。

其缺点是它属于隐性支护，对支护质量和可靠性的监测和检测不易，有时会出现无明显先兆的冒顶事故，此外，对变形量很大的软岩、塑性较大的巷道的回采巷道，支护效果不易保证，导致巷道无法使用。

在软岩锚杆技术的推广应用和实施中，由于煤层赋存条件多样化，围岩结构复杂，部分条件顶板结构异常复杂，软弱夹层和层理十分发育，稳定性很差，极易发生离层垮冒，即使在同一巷道内顶板赋存状态也是频繁变化，构造影响随处可见，随时可遇。

对于上述软岩巷道，锚杆支护不能有效的控制顶板离层，恶性冒顶事故时有发生。

垮落现象频繁，安全事故时有发生。

冒顶率：万分之五；事故率：五万分之一。

三，锚杆支护技术的发展历史及国外主要产煤国锚杆支护技术概况。

自1872 年英国北威尔士露天页岩矿首次应用锚杆加固边坡及1912 年德国谢列兹矿最先采用锚杆支护井下巷道以来，锚杆支护技术至今已有一百多年的历史。

就目前而言，国外锚杆支护技术以澳大利亚、美国发展最为迅速，两国锚杆支护比重已接近100%，其技术水平居于世界前列。

本文介绍了国外主要产煤国锚杆支护情况。

美国美国是世界第二大煤炭生产国（仅次于中国），但按连续采煤机和顶板锚杆机的数量来分析，它的煤矿机械化程度最高。

美国840 个井工矿几乎全部采用连续采煤机采煤、机械化运煤（梭车批量运输或带式连续输送）方式和顶板锚杆机支护设备。

美国一半多的煤炭产量来自房柱式开采工作面，许多房柱式开采系统采用位置变换方法（place change methods ）。

采用位置变换法时，连续采煤机在煤巷中掘进，当超过最后一排顶板锚杆15m时（操作人员在安全位置使用无线电遥控设备操纵连续采煤机），连续采煤机被开进另一条煤巷，此时使用一台移动式锚杆机在15m长的煤巷顶板上安装锚杆。

在美国，即使是长壁工作面也采用多巷掘进系统，但在欧洲一般采用单巷掘进系统。

这是美国大量采用移动式锚杆机的原因。

在加强锚杆安装作业安全的同时，美国重点注意提高锚杆安装的速度和质量。

澳大利亚澳大利亚的51 座井工矿中，有34 座至少拥有1个长壁工作面。

长壁工作面采用双巷掘进系统。

长壁工作面采区煤巷掘进速度滞后是影响澳大利亚煤炭工业发展的一个主要因素。

每掘进1m煤巷，安装6根顶板锚杆和2根煤壁锚杆，每班安装锚杆100〜120 根。

根据不同地质条件，安装锚杆的根数也会变化。

目前一些煤矿采用了安设有锚杆机的连续采煤机，但由于锚杆安装速度跟不上工作面回采速度，一些煤矿逐渐采用了位置变换开采法。

南非一般地讲，南非大部分井工矿煤层是硬砂岩顶板，开采条件良好。

南非57 个井工矿均采用了不同的顶板锚杆安装形式，由于地质条件良好，锚杆安装作业并不构成采煤作业的“瓶颈” 。

为了阻止顶板岩层的局部冒落，一些煤矿安装了严格的顶板岩层监控系统。

大部分煤矿采用了房柱式开采方式，长壁工作面所占的比重不足10%。

英国英格兰剩下的17 座井工矿和苏格兰的Castlebridge 煤矿均采用顶板锚杆作为长壁工作面的主要支护方式。

英国几乎不采用房柱式开采方式，由于开采深度大，长壁工作面采用单巷掘进，各工作面之间留有足够宽的煤柱。

开采深度在700〜1 200m的煤巷的顶板锚杆安装密度比大部分其它西部井工矿大，一般每掘进 2.4m 安装7〜12 根顶板锚杆，沿每侧煤壁每隔 1.8m 安装2〜 3 根锚杆。

俄罗斯俄罗斯煤炭工业正在发生重大改革和重组，一些亏损的煤矿被迫关闭。

俄罗斯目前约有200 座井工矿，全部采用单巷长壁开采系统。

西伯利亚库兹巴斯矿区的一些煤矿采用顶板锚杆（点固锚杆或点固树脂锚杆）支护形式，锚杆长度1.6〜1.8m,承载能力6〜8t 。

随着经验的积累，这种支护系统将不断得到完善。

但由于缺乏资金，对现代化锚杆支护设备的维护和改进工作进展非常缓慢。

波兰尽管波兰是世界第4大井工矿煤炭生产国（年产量约120Mt,位居中国、美国和独联体之后），但是波兰没有一个煤矿将锚杆支护用作永久顶板支护技术。

所有井工矿采用被动受力的钢型（U 型钢）支架。

随着高产高效长壁工作面的采用，工作面端头的U 型钢支架的缓慢拆除速度和缓慢、昂贵的采区煤巷掘严重阻碍了工作面的回采速度。

由于缺乏操作经验、作业标准和地质条件差（尽管其它国家在相同地质条件下取得了锚杆支护作业的成功），波兰向锚杆支护技术的转变过程最缓慢。

为了获得最大的煤炭回采率，采区巷道需要重复使用，这导致了顶板支护条件恶劣，不利于巷道快速掘进和工作面快速回采。

印度印度井工矿年产煤炭80Mt,其中90%^自非机械化和半机械化（钻眼、爆破和采用侧卸式装载机装载）房柱式开采工作面。

大多数井工矿采用锚杆支护方式，采用点固锚杆或承载能力为6〜8t 的水泥锚杆。

目前一些井工矿对连续采煤机和全部机械化房柱式开采系统感兴趣。

同时全脂锚杆也将得到使用。

四，我国锚杆支护技术的现状及改进方法。

（一），我国锚杆技术发展历史。

我国于20 世纪50 年代开始试用锚杆支护技术，至70年代前期还处于探索阶段，直到1978年才开始重点推广，80 年代开始向英国学习锚杆支护技术后推广到煤巷支护，90 年代又向澳大利亚学习引进成套先进的锚杆支护技术，目前已得到较广泛的推广和应用。

目前我国各种顶板支护技术并存，从梯形支架到U 型钢支架、钢梁，其中大多数主要煤矿采用了锚杆支护技术。

在一些矿区的锚杆支护巷道比例达到90%以上，有些矿井甚至达到了100%，取得了较好的技术与经济效益。

国内现有楔缝、涨壳、倒楔锚杆、钢丝绳或钢筋砂浆锚杆、木锚杆、竹锚杆、内涨锚杆、管缝锚杆、树脂锚杆、水泥锚杆、爆扩锚杆、预应力注浆大锚索等十几个系列品种。

（二），煤巷锚杆支护快速掘进技术的缺点。

目前，煤巷锚杆支护及快速掘进技术取得了长足的发展，锚杆支护在理论上正逐步完善，支护效果也达到预期要求，但仍然跟不上采煤技术的发展，并且在现场施工中仍存在较多问题，造成掘进速度上不去，这就需要尽快实现锚杆支护技术科学化、系统化、规范化，为更好地协调采掘关系，为矿井的高产高效建设奠定坚实的基础，从而推动快速掘进技术的全面发展。

1.1对锚杆支护机理的认识亟待提高。

目前，沿用锚杆的设计方法，采用悬吊、组合梁、加固拱等理论进行计算，均是针对一般巷道提出的，还没有能针对煤巷的特定条件建立符合其特点的支护原理及设计方法，尤其是全煤及软岩条件下巷道围岩支护设计的要求。

因此，目前的技术标准主要是经验性的，设计和施工中还有许多盲目性。

所以有必要在进一步深入研究巷道围岩矿压显现规律的基础上，探索锚杆支护理论。

1.2锚杆与锚固剂的产品质量不过关，锚杆机具不配套。

锚杆的材质、结构与其力学性能紧密相关，锚固剂的质量指标更是决定支护可靠性的关键。

我国煤矿井下使用的锚杆型式很多，但其强度、延伸率均偏低，在不能为巷道围岩提供较大的支护阻力的同时，也不能适应巷道围岩的变形，易使巷道顶板产生离层或错动。

此外，因使用低性能的锚杆，不可避免地使每米巷道安装的锚杆数量偏多，而影响巷道的掘进进尺。

1.3锚杆机具不配套。

锚杆机具性能是决定锚杆安装质量与施工速度的关键。

澳大利亚不仅重视研制各种具体用途的锚杆结构型式，而且极为重视锚杆钻装机的不断研制更新。

我国目前虽然电动、风动和液压锚杆钻机都有，但性能结构不尽合理，零部件质量和整机性能都急需进一步完善与提高，至于掘锚联合机组，更有待进一加紧研制与试验，以实现掘支平行作业，提高成巷速度。

1.4锚杆监测仪器与监测技术需要提高。

监测是监督施工质量、保证锚杆支护安全可靠的重要手段。

我国十分重视锚杆支护的监测工作，先后研制出了一些监测与监测仪器（锚固力测定仪、超声波围岩裂缝探测仪等），但性能不高、功能不全，还未形成系列配套的综合检测技术。

另外尽管监测工作已有所开展，但其所起的反馈和指导作用却难以发挥。

这主要是施工和管理人员的理论水平偏低，对监测的认识不足，且缺少正确的指导方法。

（三），锚杆支护技术的改进方法。

1.1支护理论的改进。

锚杆支护有诸多种理论，但这些理论与实际应用技术的发展适应性较差。

所以有必要在进一步深入研究巷道围岩矿压显现规律的基础上，探索锚杆支护理论。