巷道锚杆支护施工技术

巷道锚杆支护施工技术（精选12篇）

巷道锚杆支护施工技术 第1篇

关键词：锚杆支护,煤层巷道,煤矿开采

1 引言

我国煤炭储量大部分埋藏在深部, 埋深大于600 m和1 000 m 的储量分别占到73.19 % 和53.17 %。而随着开采深度的加大, 巷道周边围岩应力呈近似线性关系的增长, 巷道围岩变形少则几百毫米, 多达1.0～2.0 m。巷道在服务期间需要进行不断的维护与返修, 特别是它们的两类或三类的复合型, 问题更为突出。严重时, 在巷道掘进或使用期间将会在巷道中引发煤与瓦斯突出, 甚至岩爆等动力灾害, 严重威胁矿井的安全生产。在深部巷道中使用高强度锚杆支护技术, 高强度全长树脂锚杆通过径向和切向锚固力的作用, 对围岩施加围压, 将围岩由单向、双向受力状态转化为双向、三向受力状态, 提高围岩的稳定性。锚杆贯穿围岩中的弱面, 切向锚固力改善了围岩的力学性质, 进而有效地控制巷道变形。

2 开采深度与巷道围岩的变形关系

2.1 中国的研究

开采深度对巷道围岩的影响十分复杂, 除与巷道的围岩性质密切相关外, 如受采动影响的巷道, 则与护巷方式和周围采动状况等也有密切关系。根据我国的研究成果, 可得开采深度与巷道维护之间的一般关系如下[2]:

(1) 岩体的原岩应力即上覆岩层重量γH, 是在岩体内掘巷时巷道围岩出现应力集中和周边位移的基本原因。因此, 随开采深度增加, 必然会引起巷道围岩变形和维护费的显著增长。 (2) 巷道的围岩变形量或维护费用随采深的增加近似的呈线性关系增长。 (3) 巷道围岩变形和维护费用随开采深度的增长的幅度, 与巷道围岩性质有密切关系, 围岩愈松软, 巷道变形随采深增长愈快, 反之, 围岩愈稳定, 巷道变形随采深增长愈慢。 (4) 巷道围岩变形和维护费用的增长率还与巷道所处位置及护巷方式有关, 开采深度对卸压内的巷道影响最小, 对位于煤体内巷道及位于煤体-煤柱内巷道的影响次之, 对两侧均已采空的巷道影响最大。

2.2 前苏联的研究

前苏联对矿井开采深度与巷道稳定性的关系进行过大量研究, 认为深部巷道矿压显现的一个主要特点是在巷道掘进时就呈现围岩强烈变形, 且在掘进后围岩长期流变, 使巷道支架承受很大压力。浅部开采时表现不明显的掘巷引起的围岩变形, 在深部开采时显现十分强烈。根据在顿巴斯矿区进行的大量巷道矿压观测, 提出了深部巷道掘进初期围岩移近量的计算公式为[2]:

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式中:Udt、Uct——顶板、两帮在掘进后t时间内的位移量, cm;

t——时间, d;

qd、qc——顶板、两帮作用在支架上的压力, kN/m2;

γ——岩石容重, kN/m3;

H——巷道所处的深度, m;

R——岩石单轴抗压强度, kPa;

R0——寻求常数时引入的单轴抗压强度, 3 000kPa;

b——巷道所处的深度, cm;

h——巷道高度, cm。

由此可以看出随着开采深度的增加, 维护时间的增长, 巷道变形将逐渐增加, 维护也越困难。

3 深部巷道锚杆支护技术

3.1 采用大直径、高强度、大延伸量锚杆

锚杆的强度直接影响其锚固范围内围岩强度的强化和锚杆对巷道围岩的支护阻力, 从而影响锚杆群作用范围内围岩的承载能力和锚杆的支护效果[1]。

(1) 增加锚杆的杆体直径和采用高强度钢筋。我国以往锚杆的普通圆钢锚杆的杆体直径一般为14 mm、16 mm、18 mm, 材质为Q235, 其屈服强度为240 MPa, 破断力均在100 kN以下。国外使用的锚杆杆体屈服强度为400～600 MPa, 甚至更高, 破断力一般为200～300 kN, 甚至更大。如美国高强度螺纹钢杆体的屈服强度为414～689 MPa, 拉断强度为621～862 MPa;英国高强度螺纹钢杆体的屈服强度为640～720 MPa。为了达到和超过国外锚杆杆体材料水平, 满足我国深井巷道支护的要求, 开发出锚杆专用钢材配方, 其中BHRB500, BHRB600型号的钢材可用于生产强力锚杆。这2种钢材的公称直径均为22～25 mm, 屈服强度分别为500、600 MPa, 抗拉强度分别为670、800 MPa, 伸长率均为18%。对于ϕ22mm的BHRB600型钢筋, 屈服力达228.1kN, 破断力达304.1 kN。分别是同直径建筑螺纹钢的1.79和1.63倍;是同直径圆钢的2.50和2.11倍。

(2) 锚杆尾部螺纹热处理或杆体整体调质处理是一种提高锚杆杆体强度而成本较低的方法。

(3) 增加锚杆的延伸量。为了改变普通圆钢锚杆延伸量较小、不能适应巷道围岩较大变形的缺点, 为达到提高锚杆锚尾的拉断力和充分发挥杆体材料的强度性能的目的, 中国矿业大学研制了结构简单、加工方便的杆体可延伸增强锚杆。该锚杆的材料为含碳、磷、硫较低、延伸率较大的圆钢, 通过对锚杆的锚尾进行强化热处理而制成。杆体可延伸锚杆与同直径、同材质的普通圆钢锚杆相比, 其对巷道围岩的支护阻力可提高34%～40%, 适应围岩的变形量可增大500%以上。

阻止深部巷道围岩发生较大变形既不经济也不合理。高强度锚杆支护可提供较大的支护阻力, 控制围岩塑性区及破碎区发展、降低塑性区流变速度, 提高支护阻力可以大大减小同岩变形;大延伸量锚杆支护允许围岩有一定变形, 降低围岩应力、减少锚杆载荷防止锚杆破断, 改善巷道维护状况。因此, 必需研制大直径、高强度、具有较高延伸率的锚杆来解决深部巷道支护问题, 以满足生产的要求。

3.2 增大锚杆预紧力

锚杆的作用是加固围岩, 改变岩体内摩擦角和粘聚力等力学参数, 提高围岩的整体强度, 阻止围岩水平和垂直位移, 所以, 锚杆在安装时给于岩体足够的正压力是相当重要的。

锚杆的初锚力是由预紧力矩产生的, 它们之间存在以下简单的关系:

Q0=T/ (K×d) (3)

式中:Q0——锚杆轴向拉力, N;

T——螺母所受扭矩, N·m;

d——锚杆直径, m;

K——与锚杆螺纹形式、接触面、材料、导程等有关系数, 一般情况下:K=0.35～0.42。

由式 (3) 可知, 锚杆的轴向拉力与锚杆的预紧力呈线性关系, 锚杆的预紧力越大, 轴向拉力也越大。

3.3 提高锚杆锚固力

锚杆的锚固形式为端部锚固, 此时, 锚杆除两端与岩体固紧外, 其余部分基本上可视为与岩体呈脱离状态。锚杆的锚固形式为全长锚固, 此时, 锚杆全长均与岩体发生作用, 即锚杆有效长度均对锚孔孔壁施加摩擦力并具有剪切强度, 它不仅提供了支护反力, 而且还提高了锚固范围内岩体的C、ϕ值。

由于全长锚固锚杆实现了全长锚固, 当围岩发生微小不协调变形时, 锚杆即可达到工作锚固力, 及时提供约束力, 限制围岩的进一步变形破坏。与此相反, 端部锚固和加长锚固锚杆就必须是在围岩不协调变形发展到一定程度后, 才能达到工作锚固力, 在时间上要落后于全长锚固锚杆, 特别是端部锚固锚杆在围岩不协调变形量很大的情况下才能达到工作锚固力, 而此时围岩的整体性已遭到了破坏, 不能很好地发挥围岩的自承能力, 没有达到加固围岩、提高其自承能力、实现围岩自稳、控制变形的目的。

此外, 端头锚固时锚杆的工作阻力只作用在两端, 锚杆托盘的受力较大, 极易引起孔口破裂、岩层被“压酥”而破坏, 产生卸载, 使锚杆的支护阻力进一步降低, 因而失去或减小锚杆对围岩的控制能力[2];而全长锚固锚杆的工作阻力在锚杆中部最大, 孔口较小, 因而对孔附近顶板的稳定有利, 如图1所示。

1.端头锚固锚杆, 2.全长锚固锚杆.

理论分析和实践都说明, 如果一次支护有足够的初撑力和支护阻力, 有良好的让压性能和适当的让压限度, 最好一次及时完成全部支护, 全长树脂锚固锚杆锚固力大, 并且锚固及时, 深部巷道高应力、破坏速度快, 应大力使用全长树脂锚固锚杆。

3.4 改善锚索性能

现用的小孔径树脂锚固预应力锚索材料主要包括索体、锚具和托板, 索体材料一般采用钢绞线。小孔径树脂锚固锚索应用初期, 由于没有煤矿专用锚索钢绞线, 只能选用建筑行业已有的钢绞线规格。较为广泛采用的钢绞线由7根钢丝组成, 如图2中 (a) , 为ϕ15.2、 ϕ17.8mm, 拉断载荷分别为260、353 kN, 伸长率分别为3.5%, 4.0%。在井下使用过程中, 发现1×7结构锚索有以下弊端[4]: (1) 索体直径偏小, 与钻孔直径不匹配, 孔径差过大, 明显影响树脂锚固力; (2) 索体破断力小, 在深井巷道中经常出现拉断现象; (3) 索体延伸率低, 不能适应围岩的大变形; (4) 索体强度低, 施加的预应力水平低, 导致锚索预应力作用范围小, 控制围岩离层、滑动的作用差, 当锚索比较长时尤为如此。

煤炭科学研究总院北京开采研究所联合有关单位, 开发出大直径、高吨位的强力锚索。一方面加大了锚索索体直径, 从增加ϕ15.2增加到ϕ18、ϕ20、ϕ22。改变了索体结构, 采用新型的l9根钢丝代替了原来的7根钢丝, 如图2中 (b) , 索体结构更加合理, 而且增加了索体的柔性和延伸率。实验室试验数据表明:1×19结构的公称直径分别为18, 20, 22 mm, 拉断载荷分别为408, 510, 607 kN, 伸长率均为7.0%。ϕ22mm的高强度、低松弛钢绞线的破断力超过600 kN, 是ϕ15.2mm的钢绞线破断力的2.3倍;索体延伸率比ϕ15.2mm的钢绞线提高一倍。

通过应用新材质、增大锚索直径, 提高锚索的延伸量和破断载荷, 使锚索适应深部巷道围岩大变形。

3.5 加固帮、角关键部位

目前, 我国巷道支护重视顶板、忽视两帮和底板, 顶板锚杆支护强度较大、 两帮支护强度较小、底板一般不支护, 造成深部巷道两帮及底角破碎区、塑性区很大, 大范围的破碎区围岩发生碎涨变形, 两帮变形和底鼓十分严重。通过对两帮及底角加强支护、注浆加固[3], 提高两帮及底角破碎区围岩的残余强度和锚杆锚固力, 可有效阻止破碎区围岩的碎涨变形, 对深部围岩起到支护作用, 而且两帮有效支撑顶板, 阻止顶板下沉, 保持围岩稳定, 因此, 控制两帮下沉和底角破坏是深部巷道支护的关键。

3.6 完善锚杆支护监测系统

锚杆支护是一种隐蔽性很强的工程, 只有完善锚杆支护监测系统才能确保锚杆支护巷道的安全可靠性。有必要在深部巷道应用非接触、无损质量的检测仪器, 仪器要具有快速、准确、大面积测量的性能, 以保证深部巷道的支护效果。

4 结论

深井巷道围岩应力大, 围岩破坏严重, 加大了支护的困难, 采用大直径、高强度、树脂锚杆能有效的增加锚杆的锚固力, 改善围岩的力学性能, 从而维护好巷道。

参考文献

[1]陆士良, 汤雷, 杨新安.锚杆锚固力与锚固技术[M].北京:煤炭工业出版社, 1998.

[2]陈炎光, 陆士良.中国煤矿巷道围岩控制[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1994.

[3]柏建彪, 侯朝炯.深部巷道围岩控制原理与应用研究[J].中国矿业大学学报, 2006, 35 (2) :145-148.

锚杆支护施工方案 第2篇

一、施工工艺(1锚杆的构造要求

1锚杆采用 HRB335级 Φ15钢筋,长度从 3~6米。具体见计算书。2锚杆上下排垂直间距 1m ,水平间距 1m , U 型锚钉作法。3锚杆倾角为 20°。

4锚杆锚固体采用水泥砂浆,其强度等级不宜低于 M10。5钢筋网片 φ14@50X50镀锌钢丝明孔。

6注浆压力为 0.6Mpa ,根据具体情况压力可适当提高。(2 工艺流程 锚杆施工工艺流程:土方开挖→修整边壁→测量、放线→钻机就位→接钻杆 →校正孔位→调整角度→钻孔(接钻杆→钻至设计深度→插锚杆→压力灌浆 养护→裸露主筋除锈→上横梁

2喷射混凝土面层施工工艺流程:立面子整→焊接钢筋网片→干配混凝土料 →依次打开电、风、水开关→进行喷射混凝土作业→混凝土面层养护。(3操作工艺

1边坡开挖

锚杆支护应按设计规定分层、分段开挖,做到随时开挖,随时支护,随时喷混 凝土,在完成上层作业面的喷射混凝土以前,不得进行下一层土的开挖。当用 机械进行开挖时,严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动或挡土结构的破坏。为防止边坡土体发生塌陷,对于易塌的土体可采用以下措施: a 对修整后的边壁立即喷上一层薄的砂浆或混凝土,待凝结后再进行钻孔

b 在水平方向分小段间隔开挖;c 先将开挖的边壁作成斜坡,待钻孔并设置土钉后再清坡;d 开挖时沿开挖面垂直击入钢筋和钢管或注浆加固土体。(4钻孔与锚杆制作

1钻孔时要保证位置正确(上下左右及角度,防止高低参差不齐和相互交 错。2钻进时要比设计深度多钻进 100~200mm ,以防止孔深不够。

3锚杆应由专人制作,接长应采用直螺纹对接,为使锚杆置于钻孔的中心, 应在锚杆上每隔 1500mm 设置定位器一个;钻孔完毕后应立即安插锚杆以防塌 孔。

(5注浆

1注浆管在使用前应检查有无破裂和堵塞,接口处要牢固,防止注浆压力加 大时开裂跑浆;注浆管应随锚杆同时插入,在灌浆过程中看见孔口出浆时再封 闭孔口。

2注浆前要用水引路、润湿输浆管道;灌浆后要及时清洗输浆管道、灌浆设 备;灌浆后自然养护不少于 7d。

(6喷射混凝土

1在喷射混凝土前,面层内的钢筋网片牢固固定在边坡壁上并符合规定的保 护层厚度的要求。钢筋网片可用插入土中的钢筋固定,在混凝土喷射时应不出 现移动。

2钢筋网片焊接而成,网格允许偏差为 10 mm;钢筋网铺设时每边的搭接长度 不小于一个网格的边长。

3为加强支护效果,在喷射混凝土时可加入 3%一 5%的早强剂;在喷射混凝 土初凝 2h 后方可进行下一道工序,此后应连续喷水养护 5-7d。

(7成品保护

1锚杆的非锚固段及锚头部分应及时作防腐处理。2成孔后立即及时安插锚杆,立即注浆, 防止塌孔。

3锚杆施工应合理安排施工顺序,夜间作业应有足够的照明设施,防止砂浆 配合比不准确。

4施工过程中, 应注意保护定位控制桩、水准基点桩,防止碰撞产生位移。

二、工程施工组织

(1建立现场安全生产领导组织:在本项目文明安全施工领导小组的领导下, 成立本工程施工现场领导小组。由经理任组长,对本工程安全生产全面负责。

(2现场设专职安全员,根据工程施工作业进展情况适时增加。

(3各班组长是本班组的兼职安全员,对本班组作业人员的健康和安全全面 负责。

(4项目安保部负责对本工程安全管理进行指导、监督和检查。

三、施工监测

(1锚杆支护的施工监测应包括下列内容:支护位移、沉降的测量;地表开 裂状态(位置、裂宽 的观察;在支护施工阶段,每天监测不少于 3 次;在支护 施工完成后、变形趋于稳定的情况下每天 1 次。

(2观测点的设置:观测点的总数不宜少于 2个,其设在开挖边坡相对应的五 环路路肩上。观测仪器宜用精密水准仪和精密经纬仪。

(3应特别加强雨天和雨后的监测。

四、安全措施

1、安全规定 1执行标准

严格执行北京市建设工程施工现场安全防护、消防保卫标准和国家、北京 市相关法规要求。坚持“安全第一,预防为主”的方针,认真落实本项目安全 生产各项规章制度,加强现场安全管理,做好安全生产各项工作。

2施工员必须及时下达每项工序的施工安全交底单;并向施工人员将安全施 工交底内容交待清楚。

3施工中必须遵照执行各项管理制度,施工管理人员必须对所有作业人员进 行安全教育、纪律教育,不断加强各级施工人员的安全业务责任心和提高自我 安全防范意识。

4严格执行班、前会制度,班前讲话必须讲安全,做到“无违章、无隐患、无事故”的文明工程。任何人进入施工现场,必须佩带安全帽。

5施工现场应整洁有序,各类材料应分类码放整齐。各班组每天收工前应做 到活完料净脚下清。

6水泥沙等易飞扬的细颗粒散体材料,应安排在仓内存放,若露天存放时应 采取遮盖措施。

7并派专人对边坡开挖进行看护,禁止车辆在开挖边坡上方停车,发现异常 情况,立即停止施工并采取相应的措施。

8如遇到雨天将工作面进行苫盖,避免雨水进入混凝土面与原状路基的接缝。9在护坡对应的五环路路肩内侧,支 15左右米的围挡封闭临时停车带。10锚杆外端部的连接应牢靠。

11注浆管路应畅通,防止塞管、堵泵,造成爆管。

2、喷射混凝土

1喷射作业时,应专人负责,仔细检查接头喷射机等设备和机具,是否耐损, 接头断开等不良现象,确保各种机具处于良好状态时方可进行。

2进行喷射混凝土作业时,必须佩带防护用品。

3当转移喷射地点时必须关闭喷射机喷头前方不得站人。

4处理管道堵塞时喷头前不准站人,以防消除堵塞后突然喷出物料发生伤人 事故。

5为避免供料、拌合、运输、喷射作业之间的干扰,应有联络信号,喷射作 业应由班组长按规定信号、方法进行指挥,以防因喷射手和机械操作人员联络 不佳造成事故。

6喷射混凝土后应经常注意观察,发现有变形和裂缝,及时支护和加固,必 要时将作业人员撤离到安全地带。

3、施工中机械设备使用要求

1机械设备要定期保养,班前班后要随时检查设备,填写运转记录。

2各种机械设备操作人员和电工、电气焊工应持证上岗,无证不得上岗,每 个工作人员严格按照本工种操作规程进行作业。

3电焊机应二次线漏电保护装置,各种电焊线应绝缘良好。

4各种电器设备、机械设备维修时一定要停机,断电、电闸箱断电后要上锁 挂牌或专人看护。

5供电线路严格执行三相五线制,电闸箱符合安全规范,设置漏电装置。

五、环境保护措施及文明施工措施

巷道锚杆支护施工技术 第3篇

关键词：锚杆；支护方法；巷道加固

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）27-0020-01

锚杆支护即在完成巷道掘进之后，为了对巷道的围岩进行加固而采取的技术处理措施。首先，通过在围岩中打孔，然后在孔内锚入对应的锚杆，利用锚杆对围岩进行加固，提高围岩的整体强度，使得巷道的整体强度得到提升。与普通的支架不同，锚杆不仅能被动的承载巷道围岩所产生的压力而阻止岩石掉落，而且能够充分利用锚入围岩中的锚杆对巷道内部围岩自身的力学状态予以改变，从而在巷道的四周形成一个稳定的岩石层，能够与锚杆形成稳定的支撑体系。基于此，可以认为锚杆支护属于一种主动式的支撑方式。从具体的实际应用情况来看，锚杆支护能够最大程度的确保巷道围岩的整体稳定性与完整性，并对围岩的变形量、位移和缝隙等进行控制，达到主动支撑的目的，对矿井的支护情况予以有效改进，提高矿井作业安全性。因此，深入分析锚杆支护工作原理，探讨煤矿井下巷道锚杆支护的形式和主要技术方法，对提高锚杆支护的性能、保证巷道整体结构性能非常重要。

1 锚杆支护的基本原理

煤矿井下锚杆支护的基本原理是基于具体的作用力而构建的，因此，本文将基于锚杆使用过程中的作用力探讨锚杆支护的基本原理。

1.1 锚杆的悬挂作用

锚杆的悬挂作用主要应用于较薄的直接顶或者在刚度较大的老顶时，锚杆直接将下层不稳定的岩层与上层较为稳固的岩层通过悬挂作用而形成一个相对稳定的整体力学体系，锚杆能够承担软土岩石或者危岩的重量，达到稳定巷道围岩的目的。该锚固原理利用较早，且实用性较强，能够有效分析锚杆加固原理。但是却没有考虑围岩自身承载能力的影响，而人为的将被锚固岩层与原始岩层分开，导致锚杆支护分析的准确性不足。

1.2 锚杆的组合梁作用

基于上述锚杆悬挂作用原理的局限性，有学者基于巷道层状地质结构提出了锚杆的组合梁结构原理。该原理主要用于分析巷道顶板由多层厚度较小而连续性较强的围岩。其原理是在没有完全稳固的小厚度层状围岩结构中，锚杆能够起到锚固小厚度岩层的作用，使之形成一个结构稳固的岩石梁，从而提高顶板的承载能力。

1.3 减跨度、提刚性作用

在巷道顶板设置锚杆相当于在该位置设置结构柱，从而使得整个围岩顶板悬空的跨度缩小，提高了巷道控件的整体刚度，使得巷道顶板岩层的整体抗弯曲能力得到提升。但是该原理与锚杆悬挂理论类似，也不能提供锚杆支护设计的相关参数。

1.4 锚杆的挤压加固作用

当顶板岩层属于块状的围岩结构时，通过锚杆的锚入能够显著提高巷道围岩之间的密实度，通过这种岩块之间的加压作用而在围岩对应厚度范围内形成一个具有稳定自持能力的围岩结构，从而使得巷道顶板结构得到加固。

2 锚杆支护的主要结构形式

在实际的锚杆支护过程中，主要应用的锚杆组合构件包括7种：①单体锚杆；②锚杆网；③锚杆钢带；④锚杆粱；⑤锚杆桁架；⑥锚杆锚索；⑦组合结构，如锚梁网、锚带网索、锚带网等。

锚杆布置基本形式。在实际的布置过程中，多采用“三花”布置、“五花”布置以及矩形布置三种基本形式，对应的锚固间距分别为0.6 m、0.8 m和1.0 m。当巷道的顶板结构状态较优时，可以采用组合锚固结构，这时锚固距离可以根据情况选择1 m或1.2 m。

锚固的主要方式。锚杆所采用的锚固方式主要包括端头锚固、加长锚固以及全长锚固三种。在实际的选择过程中要结合使用的锚杆性能以及巷道围岩的实际强度等进行选择。

树脂锚固剂。使用锚固剂与不同材质的锚杆杆体粘接已经成为了当前锚固工程的有效方式。其具有粘接能力强、固化速度快以及持久性好的特点，且能够有效抵御外部因素，诸如湿度、温度等影响，能够显著提升整个锚固体系的稳定性。

孔眼、锚杆、树脂药卷直径的合理配对。锚杆支护的最终目的在于对巷道围岩结构进行稳固控制，减少其在使用过程中的变形、裂隙等。而锚杆锚固力的大小又直接关系到围岩变形的能力。因此，为了对锚固力进行控制，并保证其能够顺利安装，通常所钻孔眼的直径为28 mm。

3 煤矿井下巷道锚杆支护技术及性能分析

3.1 锚杆支护设计

当前，煤矿井下巷道锚杆设计的过程中，大多采用基于动态信息的设计方法，即在整个施工过程中，并不一次性的完成所有锚杆支护的设计工作，利用巷道的各个支护位置的反馈信息进行实时动态的支护设计，从而使得所设计的锚杆支护方式满足实际的围岩状况。在具体的设计过程中，重点需要对锚杆与锚索之间的匹配进行设计，这是保证锚杆支护性能得以重复发挥的基础。另外，锚杆托板和螺母也必须与锚杆杆体的整体强度相匹配。这样，才能够使得设计的锚杆支护结构形式、力学性能以及设计参数等相互协调，使得锚杆支护性能得到充分发挥。

3.2 锚杆材料的选择

随着锚杆支护技术的发展和完善，锚杆材料的研发和使用也得到了迅速的发展。从当初使用的低强度材料发展成为当前广泛应用的强力支护。最初，国内锚杆支护主要使用Q235圆钢进行支护，而且在部分地质结构相对简单的区域依然有使用。但是在井下巷道结构中，由于大部分的锚杆结构多复杂，Q235材料已经不能满足实际的使用需要，因此当前多使用专门的高强度螺纹钢作为支护使用的材料，其利用形状和结构的多重优化来提高锚固稳定性。

3.3 锚固与注浆组合加固技术

围岩中经常会含有大量的块状岩石，单纯的使用锚杆支护技术并不能够达到预期的支护效果。因此，通过使用注浆与锚杆支护相结合的加固方式能够实现对围岩的有效加固。这也是当前有效出力破碎围岩的有效支护方式之一。结合当前矿井巷道的实际特点，根据采用的实际锚杆结构，基于小孔径树脂锚索技术，可以设计使用树脂与注浆锚杆组合的锚固锚索技术，提高对破碎围岩的出力能力。

4 锚杆支护成套技术的应用实例

本文主要就大断面矩形巷道锚固技术的应用进行分析。某煤矿使用厚煤层一次采全高的开采方法，其巷道内煤层均厚为4.92 m左右，局部煤层抗压强度在8.0 MPa左右。其直接顶主要是泥岩与砂质泥岩，均厚为5.73 m，抗压强度在24.3～34.4 MPa之间，属于节理裂隙发育地层。整个作业面的超宽部分为10 m左右，断面面积达到48 m2，是典型的大断面巷道，锚杆支护难度较大。在锚杆支护方法设计过程中，基于理论分析以及数值计算之后，决定使用高预应力与强力锚杆、锚索相组合的支护方式。锚杆为BHRB600型、准22 mm螺纹钢强力锚杆，全长2.8 m，抗拉强度为300 kN。同时，其钢索托板使用强度较高的可调托板，并每排布置4根锚索，两者相互间距2 m。在施工之后，发现支护状态得到有效改善，顶板没有出现明显的变形以及分离层等，两侧帮的变形量较小。表明所设计的锚杆支护方式不但能够控制顶板的变形量，而且能够持续降低煤帮位置的压力。

参考文献：

[1] 韩凤山.煤巷锚杆支护成套技术研究与实践研究[J].黑龙江科技信息，2014，（12）.

采区巷道支护及锚杆支护技术新进展 第4篇

我国许多矿井的开采或开拓逐步向深部延伸, 随着开采深度的增加, 地质情况复杂恶化、地应力增大、破碎岩体增多、地温升高、水头压力和涌水量加大, 使巷道近场围岩有效应力增大, 发生破坏失稳。以某矿8100采区为例予以叙述。该矿8煤采区轨道上山依次穿过顶板砂岩、泥岩、煤层, 顶板岩石裂隙发育, 小的构造较多, 顶板及帮部易掉易冒, 是一种标准的低强度破碎软岩。8101与8102采煤面标高均为-600m以下, 所对应的轨道顺槽和胶带顺槽地应力大、破碎岩体多, 并受风化基岩及以下砂岩含水层、太原组三灰含水层、八灰及其底板砂岩含水层、九灰及其底板砂岩含水层、十灰+岩浆岩含水层的影响, 巷道地质情况复杂, 使其支护难度增大。

1 巷道支护对策

1.1 优化巷道位置。

在设计时应根据煤系地层的岩性, 合理选择巷道位置, 尽可能避开软弱岩层;在地质勘探时应掌握岩石物理力学性质、岩石物理化学性质以及岩石水理性质、主应力的大小及方向, 合理选层、选位, 尽可能避让高应力区。

1.2 合理选择支护断面。

由于8100采区回采时间较短, 巷道服务年限为至采区报废为止, 综合各方面因素8100采区轨道上山施工断面选择为矩形, 掘进断面10.44m2, 巷道掘进荒宽3600mm, 净宽3400mm, 掘进荒高2900mm, 净高2600mm, 设计方位跟8煤顶板掘进。预留巷道空间, 提高支护体结构强度, 减少巷道维修, 保证巷道正常使用。

1.3 提高围岩强度。

应针对不同围岩选择合适的加固方式。锚杆和注浆是两种最有效的加固围岩方式, 能促使形成围岩加固的承载圈, 充分发挥围岩的自承能力, 阻止围岩的塑性流动。

1.4 提高锚杆支护的预紧力, 实现主动支护。

锚杆支护系统的刚度十分重要, 特别是锚杆预应力起着决定性作用。较高的预应力要求锚杆具有较高的强度。单根锚杆预应力的作用范围有限, 必须通过托板、钢带和金属网等构件将锚杆预应力扩散到锚杆周围更大范围的围岩中, 形成支护结构。

1.5 及时封闭围岩。

巷道支护经验是:治帮先治底, 治底先治水。因此, 对水的处理是保证软弱围岩稳定的基础工作, 尤其对于含有黏土类矿物的膨胀型软岩, 应首先隔水。巷道开挖后要及时喷射混凝土封闭, 防止其受水和空气的影响而崩解和软化。

2 采区巷道支护形式及参数选择

8100采区轨道上山为半煤岩巷, 是运输设备、材料等物品的主要巷道和构成区段通风系统的主要巷道, 服务年限到采区报废。支护分为临时支护和永久支护两部分:

2.1 临时支护

采用金属前探梁作为临时支护, 前探梁为3根不少于4米长的4寸钢管或者用不少于15kg/m的钢轨, 随着掘进, 如果顶板地质条件发生变化较为破碎时, 要短掘短支。

2.2 永久支护

采用锚、网、梯索喷联合支护到迎头。顶板岩性完好时, 最大空顶距不大于1600mm, 岩性较差时最大空顶距不大于800mm, 支护后迎头最大空顶距不大于300mm。

锚杆选用是支护关键因素, 预拉力锚杆使用广泛, 支护效果理想。高强杆体材料屈服强度大于500MP。杆体直径20-22m;锚杆破断荷载200-300k N以上。

在8100采区轨道上山所采用的联合支护中, 锚索可以有效限制围岩松动变形, 使其保障巷道的整体稳定性良好。小孔径高强预应力锚索比较常用, 作用原理是由稳定岩层作为锚索悬吊生根点, 起到悬吊作用、预应力主动限制围岩松动变形。

28mm小孔径锚索技术, 单根钢铰线, 孔径15.24mm、28mm;锚杆钻机钻装, 最大长度12m;最大锚固力260k N, 预紧力100k N。直径17.8mm, 破断力350k N;直径f18.96mm, 破断力400k N。最近开发直径22mm, 破断力达到500k N, 同时进一步提高了索体的延伸率。

采用锚杆锚索联合支护提高锚杆支护的整体支护效果, 防止巷道顶板的漏冒和两帮煤体的片帮。通过托板将其所承担的载荷有效地传递到锚杆上, 并能协调锚杆的受力, 发挥锚杆的整体支护作用, 有效的提高锚杆锚固范围内围岩的连续性, 有利于提高锚杆支护体系的整体支护强度。

同时8煤各巷道在使用联合支护中, 8100采区轨道上山及其胶带上山由于服务年限要到采区报废为止, 所以为其避免岩石风化破碎需要挂钢筋网喷浆来及时封闭围岩, 同时做好巷道成型稳固工作。

根据8100采区轨道上山的围岩地质情况, 锚杆采用Φ20×2400mm高强锚杆, 间排距900×900mm。锚索采用Φ17.8×6300mm, 间排距1800×2700mm。钢筋网Φ6mm钢筋焊接, 经纬格100×100mm, 网幅1000×1400mm和900×1700mm两种规格。

在岩性较差时巷道顶部和帮部采用W型钢带加强支护。

3 结论

在煤矿的建设中应根据矿井巷道的实际地质状况来确定巷道及硐室的支护形式。锚杆等支护形式的布置随围岩条件发生变化时, 其支护参数也应做相应改变, 特别在地质构造地带, 可考虑增加锚杆、锚索数量或辅以其它支护方式, 甚至更改支护方式。

巷道锚杆支护设计新方法:

3.1 地质力学评估

3.1.1 进行巷道围岩地应力测试, 确定原始地应力大小和方向

3.1.2 进行巷道松动圈测试, 确定围岩松动范围和巷道自身稳定性

3.1.3 巷道3倍宽度范围内围岩的矿物成分化验分析, 确定其遇水膨胀性

3.1.4 该范围内巷道围岩物理力学性质测定, 确定围岩强度

3.1.5 巷道受构造及采动影响的剧烈程度及范围

3.2 初始设计方法

通过计算机模拟分析、实验室模型模拟、经验类比、理论计算等方法初步确定巷道锚杆 (网、索联合) 支护型式和支护参数。

3.3 现场施工与监测

在试验巷道按照初步支护设计方案掘进与支护, 同时进行矿压监测, 对支护结构可靠性监测, 矿压观测包括:巷道收敛变形、顶板下沉量、两帮位移量、底臌量、锚杆或锚索受力状态。

3.4 优化设计

巷道锚杆支护施工技术 第5篇

甲方： 乙方：

按照《中华人民共和国合同法》、《安全生产法》和《中华人民共和国建筑法》等相关法律的有关规定及遵循其他相关法律、行政法规、平等、自愿、公平和诚实守信的原则，经双方友好协商，甲方将76号地块除2号楼外的 边坡支护及锚杆施工，工作内容以劳务分包的形式承包给乙方。乙方负责劳务的组织、管理和劳务工资的发放，并保证各种劳动力的需要和现场的正常运行，为了明确双方的责任、权利和义务，特订立本合同，望双方共同守信：

一、工程概况：

1、工程名称：

2、工程地点：重庆仙桃数据谷

3、承包方式：包人工、包质量、包安全、包文明施工、包工期、包材料计划、包机械机具、包常用工具、包成品保护、包现场管理、包质量保修，包锚杆检查等。

二、承包内容：

1、承包性质：单项人工及材料费承包

2、工作内容及计算规则：

（1）细实砼护坡及锚杆施工，乙方按设计图纸及甲方现场要求进行施工，工作内容包括钢管架搭设、机械钻孔、钢材下车、导管（钢筋）制安及入孔、砂浆（或细实砼）搅拌、孔内压浆及检测（试件制作）等，所需材料必须按甲方要求转运至不影响操作及安全的位置等。（2）甲方只提供钢管架及竹跳板，其他均由乙方自行准备。

（3）工程量按项目部明确的施工做法按实收方计算。承包单价中均已包括安全费、质量费、福利费、工具费等相关低值易耗品。

（4）承包单价中均已包括材料、机具的二次和多次转运费，义务放线，所需防雨施工架子搭设等费用。

（5）所有二级配电箱以外的设备均由乙方提供。

三、承包单价和计算方式：

1、锚杆：人工、机械及其他费用45元/m包干价计算（含搭设架、定位、钻孔、锚杆制安、注浆压浆及包检测合格等）工程量按实收方。

2、细实砼护坡：人工、机械及其他费用30元/m2包干计算（含搭拆架、边坡修整、钢网制安、喷浆等）工程量按实收方。

3、见边坡支护报价表。

4、价额中包括但不限于乙方及所代表群体劳保、福利、保险、小型工伤医疗费等一切费用，其未包括的项目，单价双方另行协商。

四、工程质量：

1、质量等级：本工程质量等级为合格（按GB50300-2001《建筑工程施工质量验收统一标准》及现行有关验收标准执行）。

2、质量要求：本工程必须保证质量，严格按项目部交待的技术交底执行，满足设计、建设单位要求。

3、施工工艺要求：按本工程《施工组织设计》和强制性标准执行。

4、若乙方质量达不到以上要求，造成返工的，甲方有权令其退场，一切经济损失均由劳务承包方自行负责，并赔偿100%的经济损失。

五、工程日期：

1、开竣工日期：日历天数共

天（具体竣工时间以项目部要求为准）。每拖延工期一天罚款1000元/天。

2、工期及进度要求：乙方必须保证甲方要求的施工进度，按时完成任务，施工中合理组织人员，不能影响其他工作的正常进行，听从甲方指令。

六、安全责任及安全保障包干费的计算方式：

1、乙方及施工人员在施工中必须注意安全生产，加强安全生产意识，执行现场管理制度，听从管理人员指挥，以确保安全生产和保护民工的身体健康。

2、乙方所指派的作业人员必须在现场作业前，带身份证到项目部进行入场登记及安全教育，填写三级教育相关内容（并办理平安卡）；否则按违规作业处理，若造成不良后果一律由乙方全部负责，项目部还给予劳务班组每人每天50元的处罚，若有隐藏，谎报者方应追究其承包人的相关法律责任。

3、若发生安全事故，事故金额在五万以内（含五万元）由乙方劳务班组自行负责，超过五万元以上部分由甲方负责70%，劳务班组负责30%的所有费用，甲方将按安全生产管理条例，对违规者重处重罚来确保工程的安全生产。

七、安全文明施工：

1、严格按JG59-2011检查标准及重庆市施工工地安全检查标准执行，必须保证创安全施工文明工地。

2、乙方必须遵守施工现场管理制度，并加强以上规章制度的学习，增强班组人员安全、文明意识。

3、各工序施工完后做到工完场清，随时保证符合安全文明施工检查要求。

4、乙方必须遵守甲方的工人住宿管理制度，合理安排工人住宿。

5、在施工现场范围内，对打架斗殴的，不管任何原因，包括但不限于医疗费、误工费等所有损失均由乙方自行负责。项目部对参与打架的各班组罚款1000元/次，在保证金中扣除。

八、甲方职责：

1、向乙方提供劳务人员住宿。

2、对乙方进行相关的技术交底、工程施工质量管理和安全文明施工管理。

3、向乙方进行入场教育和安全教育，检查和监督乙方的安全作业，并对违章者给予处理，向乙方提供符合安全要求的施工条件。

4、提供工具、用具以外的机械设备，及时把需要用的材料组织到现场，保证乙方的工作进度需要。

5、组织施工管理及工程质量、进度的验收。

6、接受乙方合理化建议，对具有建设性的给予奖励。

7、甲方负责每月按该合同中的付款方式支付劳务费。

九、乙方职责：

1、保证班组人员为健康的合法公民（严禁16岁以下，50岁以上的人员及女职工进场施工作业），符合市从业人员的上岗要求。班组从业人员上岗证必须满足85%（由甲方协办）。

2、乙方安排的现场管理人员应具备相关的专业技术知识和一定管理能力。

3、乙方必须遵守施工现场管理制度（详附件），违者按制度规定执行。

4、对甲方提供的生活设施、机械设备、施工设施应正确使用，尽心爱护，如有损坏，照价赔偿。

5、协助设备维修人员对设备的保养及维修，机械、设备实行领用制度。

6、乙方应与所有工人签订用工合同，并明确项目部的各种规章制度，如乙方有相关人员为了达到个人的目的采取多人围堵、冲击甲方或业主办公地点 以及现场拉闸、爬塔吊等影响现场正常施工及有损公司形象者，不管起因如何，乙方均应为此承担全部责任，除对损坏的人、财、物进行赔偿外，还应对该班组每次罚款10000元。

6、如中途退出或质量不合格，只予结算80%，如拒不退场并闹事者，追究其责任并承担所造成的损失，即现场的塔吊租金、模板、钢管、扣件和所有机具设备的费用。

7、细石砼及砂浆由乙方按设计标号的配合比自行搅拌。本工程乙方严禁再次转包，否则，甲方有权收回，乙方无条件退场。

7、乙方应节约用水用电，如造成浪费，应由乙方承担。

8、乙方应加强安全文明施工管理，若由于乙方原因造成安全文明施工检查不合格所带来的罚款由乙方承担。

9、乙方不服从现场管理，劳动力组织不能满足工程进度的要求，不节约用料、工程质量差等，甲方有权终止劳务合同，并扣留劳务费的20%待工程验收全部合格后，扣除违约金5%支付。

10、乙方在签订本合同的同时，须向甲方缴纳人民币2万元（2000元）作履约保证金，乙方若按照约定要求的工作后，甲方在乙方进场10日后退还乙方保证金，如乙方在施工过程中未能按照约定要求的工作，该项目保证金将转为违约罚款，不予退还。

11、在施工过程中，如果该班组工作人员与其他班组工作人员产生矛盾时必须按照和气生财、以人为贵和以理服人的原则来解决和化解矛盾。严禁采用打架斗殴方式来解决矛盾，如发生矛盾至打架斗殴，由此而造成的一切后果即所带来的各种损失均由各自班组自己负责和承担，不管对错与否，项目部给予参与斗殴的人员每次2000元的处罚，并在当月的工资发放时扣除。

12、乙方在施工过程中，所用的钻孔机、抽水机、搅拌机、压浆机和一级配电箱以后的用电线路及箱体、水管一级相关材料均由乙方提供自备。

十、劳务费与安全保障包干费的支付及结算方式：

1、工程分段验收合格后，工程完工后向甲方提交单月工程量，交工长复核，送公司预算部审核，甲方按乙方所完成工程量的劳务费支付80%给乙方。

2、预留款20%待乙方承担的各个分项工程验收合格后，半年内全部付清。

3、如乙方承包范围的工作量未完成，乙方要求中途退场，已完合格工程量只按结算价款的70%支付，余下30%用于补助给后续的施工队伍，其他中途退场所导致的一切损失由乙方承担。

4、如乙方承包范围内所完成的工作量验收不合格，不予进行结算，由此而造成的损失由乙方承担（检测费原则由甲方负责，若乙方施工造成质量不合格，检测费由乙方承担，并上述第四条要求，赔偿相应的经济损失）。

十一、违约责任

1、甲方不按约定支付款项时，延期时间超过3个月以上，应按超过部分的时间及同期银行贷款利率向乙方支付延期支付款的利息。

2、乙方自身原因延期交工的，每延期一日应向甲方支付1000元/日的违约金。

3、乙方施工质量不符合本合同约定的质量标准，应向甲方支付本合同价款0.5%的违约金。

4、因乙方未及时支付农民工报酬或挪用劳务款项，引起诉讼案件，应向甲方支付违约金5000元/次。

5、乙方不履行或不按约定履行合同的其他义务时，应向甲方支付500元/次，乙方尚应赔偿因其违约给甲方造成的经济损失，延误的工作时间不予顺延。

十二、工程保修：

1、保修内容、范围：施工内容

2、保修期限：直至土方回填为止。

3、保修金

十三、争议：

1、本协议未尽事项，双方友好协商解决。

2、双方约定，在履行合同过程中，若达不成一致意见，将争议提交重庆市仲裁委员会申请仲裁。依法向项目工程所在地区人民法院提起诉讼。

十四、其他：

本协议一式四份，甲方三分，乙方一份，具有同等法律效力，账款结清保修期满后自然失效。

甲方(签章)：

乙方（签章）:

委托代理人：委托代理人：

巷道锚杆支护施工技术 第6篇

【关键词】巷道；地质；锚杆支护；技术

锚杆支护在井下巷道使用范围的扩大，但在井下的具体应用中，由于地质条件的变化和矿山压力的影响，支护效果存在很大差异。应根据不同地质条件选择安全、可靠、经济的支护技术和方法。

1.影响巷道的因素分析

1.1围岩强度

较软弱的围岩容易产生变形和破坏，巷道稳定性差，维护比较困难；围岩强度增加，围岩的承载能力及巷道围岩稳定性均增加，巷道容易维护。这主要是围岩自撑力能承担部分或安全荷载。

1.2地应力

地应力包括上复岩层的自重应力，地质构造应力和采动引起的集中应力等。

自重应力。原岩自重应力大小取决于岩石重度和埋藏深度。巷道距地表垂深增加，围岩变形量增大，稳定性减弱，特别是围岩强度较小时，巷道埋深对围岩变形影响更为强烈。但围岩强度较大时，巷道埋深的变化对围岩变形影响不大。

地质构造应力。地质构造越发育，围岩的完整性越差，裂隙越多，巷道围岩的稳定性越差。

采动集中应力。巷道距回采工作面所采的煤层越近，受采动影响越大，尤其是煤层巷道，巷道变形程度与开采煤层的厚度，直接顶、老顶的强度和厚度以及层位、结构，有密切关系。老顶来压越剧烈，影响越大，巷道围岩不仅受本身煤曾超前压力的影响，同时，还受到邻近工作面采动压力的影响，形成压力叠加，两侧采空的巷道受影响的程度大于一侧采空的巷道。

1.3断面形状与尺寸

巷道断面形状。不同断面的应力分布不同。可以改变巷道断面形状来改变围岩应力分布状况，如圆形，椭圆形较好，椭圆形次之，梯形、矩形较差。巷道断面尺寸。巷道的变形程度随巷道宽度与高度的增加而增加。

2.不同的锚杆支护方法

2.1松软围岩巷道锚注加固

锚杆支护是通过锚入围岩内部的锚杆，改变围岩本身的力学状态，在巷道周围形成一个整体而有稳定的岩石带，加固围岩，保持围岩的完整性和稳定性，控制围岩变形、移动和裂隙的发展，充分发挥围岩自身的支承作用，主动支护，有效改善矿井的支护状况，具有施工简单方便、效率高、成本底、速度快、支护效果好等特点，已经普遍推广应用。不但在岩石巷道普遍应用，而且在煤层巷道也在逐步推广应用。

在松软围岩内布置巷道，围岩变形大，稳定性差，维护困难，费用高，而且严重影响矿井的安全正常生产。传统的锚杆支护已不适应高应力、大变形松软围岩巷道，锚注加固是一种理想的改善软弱围岩承载性能的措施。锚注加固巷道围岩是利用空心锚杆作注浆孔管（简称注浆锚杆），注浆锚杆前段是带若干射浆孔的注浆段，后段是锚固段。松动和裂隙发育的围岩经过锚杆注浆加固后，围岩强度等力学性能得到提高和改善，使破裂结构的围岩胶结形成拱形连续体加固圈，同时注浆锚杆起到悬吊、挤压、楔固、主合拱等作用，防止围岩松动范围进一步扩展，从而使巷道围岩长期处于稳定状态。

2.2复合顶煤巷锚带网加锚索联合支护

复合顶板支护的难度在于软夹层（煤线、泥质）地质面的存在，导致上、下层面间、的结合力低，普通锚杆的锚固范围有限、承载能力也受限制，而且软弱夹层本身的松动膨胀也会对下位岩石形成较大的垂直载荷，挤压下位岩层，容易导致顶板跨落。在这类顶板的煤层内掘进巷道，必须采取补强措施，保证安全生产。“锚杆、钢带金属网”可以发挥挤压加固作用，促使锚固范围内的岩石形成一定荷载的整体结构，维护锚杆长度范围的顶板，保持其整体性，阻止上部围松动与变形，锚索则锚固在上部稳定的岩体上，由锚索来承担跨落范围之间内的岩层所受的垂直载荷，防止顶板离层。锚索长度一般进入稳定岩层lm、间距2m。

2.3综合顺槽采用锚杆锚索联合支护

综放工作面两侧顺槽特定的围岩条件，其顶板抗压强度低，受压后易冒落。顶煤受到地应力（上覆岩层的自重应力，地质构造应力和采动引起的集中应力等）的影响时，容易离层，所以，在锚杆支护基础上，加支一排锚索，使煤体加固带悬吊于顶板岩石，防止离层冒落。

2.4综放面未采锚网支护

综放工作面设施尺寸大、吨位重，拆除工艺复杂，要求的拆除空间较大，对支护要较高。综放末采时可以用锚网支护工艺。首先在停采后的工作面煤壁上按照间距1.5m左右、垂直煤壁施工两排长度为1.8m左右、?18mm的锚杆；然后在煤壁与顶板肩窝处按照与水平呈45°夹角、间距1.5m左右的要求施工一排长度为2.5m左右、?20mm的锚杆；再在距工作面煤壁1.0m左右、垂直煤壁施工一排长度为2.5m左右、?20mm的锚杆。

用锚网支护代替架棚支护，作为综放面末采支护技术可行、经济合理、安全可靠、便于快速施工、缩短末采时间。

巷道锚杆(索)网喷支护技术 第7篇

普通圆钢 (Q235钢材) 黏结式锚杆是目前应用较为广泛的锚杆, 按黏结剂可分为树脂药卷锚固和水泥药卷锚固, 其锚固方式主要为端头锚固。树脂药卷锚固锚杆由树脂胶囊、杆体、托盘和螺母等组成, 为保证树脂与锚头的锚固强度, 按所需要的锚固尺度将锚固端拧成反麻花状, 并设置挡圈, 以避免树脂锚固剂由孔内流出而影响锚固强度。

2 倒楔式金属锚杆

倒楔式金属锚杆由楔、杆体、托板和螺帽4部分组成。楔是由与杆体相连的固定楔和活动倒楔两个部分组成, 固定楔与倒楔沿斜面相对移动, 压紧眼孔壁形成锚固力。杆体通常选用3号圆钢, 直径14~22mm, 长度1.4~2.0m。锚杆尾端加工成长100~150mm的标准三角螺纹安装时, 先把倒楔绑在固定楔的下部适当位置, 轻轻送入锚杆眼孔中, 然后用一个专用的金属杆沿锚杆侧插入倒楔处, 锤击金属杆时将倒楔顶入固定楔斜面, 利用倒楔把固定楔楔紧在眼孔中, 使锚杆得到锚固力, 再上好托板, 拧紧螺帽即可。这种锚杆安装时不须完全插到眼孔底部就能锚固, 所以对眼孔深度要求不严。巷道报废时, 可拧下螺帽退下垫板, 用锤向里打击杆体, 松动倒楔, 拆下锚杆, 所以这种锚杆可以回收复用。

3 管缝式锚杆

管缝式锚杆由高强度钢管或钢板卷制而成, 沿钢管全长有一条缝, 实际上是一条有开缝的钢管, 在管的顶端是锥体, 尾端焊有一个由8mm钢筋制成的圆环。这种锚杆已形成了支护系列, 直径从33~45mm, 长度从1.4~2.0m, 为配合风动锚杆钻机的使用, 又研制出直径30mm的管缝锚杆。经过现场试验表明:锚杆杆体稳定, 锚固力大, 节省钢材, 施工速度快, 支护效果好。

管缝式锚杆安装对钻孔要求比较严格, 目前常用的安装机有两种:一种是用风钻稍作改进制作而成, 另一种是液压锚杆安装机。用风动锚杆安装机需要在安装机与锚杆之间配置连接装置冲击杆。冲击杆的作用是把风动锚杆安装机的冲击力传递给管缝锚杆, 以克服锚杆与眼孔壁相互作用产生的摩擦阻力, 使锚杆能够装进钻孔中。

一般锚杆直径要比钻孔直径大2~3mm, 用外力强迫压入钻孔中。管径缩小, 对孔壁产生环向的径向弹性张力, 紧紧挤压孔壁。杆体与墙壁之间出现轴向摩擦力, 形成锚固力, 此锚固力沿锚杆全长分布。此外, 托板紧压孔口岩壁, 使岩石近似处于三向应力状态。

管缝式锚杆安装注意事项:

第一, 选用钻头要用游标卡尺测量, 精确到毫米级后一位小数点。新钻头直径要大些, 与锚杆直径差要小些, 一般以1.5~2mm为宜。

第二, 使用钻头要掌握磨损数据。开始要详细测量两组钻头的磨损量, 测算每个钻头的有效钻孔数。待取得实测数据后, 再用以指导现场施工。在正常施工时, 只要注意钻头钻孔数即可, 一旦钻头钻孔数达到测定规定数, 就换用新钻头。这样可大大减少锚杆安装的不合格数量。

第三, 钻孔深度要比锚杆长度长50mm, 并要把握住钻孔方向, 保持钻孔直度。

4 可拉伸锚杆

可拉伸锚杆的特点是杆体随着拉力的增大可以延伸。锚杆材料为含碳、磷、硫较低、延伸率较大的圆钢 (电可采用螺纹钢) , 通过对锚杆的锚尾进行强化热处理而制成。热处理使锚杆锚尾段的强度和硬度高于杆体, 以保证锚杆在拉力作用下的断裂位置是在杆体而不是在锚尾, 充分利用首先屈服的杆体的较大塑性变形以适应巷道围岩大变形的要求, 并提高锚杆的整体强度。锚杆螺纹部分热处理后的强度只需略高于杆体, 使其仍具有较好的延伸性。

5 树脂锚杆

用树脂作为黏结剂进行锚固的锚杆称为树脂锚杆。它是在固化剂和加速剂的作用下将锚杆的头部黏结在锚杆孔内, 它凝结快、黏结强度高, 在很短的时间可以达到很大的锚固力, 应用广泛。树脂锚杆的杆体可为钢材、木材、竹材或玻璃钢材等。树脂药包的外袋用双层玻璃纸或聚酯薄膜做成, 内装树脂、加速剂及填料。内管为玻璃小管, 玻璃小管内装固化剂及填料。加入填料 (瓷粉、石粉或石英砂等) 是为了改善树脂固化后的某些物理力学性能和降低成本。

树脂锚杆的安装一般应遵循以下方法:第一, 锚杆眼钻眼工具一般用风动凿岩机、煤电钻或液压钻。第二, 钻眼前应按设汁要求定好眼位, 作出标记。锚杆眼深一定要满足设计要求。第三, 钻眼后, 应用压缩空气或水将眼中的岩粉清除干净。第四, 安装时, 用锚杆体将药包送入孔底后, 转动杆体将药包捣破, 使化学药剂混合进行化学反应, 将锚头与孔壁岩石黏结在一起。第五, Z型锚固剂在锚杆安装后15min上托板, K型锚固剂安装后10min上托板, CK型锚固剂安装后5min上托板。

6 快硬水泥锚杆

巷道锚杆支护施工技术 第8篇

由于我国东部煤炭的开采, 浅部资源已逐渐走向枯竭, 煤炭开采逐步向深部延伸, 国内许多矿井的开采或开拓延伸的深度已经超过了1000m。随着开采深度的增加, 地质情况越来越复杂多变, 使巷道近场围岩有效应力增大, 致使围岩应力超过其强度, 发生破坏失稳。

鑫国公司8煤采区轨道上山依次穿过顶板砂岩、泥岩、煤层, 顶板岩石裂隙发育, 小的构造较多, 顶板及帮部易掉易冒, 是一种标准的低强度破碎软岩。8101与8102试采煤面标高均为-600m以下, 所对应的轨道顺槽和胶带顺槽地应力大、破碎岩体多, 并受风化基岩及以下砂岩含水层、太原组三灰含水层、八灰及其底板砂岩含水层、九灰及其底板砂岩含水层、十灰+岩浆岩含水层的影响, 巷道地质情况复杂, 使其支护难度增大。

1 巷道支护对策

1.1 优化巷道位置

在设计阶段应根据煤系地层的岩性, 合理选择巷道位置, 尽可能避开软弱岩层;在地质勘探过程中, 应掌握岩石物理力学性质、岩石物理化学性质以及岩石水理性质, 应掌握主应力的大小及方向, 合理选层、选位, 尽可能躲让高应力区。

1.2 选择合理的支护断面

由于8100采区回采时间较短, 巷道服务年限为至采区报废为止, 综合各方面因素8100采区轨道上山施工断面选择为矩形, 掘进断面10.44m2, 巷道掘进荒宽3600mm, 净宽3400mm, 掘进荒高2900mm, 轨道以上净高2600mm, 设计方位跟8煤顶板掘进。预留巷道空间对提高支护体结构强度, 保证巷道正常使用是非常必要的。

1.3 提高围岩强度

锚杆和注浆是两种有效的加固围岩方式, 能促使形成围岩加固的承载圈, 充分发挥围岩的自承能力, 阻止围岩的塑性流动。

1.4 提高锚杆支护的预紧力, 实现主动支护

锚杆支护是巷道最有效的支护形式, 锚杆支护系统的刚度十分重要, 特别是锚杆预应力起着决定性作用。较高的预应力要求锚杆具有较高的强度。单根锚杆预应力的作用范围是很有限的, 必须通过托板、钢带和金属网等构件将锚杆预应力扩散到锚杆周围更大范围的围岩中, 形成支护结构。

1.5 及时封闭围岩

巷道支护现场总结的经验是:治帮先治底, 治底先治水。因此, 对水的处理是保证软弱围岩稳定的基础工作, 尤其对于含有黏土类矿物的膨胀型软岩, 隔水为第一要务。软岩巷道开挖后要及时喷射混凝土进行封闭, 防止其受水和空气的影响而崩解和软化。

2 8100采区巷道支护形式及参数选择

8100采区轨道上山为半煤岩巷, 作为8100采区工作面的运输设备、材料等物品的主要巷道, 同时也是构成区段通风系统的主要巷道, 服务年限到采区报废。

根据8100采区轨道上山实际情况支护分为临时支护和永久支护两部分。

临时支护:采用金属前探梁作为临时支护, 前探梁为3根不少于4米长的4寸钢管或者用不少于15kg/m的钢轨, 随着掘进, 如果顶板地质条件发生变化较为破碎时, 要短掘短支。

永久支护:采用锚、网、梯索喷联合支护。永久支护到迎头, 支护前顶板岩性好时, 最大空顶距不大于1600mm, 岩性较差时最大空顶距不大于800mm, 支护后迎头最大空顶距不大于300mm。

在永久支护过程中锚杆的选用是支护的关键因素, 近几年来随着支护技术的不断发展加强, 预拉力锚杆得到了广泛使用, 并且支护效果也是非常理想。高强杆体 (下转第2页) (上接第9页) 材料屈服强度大于500MP。杆体直径:20-22m;锚杆破断荷载:200-300kN以上。

另外在8100采区轨道上山所采用的联合支护中, 锚索的使用可以有效的限制围岩松动变形, 使其保障巷道的整体稳定性良好。小孔径高强预应力锚索是近年来比较常用的一种锚索。它的作用原理是起悬吊作用、预应力主动限制围岩松动变形;应用条件有稳定岩层作为锚索悬吊生根点。

国内外首创28mm小孔径锚索技术, 单根钢铰线, 15.24mm, 28mm孔径;锚杆钻机钻装, 最大长度12m;最大锚固力260kN, 预紧力100kN。直径17.8mm, 破断力350kN;直径φ18.96mm, 破断力400kN。最近开发直径22mm, 破断力达到500kN, 同时进一步提高索体的延伸率。

采用锚杆锚索联合支护提高锚杆支护的整体支护效果, 防止巷道顶板的漏冒和两帮煤体的片帮。通过托板将其所承担的载荷有效地传递到锚杆上, 并能协调锚杆的受力, 发挥锚杆的整体支护作用, 有效的提高锚杆锚固范围内围岩的连续性, 有利于提高锚杆支护体系的整体支护强度。

同时8煤各巷道在使用联合支护中, 8100采区轨道上山及其胶带上山由于服务年限要到采区报废为止, 所以为其避免岩石风化破碎需要挂钢筋网喷浆来及时封闭围岩, 同时做好巷道成型稳固工作。

根据8100采区轨道上山的围岩地质情况, 锚杆采用φ20×2400mm高强锚杆, 间排距900×900mm。锚索采用φ17.8×6300mm, 间排距1800×2700mm。钢筋网φ6mm钢筋焊接, 经纬格100×100mm, 网幅1000×1400mm和900×1700mm两种规格。

在岩性较差时巷道顶部和帮部采用W型钢带加强支护。

3 结论

在煤矿的建设中应根据矿井巷道的实际地质状况来确定巷道及硐室的支护形式。锚杆等支护形式的布置随围岩条件发生变化时, 其支护参数也应做相应改变, 特别在地质构造地带, 可考虑增加锚杆、锚索数量或辅以其它支护方式, 甚至更改支护方式

摘要：本文结合煤矿巷道的地质状况分析, 论述了锚杆支护技术发展以及锚杆支护设计的新进展, 讨论了对不同岩性巷道支护技术的发展方向。

软岩巷道锚杆支护技术模拟研究 第9篇

软岩巷道因具有强度低、易破碎等特点, 会造成巷道支护难度较大、后期维护成本高等, 因此软岩巷道的支护问题是保证掘进工作安全、高效进行的关键[1]。随着掘进设备机械化水平的提高, 巷道支护方式、材料运用和适用性选择等问题将对巷道的快速掘进和后期维护产生极大地影响。数值模拟作为一种预测分析手段, 可应用于巷道支护参数的合理设计、对比分析等方面, 对现场实践起到指导作用。

1 软岩巷道破坏机理分析

巷道掘进之后形成巷道空间, 巷道围岩由于受爆破和震动的影响, 围岩变得破碎松散, 强度变低, 巷道受到多方面的外力作用而发生破坏变形, 主要有构造作用、覆岩压力、碎胀 (变形) 压力、支承应力及冲击地压等外在方面[2,3]。同时由于巷道顶底板岩性的不同, 引起巷道破坏变形因素也会不同, 软岩巷道由于易破碎、遇水之后会软化, 强度降低, 因此与硬岩巷道的破坏机理有较大差异, 应当对巷道围岩岩性进行分级确定, 软岩巷道的变形场属于非线性力学场, 当外力施加的荷载超过极限承载能力时巷道会发生失稳, 产生变形破坏[4,5,6]。

2 锚杆支护模拟分析

为研究锚杆支护在软岩巷道中的支护效果, 分析巷道使用锚杆支护时其各参数对巷道支护效果的影响, 以山西某矿15采区15102工作面掘进巷道的地质条件为基础, 分别对预应力、单独支护和联合支护、长度等主要参数进行了数值模拟对比分析。该巷道设置为矩形巷道, 巷道断面4.6 m×3.4 m, 沿煤层顶板掘进, 通过对围岩采样进行岩石力学实验分析, 得到其抗压强度为2.1~19.0 MPa, 则可知该巷道属于软岩巷道。直接顶为泥岩, 平均厚度1.34m;基本顶为K2灰岩, 较为坚硬, 平均厚度6.50 m, 支护方式选用锚杆、锚索联合支护, 锚杆选用20mm的高强度螺纹钢, 锚索选用规格为17.8 mm, 排距2.4 m。

2.1 建立数值模型

采用FLAC数值模拟软件建立模型, 根据地质资料设置模型长、宽、高分别为80, 40, 60 m, 巷道断面为矩形。模型边界条件设置为模型左右和下边界固定无水平位移, 上部边界受覆岩重力施加的均匀荷载。

2.2 不同预应力情况下模拟分析

为研究预应力对锚杆支护的影响, 对锚杆施以不同的预应力, 对比分析不同预应力对支护产生的影响。

分别模拟了预应力为30, 60 k N时对锚杆支护的影响 (图1) 。图1 (a) 为预应力30 k N时锚杆受力状态, 可观察到锚杆预应力低时, 会导致锚杆支护产生的应力场应力值小, 形成的有效压应力区范围小, 而且孤立分布, 没有连成整体;图1 (b) 为预应力60 k N时锚杆受力状态, 可观察到在高预应力条件下, 锚杆产生的应力值大, 形成的有效压应力区范围广, 几乎覆盖了整个顶板, 锚杆的主动支护作用得到充分发挥, 可有效减小巷道围岩变形, 控制顶板离层。在实际应用中, 锚杆预应力存在一定的控制范围, 应当考虑锚杆强度, 小于或高于这个范围都可降低支护效果。

2.3 不同支护方式下模拟分析

为研究选用不同支护材料条件下的支护效果, 通过软件模拟单一锚索支护和锚杆+锚索联合支护两种条件下受力对比分析, 应力分布如图2所示。

通过图2对比可知, 单一锚索支护时锚索之间形成的有效压应力区范围小, 且锚索根部靠近巷道上角处产生应力集中, 会造成巷道失稳变形, 当加入较短的锚杆进行支护后, 支护效果明显改善, 锚杆与锚索之间应力场连成一个整体, 支护范围增大, 支护强度提高。

2.4 不同锚杆长度及锚固位置模拟分析

为研究预应力对锚杆支护的影响, 根据该巷道煤层顶底板岩层的物理参数建立模型, 进行不同长度、锚杆锚固不同位置时的应力分布模拟分析。

(1) 锚杆未打入坚硬岩层模型模拟巷道开挖, 巷道断面设置为矩形, 采用锚杆、锚索联合支护方式, 巷道支护材料的布置如图3所示, 锚杆直径为20 mm, 顶板锚杆长度1.8 m;锚索直径为17.8 mm, 长5 m。顶锚杆间排距分别为0.8, 1.2 m, 锚索隔排使用, 排间距2.4 m。通过模拟计算得到巷道锚杆支护后的受力分析 (图4) 。

分析图4可得到, 当锚杆没有打入基本顶坚硬岩层时, 巷道四角受力较大, 且巷道上方存在应力集中现象, 应力较大, 会对巷道产生一定的影响, 从而造成巷道失稳变形。

(2) 相同条件下当锚杆打入坚硬岩层, 将锚杆长度设定为2.4 m, 设置锚杆打入基本顶坚硬的K2灰岩层, 支护材料布置如图5所示, 通过模拟计算得到巷道锚杆支护后的受力分析图 (图6) 。

通过图6与图4对比分析可得到, 当锚杆打入基本顶坚硬岩层时支护效果明显提高。由应力云图可知, 巷道锚杆支护应力场范围增大, 且巷道所受应力降低, 这样围岩整体性提高, 顶部锚杆的支护作用得到充分发挥, 有利于软岩巷道的支护, 因此相同条件下, 锚杆支护应当打入距离较近的坚硬岩层中, 充分发挥锚杆的支护作用。

3 结论

使用FLAC数值模拟软件对软岩掘进巷道锚杆支护进行数值模拟, 对比分析了不同预应力、支护方式、锚杆长度及锚固位置条件下支护效果, 主要得出以下结论:

(1) 支护条件相同时, 预应力越大, 锚杆产生的应力值大, 形成的有效压应力区范围大, 锚杆的主动支护效果越好, 但是应当控制在一定范围内。

(2) 在该巷道地质条件下, 联合支护方式会使锚杆与锚索之间应力场连成一个整体, 相较于单一支护方式支护范围增大, 支护效果提高。

(3) 当软岩巷道上部距离较近位置有坚硬岩层时, 使用锚杆支护, 锚杆打入坚硬岩层的支护效果比未打入坚硬岩层要好。

通过模拟对比分析, 可以得出适合软岩掘进巷道使用锚杆支护时预应力、支护方式选择及锚杆长度和锚固位置等参数的选择方法, 因现场实际施工与模拟状态有较大差别, 运用数值模拟的方法可以为现场施工提供理论参考, 但还应当结合现场实际情况进行相应改进, 以提高软岩巷道锚杆支护效果, 加快巷道的掘进速度。

参考文献

[1]董开封, 丘富旺.煤矿软岩巷道掘进支护技术研究[J].中州煤炭, 2014 (2) :7-9.

[2]何满潮, 李乾, 蔡健, 等.兴安煤矿深部返修巷道锚网索耦合支护技术[J].煤炭科学技术, 2006, 34 (12) :1-4.

[3]孙晓明, 何满潮, 董海蝉.煤矿软岩巷道耦合支护技术研究[J].地球学报, 2003, 24 (增1) :156-161.

[4]姚祺, 杨明.祁东煤矿软岩斜巷支护技术研究[J].能源技术与管理, 2012 (2) :13-15.

[5]何满潮, 孙晓明.中国煤矿软岩巷道工程支护设计与施工指南[M].北京:科学出版社, 2004.

煤矿掘进施工巷道复合顶板锚杆支护 第10篇

每一个新的技术的实施应用总要有其规律, 从陌生到了解, 从了解到担心, 从担心到放心, 之后就会马虎大意。那么锚杆支护技术的应用也出现了类似的情况, 这对于锚杆支护技术的发展是极其不利的。任何一项技术都有其优点和局限性, 如果实施管理不当, 也是极易出现危害性后果的。接下来本篇文章主要是阐述锚杆支护技术的相关因素, 进一步探讨这一技术在针对巷道复合顶板应用过程中的问题和措施。

1 锚杆支护技术的应用原理

众所周知, 锚杆支护技术中最重要的设施就是锚杆, 其他相关的设备只有在它的基础上才能发挥应有的作用。所以我们如果想要更好的应用锚杆支护技术, 就必须先要了解这项技术的应用原理。我们可以从下面的几方面进一步的了解:

1) 锚杆在整个巷道施工的过程中, 可以把其中不稳定的顶板岩层或者是可能要掉落的岩层全部悬吊在坚固的老岩层的上面, 这样就有利于保证整个煤矿施工巷道不至于产生冒落;

2) 顶板锚杆在层状岩石的巷道中打入周围的岩层以后, 这样就加固了那些本来已经松动的岩层, 使之称为一格严实的整体, 起到了“梁”的作用, 这样不仅能够提高顶板岩层的坚实度, 还增强了其抗弯性能, 锚杆植入的深度决定碹的厚度;

3) 我们可以了解到, 当锚杆打入煤巷中的岩层的时候, 就把那些本来松软的岩石层串连在一起, 使彼此之间更加坚固。我们知道岩石内部可以产生一定的拉应力, 运用锚杆可以使这种力达到平衡, 可以有效地防止岩层之间的裂缝的产生, 起到了挤压、加固的作用;

4) 煤巷顶板上安置了锚杆, 这样巷道中的顶板就可以减小彼此之间的跨度, 就像是每隔一定距离就加设一定的柱点一样, 这样的小跨度减少了顶板的下沉力, 增加了顶板岩层的安全性能, 使其更加稳固。

2 煤矿掘进施工巷道复合顶板锚杆支护的相关影响因素

影响锚杆支护技术实施的相关因素是很多的, 具体说来主要是以下几方面:

1) 锚杆支架安装时主要的影响因素就是巷道所处的深度, 这样说的主要原因就是两者之间存在一定的比例关系, 即锚杆的间排距与巷道深度成反比例, 锚杆的杆体长度与巷道深度成正比例。所以, 在煤矿掘进施工的过程中一定要准确的了解巷道的深度, 这样有利于锚杆技术的实施;

2) 在煤巷掘进时, 安全性是始终要首先想到的, 为了防止不必要的意外伤害, 应该采取有效的措施, 尽最大的努力保证顶部岩石的坚固性。最好的方法就是锚杆的长度要随着煤层的厚度的增加而增加, 处理好两者之间的比例关系, 才能够保证施工的安全性;

3) 任何事情都要根据实际情况具体问题具体分析, 锚杆的支护在实际的应用中也要根据不同的地方具体分析, 要深入分析当地的地质情况, 这样在具体的施工中才能根据具体问题提出有针对性的解决策略;

4) 复合顶板的厚度要符合一定的标准, 在实施锚杆支护技术时对岩层也要事先进行测试, 看其是否符合标准。在复合顶板比较厚的时候, 锚杆杆体植入岩层的厚度一般不小于110cm。同时采取何种锚杆支护形式主要的影响因素就是煤层的厚度, 所以在具体实施时应该考虑到这一点。

3 煤矿掘进施工巷道复合顶板锚杆支护存在的问题

我国的煤矿巷道中的锚杆技术起步是比较晚的, 尽管有了一定的发展, 在实际的应用过程中还是存在诸多弊端。

首先, 我国的煤巷锚杆技术的设计种类是比较单一的, 很多都是凭借工程以往的经验, 缺乏科学的根据。另外, 矿井中的情况是多变的, 单纯的依靠理论进行实践工作与预先设计的结果会产生很大的差距。可以看出, 我国采用的锚杆设计方式存在严重的不足。我国暂时还没有形成比较完备的设计方法, 导致锚杆支护参数的计算不能十分准确, 这就有可能导致比较严重的后果, 比如局部冒顶事故的发生。

其次, 我国煤矿地区地质条件比较复杂, 而对当地的岩体的各种实际状况的了解也是十分重要的, 目前我国煤矿企业在进行巷道设计时很少会考虑到这一点。对煤矿开采区的岩体的地质状况没有进行细致的分析, 当开掘煤炭时, 如果岩体出现任何问题不能够及时的采用有效的措施, 所以锚杆的支护设计在一定程度上被理想化了, 这就导致了工程施工过程中的很多弱点不容易察觉, 导致事故危害的发生。

最后, 因为巷道的锚杆技术是一门技术性比较强的工作, 这不仅要求工程的施工质量, 还要保证施工人员具有较高的业务能力和业务水平。不过目前, 我国的锚杆支护技术人员的素质是相对比较低的, 煤矿企业的相关部门的监督和管理力度不够, 这样工程质量也是很难被保证的。

4 改善锚杆支护技术的有效措施

1) 锚杆支护技术的设计不能只凭借经验而要更加科学化。我国煤矿企业应该积极采用国外的先进技术来弥补自己的不足之处, 当然对国外技术的引进和吸收也要根据自己的实际情况, 在此基础上对锚杆支护技术的设计方法进行大胆的创新, 研制出新的适合的动态设计法, 这样可以避免我们传统设计方法中的弊端。除此之外, 我国煤矿企业的相关部门也要采用现代化的设施和手段, 对矿井中的岩层等一系列相关事务进行严密的监测, 对矿井地区的地质情况做好全方位的了解, 以便工程的顺利实施;

2) 改进锚杆支护材料的性质对于实施后的结果也是有比较大的影响的, 所以应该采用那些支护刚度强, 并考虑采用组合支护。因为锚杆支护工程本身的属性, 如果对其设计不合理或是施工质量较差很容易导致复合顶板的冒落。所以这两项工作应该是要努力抓好的;

3) 煤矿企业应该要提高锚杆支护技术的施工质量的同时, 还要对其工作人员进行定期的培训, 以此来提高他们的整体素质, 只有施工人员的业务素质提高了, 才能在一定程度上保证工程的施工质量。另外, 煤矿企业的各部门对工程施工应该加以监督和管理, 并且要给予足够的重视。高素质的员工、高质量的施工以及严格的监督管理才能够确保煤矿掘进施工巷道复合顶板锚杆支护的安全性。

煤矿掘进施工巷道复合顶板锚杆支护技术在我国的煤矿行业已经广泛的加以应用, 技术人员应该要不断探索和学习并不断成熟起来。我们了解到这项技术的优越性应该大力发展, 使其在不断的应用中更加科学化、规范化, 从而降低煤矿开采的事故率, 不断推动我国经济的向前发展。

参考文献

[1]张金龙.煤巷锚杆支护技术应用分析[D].河北省煤炭工业行业协会、河北省煤炭学会2008年总工程师会议暨采煤专业委员会学术会议论文集, 2008.

[2]何满潮, 袁和生, 靖洪文, 等.中国煤矿锚杆支护理论与实践[M].北京:科学出版社, 2004.

[3]王金华.我国煤巷机械化掘进机现状及锚杆支护技术[J].煤炭科学技术, 2004, 32 (1) .

锚杆支护技术研究 第11篇

关键词：煤矿锚杆支护失效原因分析

0引言

由锚杆支护发展起来的锚网支护、锚网带支护、锚网喷支护、锚网带支护、喷锚喷、锚杆修护技术等支护工艺在矿区围岩支护中广泛应用并且收到了良好的经济效果。但在现场的实践过程中，由于多方面的原因可能導致锚杆支护失效，甚至引起安全事故，下面笔者结合自己多年工作经验进行了具体的阐释。

1锚杆支护失效原因分析

锚杆支护是一项技术含量相对较高的支护技术，锚杆支护效果的好坏取决于多方面的因素，无论哪一个环节出现问题，都有可能造成锚杆支护失效。为此必须综合考虑多方面的因素对锚杆支护的影响，保证有效的支护。

1.1地质条件的变化是造成锚杆支护失效的主要原因众所周知，在巷道施工以前，技术部门要根据锚杆支护理论，通过精心设计计算，并根据具体的围岩情况计算出所用锚杆长度，并经过矿区验证后确定出合理的支护参数。锚杆长度是最重要的支护参数。锚杆长度主要是根据围岩松动圈的范围来确定的，不同的围岩条件，其围岩松动圈的范围各不相同，有的甚至相差较大。现场如果不能根据具体的地质条件进行有针对性的锚杆支护参数设计计算，就会造成实际使用的支护参数不能很好地适应地质条件的变化。现场许多矿井也正是由于简化设计或干脆采用工程类比法来进行锚杆支护参数设计，从而为锚杆支护失效埋下了隐患。为此从技术层面上完善设计，消除隐患是关键。

1.2减少锚杆外露长度，确保有效支护长度在锚杆杆体长度一定的条件下，锚杆外露长度长，就会相应地减少有效的锚固长度。锚杆支护就是要在支护参数一定的条件下最大限度地增加锚固长度，这对于提高支护效果是有积极意义的。现场一般采用以下方法来保证有效的支护长度。①在施工中，钻孔的长度一般长于锚杆体的长度5－10cm，采用国外的一种断头锚固式锚杆，这种锚杆不露尾巴：②利用国内快速安装的锚杆，如螺母装有垫片或已固化的树脂；③利用快速安装锚杆的套筒。放置螺帽的这一段六角孔不能太长，基本要与螺帽的厚度一致：利用非快速安装专为搅拌树脂锚固剂用的套筒式，套筒深度不能太小，略大于托盘、垫圈和螺帽三者厚度即可。

1.3锚杆杆体材料及设计对于锚杆的承载力影响很大。我国目前使用的锚杆存在的问题主要是承载能力低，且延伸量小，不能有效的控制和适应围岩的变形。采用等强锚杆式克服了锚杆尾部公称直径小(小10％－14％)，强度低的问题，但是同时也存在了由于等强锚杆在加工时引起的锚尾脆性大，实际应用中容易破断的问题。在当前条件下等强锚杆在现场仍普遍应用，但随着开采深度的加大，地应力相对增加，需要研制更为新型的锚杆。

1.4施工队伍及人员的素质对锚杆支护效果影响很大。锚杆支护工艺繁琐，人为影响因素多，如锚杆的角度、锚杆孔的深度、锚杆支护的“三经”匹配情况、锚杆预应力及锚固力的大小、托盘与煤岩壁的贴紧程度、不同凝固时间的锚固药卷的安置顺序及充分搅拌情况、锚杆间排距及位置的确定等，每一道工序的施工偏差均对锚杆支护质量有较大的影响。因而通过有效的技术培训及教育，提高施工人员的素质，消除以上人为因素的影响对于提高锚杆支护效果意义重大。

1.5巷道开挖后的及时支护并提高锚杆预紧力对于增加围岩强度、控制围岩早期的变形和破坏、发挥围岩自身承载能力，提高锚杆支护效果具有重要意义。巷道在开掘后，顶板及两帮围岩就会发生变形。对于由多分层组成的顶板，如果不及时支护，一旦发生离层，岩体整体强度就会降低，就很难发挥其自身的承载能力。而及时支护安设锚杆，并给予合理的预紧力，就可以减少围岩拉应力区，改变围岩的应力状态，提高围岩强度。锚杆预紧力不仅可以消除锚杆的初始滑移量，而且能给围岩施加一定的预紧力，提高了岩层层面的摩擦力和粘结力，从而能提高组合梁的强度，并能充分发挥岩石自身的承载能力。

1.6完善锚杆支护的安全监测对于保证锚杆支护的效果有重要作用。锚杆支护具有较大的隐蔽性，为此，必须加强工程质量监测及矿压监测，以便及时掌握现场的实际支护效果，围岩的动态变化，掌握巷道的变形规律，以便及时调整支护参数设计，有效指导巷道施工。并能做到超前防范，避免事故的发生。现行的监测方法一般有：施工前采用顶板光纤窥视仪，探察顶板岩性条件，施工后的巷道按一定的距离安装顶板离层指示仪，测力锚杆、围岩深部多点位移计等监测顶板下沉量。

2结论

煤矿巷道锚杆支护技术的发展与现状 第12篇

1 锚杆支护理论的发展

目前的锚杆支护理论归纳起来有3种模式:被动地悬吊破坏或潜在破坏范围的煤岩体;在锚固区内形成某种结构 (梁、层、拱、壳等) ;改善锚固区围岩力学性能与应力状态, 控制围岩变形与破坏。通过不断深入的研究发现, 锚杆支护的本质作用以第3种模式为主。同时, 借鉴美国煤矿锚杆支护理论与实践经验, 发现巷道开挖后立即支护, 并施加足够高的安装力, 即锚杆预应力, 提高锚固体的刚度非常重要。

根据锚杆受力大小来分型, 可将锚杆受力模型分成5级, 即从锚杆预应力很低, 支护不明显到高预应力、强力支护之间划分出五个档次, 根据对锚杆受力变化特征的分析, 得出锚杆支护围岩响应曲线, 如图2所示, 曲线1~5分别5级受力模型相对应。曲线5对应的高预应力、强力锚杆支护能有效控制围岩位移;曲线2锚杆破断之前围岩变形较小, 锚杆破断后, 围岩位移急剧增大;曲线3围岩发生较大位移后能趋于稳定;曲线4围岩发生较大位移后不能稳定, 而且后期由于锚固力明显降低, 围岩位移进一步加大, 甚至失稳。

根据上述分析, 提出高预应力、强力支护理论。

(1) 锚杆支护主要作用在于控制锚固区围岩的离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等扩容变形, 将这种不连续变形控制到最小, 保持煤岩体的完整性、连续性, 使围岩处于受压状态, 减小煤岩体强度降低。

(2) 锚杆预应力及其扩散对支护效果起决定性作用。确定合理的预应力, 并使其有效扩散是支护设计的关键。托板、钢带与金属网等护表构件在预应力支护系统中发挥极其重要的作用。

(3) 预应力锚杆支护系统存在临界支护刚度。支护刚度小于临界支护刚度, 围岩将长期处于变形与不稳定状态;相反, 支护刚度达到或超过临界支护刚度, 围岩变形得到有效抑制, 巷道处于长期稳定状态。

(4) 锚杆支护对围岩弹性变形、峰值强度之前的塑性变形、锚固区整体变形等连续变形控制作用不明显, 要求支护系统应具有足够的延伸率, 使围岩的连续变形得以释放。

(5) 对于复杂困难巷道, 应采用高预应力、强力锚杆组合支护, 应尽量一次支护就能有效控制围岩变形与破坏, 避免二次支护和巷道维修。

2 锚杆支护技术的发展

锚杆支护成套技术包括地质力学测试与评估、锚杆支护设计、支护材料、施工机具与工艺、支护工程质量检测及矿压监测、特殊地质条件支护技术等诸多方面。

2.1 锚杆支护设计方法

随着对巷道围岩地质条件复杂性与多变性的深入了解, 以及数值计算在采矿工程中的快速发展与应用, 动态性、系统性、信息化的设计方法, 即动态信息设计法得到普遍认可与应用。支护设计不是一次完成的, 而是一个动态过程;初始设计采用数值模拟方法, 通过多方案比较确定合理的设计参数;设计充分利用每个过程中提供的信息, 实时进行信息收集、分析与信息反馈。

2.2 锚杆支护材料

锚杆支护材料包括杆体及附件、锚固剂、组合构件、金属网、锚索等。为了满足复杂困难巷道支护要求, 开发出高强度螺纹钢锚杆支护系列材料。通过杆体结构与形状优化, 更有利于提高锚杆锚固效果;通过开发锚杆专用钢材, 达到高强度和超高强度级别。同时, 研制出系列树脂锚固剂, W型、M型钢带, 形成了高强度树脂锚固组合锚杆支护系统。针对初期小孔径树脂锚固锚索存在的问题, 如锚索直径 (15.2mm) 小, 破断力小, 与钻孔不匹配, 易出现拉断现象等, 开发出大直径、高吨位锚索。一方面加大了索体直径, 最大达22mm, 提高了索体的破断力, 直径22mm的锚索拉断载荷达到600k N;另一方面, 采用19根钢丝代替了原来的7根钢丝, 提高了锚索的延伸率。

2.3 锚杆支护施工机具与工艺

锚杆支护施工质量和速度取决于施工机具与施工工艺。我国单体锚杆钻机及配套机具已比较成熟, 基本能够满足井下锚杆支护施工的需要。在锚杆、锚索预应力施加设备方面, 引进和开发了大扭矩气动扳手、液压扳手, 研制出与锚杆钻机配套使用的扭矩倍增器等机具, 基本能够满足锚杆螺母扭矩300~500N&m的要求。研制出系列锚索张拉设备, 与高预应力、强力锚索配套使用的张拉设备, 额定张拉力达到450k N。为了提高煤巷综掘施工的装备和技术水平, 促进煤巷单进水平的大幅度提高, 有些矿区引进了先进的连续采煤机和掘锚机组, 并在井下应用中取得较好的效果。

锚杆支护施工工艺包括施工机具选择与配置, 施工人员组织, 施工工序安排, 安全技术措施等内容。很多矿区根据本矿区地质与生产条件, 通过合理配置施工机具与人员, 安排支护各工序的顺序和时间, 采用快速安装机具与工艺, 缩短每个工序所占时间, 并与掘进、运输等环节相配套, 形成了煤巷快速施工工艺, 显著提高了锚杆支护成巷速度。

2.4 锚固与注浆联合加固技术

根据煤矿巷道特点, 开发出不同形式的注浆锚杆, 包括普通注浆锚杆, 内锚外注式注浆锚杆, 外锚内注式注浆锚杆, 可控压注浆锚杆等。对于极破碎煤岩体, 还研制出钻锚注加固技术, 将钻孔、注浆和锚固集于一体, 解决了难成孔的破碎煤岩体加固难题。在小孔径树脂锚固预应力锚索的基础上, 研制出树脂与注浆联合锚固锚索, 兼有树脂锚固和注浆锚固锚索的优点。注浆材料除常用的水泥基材料外, 还开发出不同类型的化学加固材料, 如聚氨酯、脲醛树脂及不饱和聚脂等, 以适应不同的围岩条件。

3 结论

(1) 煤矿锚杆支护技术经历了从低强度、高强度到高预应力、强力支护的发展过程。目前已开发出包括巷道围岩地质力学测试、动态信息支护设计、高强度与高刚度支护材料、快速施工机具与工艺、工程质量检测与矿压监测及锚固与注浆联合加固在内的锚杆支护成套技术, 成为首选、安全高效的主要支护方式。

(2) 高强度、高刚度锚杆支护技术成功应用于千米深井巷道、软岩巷道、强烈动压影响巷道、沿空掘巷与留巷、采空区留巷等复杂困难条件, 围岩的强烈变形得到有效控制, 取得良好的支护效果。

(3) 锚杆支护技术是继我国煤矿成功应用综合机械化采煤技术以来采掘技术的又一次革命。它不仅保证了采煤工作面的安全、快速、高效推进, 煤炭产量和效益的大幅度增长, 而且深刻地改变了矿井的开拓部署与巷道布置方式。

参考文献

[1]康红普, 姜铁明, 高富强.预应力在锚杆支护中的作用[J].煤炭学报, 2007, 32 (7) .