浅议锚杆支护的作用

浅议锚杆支护的作用

摘要]近几年来，随着煤矿开采技术的不断发展，开采深度逐步增加。矿井和巷道支护是煤矿安全生产的重要保证，我国煤矿以矿井开采为主，需要在井下开掘大量巷道，而且80%以上是煤巷、半煤岩巷，或为松软破碎围岩巷，或为遇水软化膨胀围岩巷。确保巷道的安全、快速掘进，确保巷道使用期间的畅通、与围岩稳定，确保巷道的支护与维护成本较低等，是建设安全高效矿井的一项重要工作，具有重要意义。煤矿矿井、巷道支护经历一系列的技术发展历程。目前，锚杆支护应用较为广泛。本文讨论了锚杆支护的分类、支护形式、作用、注意事项等方面阐述个人观点。

[关键词]煤矿锚杆支护作用

1 锚杆的分类

（1）木锚杆分为普通木锚杆、压缩木锚杆；（2）倒楔式金属锚杆；

（3）管缝式锚杆；（4）树脂锚杆

（5）快硬膨胀水泥锚杆；（6）锚索

2 锚杆支护的优越性

2.1 支护效果好锚杆支护在支护原理上符合现代岩石力学和围岩控制理论，属于主动支护，锚杆安装以后在围岩内部对围岩进行加固，迅速形成一个围岩――支护的整体承载结构，能够调动和利用围岩自身的稳定性，充分发挥围岩自身的承载能力，有利于保护巷道围岩的稳定，改善巷道维护状况。

2.2 劳动强度低、效率高与传统架棚式支护相比，由于锚杆支护所

采用的支护材料较少、重量较轻、巷道掘进时，极大地减少了支护材料的运输量，劳动强度也大为降低，有利于提高掘进工效。工作面回采时，也省去了支架的回撤工作，既降低了工人劳动强度，又提高了安全系数。锚杆施工操作简单，紧跟掘进面，有利于实现快速掘进工作。

2.3 经济效益明显采用锚杆支护可以减少支护材料投入，降低直接支护成本。由于锚杆支护不占用巷道工作断面，因此在支护设计上，可相应减少巷道断面，节省大量材料。还能减少巷道维修量，节约维护费用。

3 锚杆支护的结构形式

（1）单一锚杆+水泥托板；

（2）锚杆+网+水泥托板；

（3）锚杆+网+ w型钢板钢带

（4）锚杆+网+钢筋梁等形式。

形式的选择主要取决于巷道围岩的性质，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类较好的围岩巷道中一般选择锚杆+网+水泥托板，随着围岩条件的变化程度及断面增大，Ⅳ、Ⅴ类围岩巷道采用锚杆+网+ w型钢板钢带、锚杆+网+钢筋梁的支护形式。

4 锚杆支护的作用

4.1 悬吊作用

锚杆支护的悬吊作用，突出的表现在直接顶较薄，老顶较坚固的情况下，锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上步稳固的岩层上，由锚杆承担软岩或危岩的重量，以达到井巷稳定的目的。实践证明，即使巷道上部

没有稳固的岩层，锚杆亦能发挥支护作用。例如，在全煤巷道中，锚杆就锚固在煤层中也能达到支护的目的。

4.2 锚杆的组合梁作用

为了解决悬吊理论的局限性，在层状地层中提出了组合梁理论。组合梁理论适用于顶板由多层小厚度连续性岩层组成的巷道，其原理是在没有稳固岩层提供悬吊支点的薄层状岩层中，可利用锚杆的拉力将层状地层组合起来，形成组合梁结构进行支护。并借助锚杆本身提供一定的抗剪能力，阻止其层间错动，是防止分层在压力作用下发生整体弯曲变形，呈现出组合状态，从而提高顶板的抗弯刚度及强度。决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的预拉应力及杆体强度和岩层性质。

4.3 锚杆的减跨作用

如果把不稳定的顶板岩层看成是支撑在两帮的叠合梁，由于可视悬吊在老顶上的锚杆为支点，安设了锚杆就相当于增加了支点，从而减小了顶板的跨度，使顶板岩层的弯曲应力和挠度得到降低，维持了顶板稳定。这就是锚杆的减跨作用，这套理论实际上来源于锚杆的悬吊作用。

4.4 加固拱作用

对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩，如果及时用锚杆加固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度，在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定，而且能防止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。

使用锚杆支护，可发挥其加固拱作用和悬吊作用，使复合顶板内的各煤岩体与锚杆紧固成一个所谓的组合梁，从而提高顶板岩层的抗弯强

度，减少各岩层层面滑移、离层和冒落的机率，从而保证巷道的稳定性。锚杆支护能最大限度地保持围岩的完整性、稳定性，控制围岩变形、位移和裂隙的发展，充分发挥围岩自身的支承作用，变被动支护为主动支护，有效的改善矿井的支护状况。同时代替了木支护，既有效的保护了森林，又响应了国家提出的节能减排的号召。

5 锚杆支护中应注意的问题

锚杆支护虽然具有即时承载、预紧力大、支护效果好、劳动强度低、支护成本低等等优点，大力推广锚杆支护技术是实现回采工作面高产高效的有效途径。但采用该技术需要注意以下几个问题：

（1）锚杆必须充分利用锚杆的预紧力，锚杆的底部必须紧贴岩壁，否则锚杆无法起到加固梁和组合梁的作用。

（2）掘进煤巷时应保持巷道顶板和两帮的平整，最好以不破坏顶板完整和减少爆破震动巷帮煤体为原则，避免巷道周边形成应力集中，确保巷道的稳定性。

（3）顶板锚杆不亦全部垂直顶板方向布置，应以放射状为准，破碎的岩层间隙要以水泥注浆充满，确保锚杆要有足够的锚固力。

（4）锚杆必须要有托护结构并产生一定的托锚力，没有托锚力的注浆钢丝绳锚杆由于不能形成主动支护，因而不能用于煤巷支护。

（5）随着锚杆支护技术的普遍应用，锚杆的回收再利用工作也应当受到足够的重视，一套锚杆虽然价值不高，但积少成多，所带来的经济效益将比较可观。

小结

推行巷道支护改革，对于降低原煤生产成本，提高经济效益，有着巨大的促进作用。总的来说，井巷支护必须根据实际地质条件综合考虑开采顺序、服务年限、使用要求等因素，充分掌握锚杆的作用，选择合理的支护方式，为安全生产做贡献。