杨传智
淮河能源控股集团煤业公司顾桥煤矿，安徽淮南 232001
摘要：当前在煤矿掘进中锚杆支护技术由于劳动强度低、经济性强、支护效果好,在煤巷快速掘进工程中的应用日益广泛。为提升锚杆支护技术的应用效果,对其在煤巷快速掘进中的应用进行分析。
关键词：锚杆支护；煤巷；快速掘进；
我国煤巷支护经历了木支护、工字钢架棚支护、U形钢拱形可缩性支护和锚杆支护技术的发展过程。与棚式支架支护相比，锚杆支护显著提高了巷道支护效果，提高了支护速度，减轻了工人劳动强度。目前，煤巷锚杆支护技术已在国内外得到普遍应用，是煤矿实现高产高效生产必不可缺少的配套技术。
1锚杆支护的概况
巷道支护技术是煤炭开采中的一项关键技术。安全、合理、有效的巷道支护是保证矿井实现高产高效的必要条件。而煤巷支护的特点是：支护服务年限较短；因围岩较松软，并且受采动影响，地压较大，因此要求支护具有较好的可缩性；要求原材料比较便宜，施工和维修比较容易。较金属支架支护而言，锚杆支护显著提高了巷道支护效果，降低了巷道支护成本，减轻了工人劳动强度；同时，锚杆支护简化了采煤工作面端头支护和超前支护工艺，改善了作业环境，保证了安全生产，为采煤工作面的快速推进、实现高产高效创造了良好条件，因此锚杆支护技术已在我国高产高效矿井中得到了广泛应用。从薄及中厚煤层回采巷道，到综采放顶煤工作面沿煤层底板掘进的全煤巷道; 从顶板比较稳定的煤巷，到复合、破碎顶板巷道，从实体煤巷，到沿空掘巷，从小断面巷道到大断面开切眼，锚杆支护的使用范围越来越广。我国锚杆支护技术已形成了成套技术，包含：巷道围岩地质力学测试技术;锚杆支护动态信息设计;高强度锚杆支护资料、树脂锚固剂、M型钢带及其轧制技术、特种锚杆与锚索支护技术;锚杆支护施工机具;锚杆支护监测仪器与技术。
2煤巷锚杆支护快速掘进技术推广的意义
煤巷掘进效率低、机械不能充分发挥作用，在很大程度上与配套能力低、配套不完善有关。巷道掘进系统中的主要配套环节多、包括支护、转载、运输、供电、供水、通风、降尘等，要提高煤巷掘进效率、充分发挥机械化作用，必须提高设备综合配套能力，使之进一步完善。特别是支护和运输工作量大，占用时间多，必须解决好这两个关键环节，才能充分发挥掘进设备的潜力。在缩短支护时间方面，根据地质条件，尽量采用锚杆支护，提高巷道支护效果，减轻工人劳动强度，加快成巷掘进速度。
3支护理论
3.1理论基础
锚杆作用控制锚固区围岩离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等扩容变形与破坏，使围岩处于受压状态，抑制围岩弯曲变形、拉伸与剪切破坏，保持锚固区围岩完整性，减小强度降低。
在锚固区形成刚度大的次生承载结构，阻止锚固区外岩层产生离层，改善围岩深部应力分布。
锚杆预应力起决定性作用，确定合理预应力是支护设计关键。高预应力要求锚杆具有高强度。
预应力扩散更为重要。单根锚杆预应力作用范围有限，必须通过托板、钢带等构件将预应力扩散到离锚杆更远围岩中。钢带、金属网等构件在预应力支护系统中发挥极其重要的作用。
深部及复杂困难巷道应采用高预应力强力锚杆支护，实现一次支护有效控制围岩变形，避免二次支护。
3.2锚杆预应力在巷道支护中的作用分析
控制围岩强度的降低，消除锚杆构件的初始滑移量，在围岩中产生附加锚固应力，改变开挖边界的约束性质；当围压在0～1MPa范围内变化时，残余强度表现出对围压很强的敏感性，即围压稍微增大，残余强度增长很快。
能够改善围岩的应力状态并提高围岩承载能力，能够改善围岩体的变形性能。
4 锚杆支护技术确保快速掘进的措施
4.1设计方法及设计参数的优化
支护设计以往主要是依据悬吊理论、组合拱理论或挤压加固理论,采用工程类比法和计算公式法。但由于地质条件的复杂性,就一种方法或一个公式不能给出合理的设计参数。为解决这一难题,采用以地应力为基础的动态设计法,并在此基础上建立计算机辅助设计的专家系统。该方法主要内容为“地质力学评估数值模拟初始设计现场监测利用反馈信息修改设计”。现场监测非常关键,监测取得的数据是作为二次修改设计的依据,修改设计后再应用于实践。只有经过不断地改进支护设计,才能使锚杆支护更为经济、合理。在选定设计方法之后,还要根据不同的顶板岩性及地质构造特点,优化设计参数,为快速掘进提供技术依据。?
4.2 改进锚杆施工工具
在锚杆支护技术中施工机具起着无比重要的作用，它直接影响锚杆施工质量和施工速度。锚杆钻机按结构形式可分为单体式和钻车式两类，钻车式又分为履带式和胶轮式;按钻机破岩方式可分为旋转式、冲击式和冲击旋转式;按钻机动力形式可分为液压、电动及风动式。
4.3采用液压锚杆机
便携式风动单体锚杆机作为一种“轻型工具”，在煤矿恶劣的工作条件下钻孔打眼，无论在结构强度、输出功率、机器效率、破岩能力和安全性能等方面，都存在不足。采用液压锚杆机，配套使用锚杆扭矩放大器，具有转速低，转矩大，噪声小，结构紧凑，重量轻，提携操作方便，能有效缩短支护时间，提高生产效率。
4.4支护材料的改进
目前使用的锚杆多缺乏必要的检测和监督,为此一定要严格审核锚杆的加工质量,严禁不合格的锚杆下井。另外还要进一步改进锚杆支护材料,发展新型锚杆,实现锚杆强初撑力、急增阻、高阻力。对于锚杆的附件,应重视W(或H型)钢带梁和减磨增压垫圈的作用,并应进一步提高锚杆托盘的质量,防止托盘损坏造成锚杆失效。树脂锚固剂是决定锚固力的关键。要提高树脂锚固剂的强度和刚度,以提高围岩与锚杆的粘接强度;保证锚固剂质量,超快段能够及时凝固,使锚杆能够尽早预紧,快速承载。?
4.5 锚杆联合支护
稳定的围岩采用单一的锚杆支护是可行的,但是在受到动压影响,处于软岩层中,围岩容易变形、地层压力大的不稳定围岩,则必须采用不同的锚杆联合支护。对于不稳定或极不稳定巷道,这类巷道的特点是围岩破坏范围和变形量大,除锚杆支护配锚梁网组合支护外,还应采取加长锚杆长度、缩小锚杆间排距、顶板注浆、锚索加固等特殊手段加强支护。另外,在大跨度的交岔点、硐室、切眼和地质构造破碎带,单纯的锚杆支护不足以维护工程稳定,还须用上述手段辅助加强支护。如果这些问题得以解决,就可以把锚杆支护作为唯一的顶板支护方式,实现巷道支护锚杆化,进一步提高巷道的掘进速度。?
5 结束语
总之，锚杆支护作为一种有效的采准巷道支护方式，对巷道围岩强度的强化作用，可显著提高围岩的稳定性，具有支护成本较低、成巷速度快、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。
参考文献：
[1]侯朝炯，郭励生，勾攀峰.煤巷锚杆支护[m].徐州:中国矿业大学出版社.1999.
[2]周宝平.简析煤巷锚杆支护快速掘进技术的发展.中小企业管理与科技.2009.