青岛黄海学院 山东青岛 266427
摘要：主要以分析掘进工作面锚杆支护设计为目的，重点介绍了有关巷道支护和锚杆支护设计的新型技术，根据现场的实际条件，改进了原有的支护方式，提出了“高预应力锚杆+配用锚索”支护方式，并进行了现场观测和经济效益评价。结果表明，新支护方式在满足支护要求的同时，取的了良好的经济效益，为矿井安全高效生产，节约成本创造了有利条件。
关键词：煤巷；巷道掘进；支护方案；效果评价
引言
锚杆支护技术自诞生之日起，以其显著的技术优越性引起了足够的重视，现已成为我国矿井巷道以及其他地下工程支护的主要形式。煤巷锚杆支护方法已经从过去简单的经验法、计算法，发展到现在以数值计算、现场监测为基础的动态信息反馈设计方法。但是我国部分矿区仍以经验法为主，锚杆支护的合理性、安全性无法保证。因此，需要针对具体的矿区条件，采用合理的支护，在满足矿井安全生产要求的同时，简化支护方式，节约成本。
1巷道支护
煤矿巷道在开挖以后的一段时间内，其自稳能力是可以保障其不会塌陷的，但是这种自稳能力是极为有限的，因此，对巷道进行锚杆支护，保障其稳定性，从而促进进一步工作的顺利进行，具有重要意义。具体来说，巷道支护是为满足巷道的稳定性能和安全性能，运用一些科学、合理的方法，使用一系列锚杆材料，达到支护巷道的目的，从而促进后续工作的顺利进行。近些年来，随着科学技术的快速发展，各种新型锚杆材料被不断运用到锚杆支护中，总体来看，中国的巷道支护经历了架棚支护、金属梁支护和锚杆支护3个阶段。随着煤矿经济的飞速发展，架棚支护和金属梁支护已经难以满足社会发展的需要，锚杆支护作为一种新型支护手段，由于其突出的特点和优势，已经被快速地运用于现代煤矿巷道掘进中。通过对锚杆支护的运用，巷道围岩能够得到有效加固。现代支护技术往往采用由金属制物、聚合材料以及木件等材料制作而成的杆柱，通过发挥杆柱较强的支撑作用以及托盘螺母黏接与整固的作用，达到悬吊或者补强的效果，从而增强巷道的稳定性能和安全性能。在巷道开掘的过程中，巷道围岩会受到应力的影响而实现再次分布，如果不对巷道进行有效的支护，则会出现岩层变形、弯曲、滑移以及离层等现象。在运用单杆支护的过程中，还应采用托盘、金属网以及钢带等组合构建，增强对巷道的支护能力。另外，为了保证由托盘、金属网以及钢带等组合构建而成的巷道支护系统的有效性和系统性，从而稳定锚固区的再生承载结构，避免锚固区围岩的弯曲变形，还应根据岩体的应力分布情况进一步有效支护；及时在岩固区安设锚杆，增强锚杆区的抗弯曲和抗分层性，从而使岩层整体的稳定性得到提高。
2支护工艺和施工材料
2.1锚杆支护工艺
锚杆支护能否控制复合顶板煤巷支护早期过程中的顶板离层变形是支护成败的关键因素。锚杆支护不同于被动承压支护，他是通过利用巷道围岩的结构自稳定性来实现控制巷道变形的主动支护。①尽可能节省施工时间。通过改善工艺，提高巷道掘进速度，在巷道成型后要及时支护，降低锚杆施工所占用时间，尽量减少巷道的空顶时间。②使用大预应力的锚杆，配合锚网和钢带的使用，阻止松软破碎顶板下沉。优化锚杆施工工艺需要尽可能安排好各个施工工序的顺序理顺关键路线施工任务与其他施工任务之间的关系，尽量平行作业，优化工时利用。合理的锚杆支护施工工序：组装锚杆→准备金属网和钢筋梯子梁→临时支护→准备钻头钻杆→钻孔施工→准备树脂药卷→安装锚杆→拧紧螺母。
2.2锚索支护工艺
对于复合顶板的煤巷支护，单纯的锚杆支护不能满足有效控制顶板离层、变形的作用，必须结合锚索支护双管齐下。垂直方向上的锚索长7m，锚固长度大，承载能力大，可以将复合顶板分层紧固在一起并且锚固到上覆稳定的岩层（如基本顶）中。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果使用的是膨胀锚杆，在岩石自重的作用下，下部离层的复合顶板会紧紧贴合在一起，依靠上覆岩层各层的悬吊、拉紧作用，增加整个顶板的整体稳定性，防止发生复合顶板离层或者冒落。小孔径预应力锚索能增加支护强度，特别是倾斜布置的锚索，锚固点为巷道两肩窝深部岩体，减少顶板传递给两帮煤体的载荷，对于复合顶板支护具有良好的作用，广泛应用于巷道松软煤层复合顶板巷道支护。小孔径预应力锚索的安装可分为地面准备、锚索钻孔施工、锚索锚固、锚索张拉4个主要施工步骤。
3掘进工作面锚杆支护技术的发展现状
3.1锚杆支护设计缺乏统一的标准
锚杆支护设计是锚杆支护施工的龙头环节，其不仅关系着巷道掘进项目的顺利实施，还关乎着施工人员的生命财产安全以及施工企业的整体效益。然而，当前许多煤炭开采企业在进行锚杆支护设计时缺乏统一的标准，造成设计环节困难重重，工作效率低下。
3.2前期工作不到位导致设计内容不完善
锚杆支护设计的内容应包括锚杆支护在实施过程中的方方面面，不仅应考虑岩层质地、周围环境以及人员承受能力等多个因素，还应准确评估巷道发生位移后产生的弹性应力，并针对该弹性应力的特点，采取适当的措施维持应力的平衡。锚杆支护设计是一个综合性过程，这个过程的高效完成是以全面的勘察、细致的分析以及设计人员丰富的经验为基础的。然而，当前许多煤炭开采企业在前期缺少统筹全体的观念，往往造成设计内容不完善现象的发生。
3.3设计人员的综合素质有待提升
设计人员是进行锚杆支护设计的主体，其综合素质的高低直接关系到设计工作能否顺利完成。然而在现实中，中低层次的锚杆支护设计人员占绝大多数，高层次的锚杆支护设计人员往往比较缺乏，这在很大程度上影响着锚杆支护设计效率的提高。另外，由于企业内部缺乏完善的培训制度和奖惩机制，设计人员在设计时缺乏负责任的态度，设计人员的工作积极性往往得不到提高，其专业素质也难以得到改善。
4针对煤巷锚杆支护设计问题的改进建议
4.1建立有效的锚杆支护设计标准
针对锚杆支护设计缺乏统一标准的问题，煤炭开采企业及锚杆支护设计人员应做好以下3方面工作：a）建立完善的巷道施工规则和制度，从而为锚杆支护设计的顺利进行提供制度基础；b）根据巷道建设项目的具体情况建立有效的锚杆支护设计标准，从而为设计的选取提供基础。
4.2做好前期工作为设计提供前提
锚杆支护设计是一个具有综合性和复杂性特点的过程，设计的顺利进行必须以完备的前期工作为基础，但在现实中，许多煤炭开采企业为了使煤巷建设项目快速完成，往往会忽视对一些前期工作的有效实施。因此，煤炭开采企业应认识到前期工作对锚杆支护设计的重要性，并提升设计人员对前期工作的重视程度，从而为设计的顺利完成提供理念基础。
4.3提升设计人员的综合素质水平
a）在专业素质提升方面，煤炭开采企业应建立完善的员工培训制度，并定期组织设计人员进行集体化培训，从而提高员工的专业素质水平；b）在人格培养方面，煤炭开采企业应培养设计人员树立正确的人生观、价值观和金钱观；c）在职业道德素养方面，煤炭开采企业应培养设计人员养成正确的职业道德素养。
结语
（1）针对矿井原有支护方式复杂、成本过高的特点，以悬吊理论为基础，依据矿井实际情况，提出了“高预应力锚杆+配用锚索”的支护形式，并在局部破碎带架设钢筋梯。（2）通过与原有支护对比分析可知，采用新的支护方式，满足巷道支护稳定性要求，同时节约了大量成本，实现了优化支护目标。
参考文献
［1］何满朝，袁和生，靖洪文.中国煤矿锚杆支护理论与实践［M］.北京：科学出版社，2004.
［2］马立强，张东升，陈涛，等.综放巷内充填原位沿空留巷充填体支护阻力研究［J］.岩石力学与工程学报，2007，26（3）：544-550
论文作者:张祥红,商珂,任超越
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第33期
论文发表时间:2019/3/7
标签：巷道论文; 锚杆论文; 顶板论文; 设计人员论文; 锚固论文; 岩层论文; 煤炭论文; 《建筑学研究前沿》2018年第33期论文;