湖南楚湘建设工程集团有限公司 湖南 长沙 412000
摘要：锚杆支护在现代矿山应用渐渐的广泛，是因为锚杆支护成本低，且支护效果好，劳动强度低，得到了煤炭工业的广泛推广和应用。阐述了锚杆支护的技术原理和相应理论。现在矿山应用的锚杆支护的种类和方法很多，而且在现代矿山锚杆支护仍然存在一些重点和难点，尤其是在煤矿，那么本文对锚杆支护做出论述，目的是使锚杆支护能够更广泛的应用。管缝式锚杆支护技术在煤矿巷道施工中的应用提高了煤矿巷道工作的安全性。
关键词：矿山井巷；支护施工；管缝式锚杆；
煤炭矿山巷道支护一直以来是国家安全管理的重点，随着近年来的发展，锚杆支护在煤矿矿山得到越来越广泛的应用，而锚杆支护是保证煤矿安全生产的屏障。锚杆支护对于煤矿而言，不仅保障了安全，而且也是经济可行的。所以，对于锚杆支护在现代矿山的应用，所存在的问题和所需要注意的问题，在这里重点论述，希望锚杆支护能够得到更好的发展。
1.工程概况
一些矿山主要开采童子岩组38 #和39 #煤层。在工作面开采矿区570米水平39 #东运巷，该运输巷用于排矸（煤）、行人、材料处理、通风和其他目的；该巷位于39 #煤层底板,设计该巷道的岩性主要如下:细粉砂岩,砂质泥岩,岩性硬度系数在四至六,主要是单斜结构。因为周围的岩石在施工的过程中相对发达,很容易脱落,巷道暴露的情况和地质构造的分析,有缝管锚杆支护。
2.常用的锚杆类型及工艺
2.1锚杆类型
目前，人们最熟悉的螺栓有四种类型:(1)木质锚杆、(2)金属锚杆、(3)树脂锚杆(4)水泥锚杆。金属锚杆主要由板、螺母、固定楔和楔组成。水泥锚杆主要包括加筋砂浆、砂浆锚索和锚杆，包括快硬水泥锚杆和快硬水泥膨胀水泥锚杆。常见的锚有全锚、端锚和扩展帽。各种螺栓具有不同的性能，并在使用中。在实际应用中，矿山工人应熟悉和了解各种螺栓的使用方法，以保证矿山支护施工过程中良好的支护效果和施工人员的安全。
2.2锚杆支护工艺
锚杆支护技术施工顺序有以下几点步骤：（1）在工作定位开始之前的锚杆连接工作；（2）确定需要锚护的位置，使用钻孔设备进行钻孔工作；（3）清洁钻孔，清洁瓦砾；（4）锚杆上药；（5）装进锚杆并将药搅匀；（6）将锚固静止，等待使用；（7）用于围岩悬挂网；（8）相关配件和设备安装；（9）检查锚杆是否牢固工作。
3.管缝式锚杆技术性能
3.1管缝式锚杆的安装及其支护性质与特点
管缝式的安装工艺比其他形式的锚杆简单。在安装过程中，首先采用气动凿岩机根据相应的角度要求设计锚固位置和钻孔。孔深一般大于50毫米锚杆长度。建议不要弹出，再用短柄钻杆上的套在气动凿岩机上（通常短的钻杆长约0.5米），并插入短钻杆插入锚杆的孔中，开动钻机将锚杆插入孔内，将托盘贴在岩石上，从而将锚杆插入岩石内部，紧紧的与岩石固牢，相比之下，这种锚杆支护能够更好起到支护巷道的作用。锚杆支护的原理其实是在巷道围岩变形时，利用固定在岩石中的锚杆和托盘，起到支撑的作用，而且锚杆具有极强的韧性，可以承受住岩石变形所带啦的压力。管缝式锚杆支护在这种条件下则具有更好的支护效果，而且便于施工，根据工程条件和锚固特点，可用于锚喷混凝土和钢丝网支护，也可用于梁支护、注浆等方法。
3.2锚力高，其锚固力随时间而增加
缝管式锚杆布置锚杆孔壁阻力由于约束后,初锚力在四十至五十KN/m,爆破后有效地控制巷道围岩变形提供了有利条件。缝管式锚杆依靠他们自己的径向变形应变、巷道壁均匀效果,生成的静态摩擦与锚固力强。锚杆锚固力在岩石变形的情况下，随着时间越长，所用压力越大：（1）受到岩石变形的压力以及外部震动的影响,锚固扭曲变形,因此加强了锚固力。（2）岩石发生变形导致孔眼收缩,锚杆被压缩,径向变形增大,（3）锚杆受岩石介质中因素导致锚杆腐蚀，从而锚杆的表面粗糙度增加,相对增加摩擦力,提高锚固力。
4.锚杆支护三径匹配
锚杆支护的三径匹配是锚杆支护的重要内容。三种直径的不匹配会导致插卡堵塞或混合处充填缺陷不足，降低锚固力。通过长期对比分析施工现场试验(三直径匹配见表)，效果较好。
5.管缝式锚杆支护在巷道支护中的应用
5.1管缝式锚杆主要技术要求
管缝式锚杆没有弯曲表面应平坦,管缝式锚杆本身没有变形，而且表面光滑。管缝式锚杆的接缝没有裂痕，也没有气泡。托盘应该能够自由移动。最好的狭缝开口应在1700至1900最好。
5.2施工程序
支护分为主要支护和次要支护。一次支护和爆破作业同时进行。爆破孔后立即安装螺栓。二次支护完成后，支护方法主要包括巷道结渣、围岩变形及稳定性等。
5.3管缝式锚杆施工
锚固力(又称拉拔力)是锚杆支护的基本条件。锚固力主要取决于围岩岩性、锚固方式和施工质量。为了有效地限制围岩变形，开槽锚杆孔的安装必须是直的，否则将无法进入，托盘必须与围岩面紧密接触。预紧力和支撑力越高，效果越好。由于锚固长度、锚固直径和锚固直径的值之间的差异和孔径与锚固力成比例,锚固力可以通过调整螺栓的长度和孔,以便有效地控制围岩的变形。合理的锚固布置可以使围岩成为围岩结构稳定的重要条件。为了保证围岩的完整性或更好，使用直径差为2到3毫米的2.5米螺栓。岩石裂缝发育部位，可采用长3.0米、直径1.5 mm的锚杆。这不仅便于安装和确保足够的锚固，同时利用锚杆可以更好的加固围岩，发挥出锚杆的作用。与其他类型的锚杆支护相比，管缝式锚杆支护，在一个时限内可以实现锚杆锚固力，减少巷道维护，并可以永久性支护的优势。根据巷道围岩的性质，采用管缝式锚杆布置，一般采用矩形排列，行距800 mmx800m m锚杆，锚杆锚固方向，或主裂缝面与岩层尽可能垂直，围岩水平和断裂面不明显，锚杆应垂直于周边锚杆。
5.4锚杆拉拔力测评
锚杆的拉拔力对于锚杆支护是一个准则。然而,在施工过程中,锚杆拉拔力计是用来检查锚杆耗时的成本,从而影响项目的进展。为了使质量检查人员迅速掌握锚杆拉拔力,可以测试扭矩之间的关系和拉拔力(使用ACID1500类型声光扭矩扳手测量扭矩,ZY-20螺栓型数字绘画拉力计)测量拉力,测试设备的原理如图1所示。收集测试数据统计分析,线性回归是由最小二乘原理得到下面的公式:利用上述公式计算出相应的扭矩值和拉拔力(见表2)，从表中可以通过扭矩扳手显示出两个值。首先，更换锚杆拉拔器，可以快速判断锚杆是否达到设计的拉拔力。其次，通过对锚杆扭矩的测试，得到锚杆在岩石上的主动支承力。
6.管缝式锚杆支护的可靠性
由于管缝式锚杆支护承抗力是可以不断调节的，因此在巷道支护得到大家的认可。实际施工表明,拉伸和剪切强度通过锚杆挤压,压实后钢筋可以更好地加强围岩。试验表明，初始锚固力大于40kn /m，满足支护要求。(1)管缝式锚杆是一个完整的固定锚杆，锚杆具有较强的韧性，而且使用比较灵活。它可以有效地抵抗围岩剪切力在锚杆的控制范围,及其锚固力不受破坏。(2)管缝式锚杆安装后,增强三项围岩压力,积极加强围岩。也就是说,锚杆可以加载后立即安装,并拥有一个巨大的初始锚固力。(3)管缝式锚杆的施工简单和快速,这有利于巷道的快速掘进。(4)在一定条件下不适用:管缝式锚杆不能像，所以它有腐蚀性强的影响地下水和破碎的从耐久性的角度。严重的岩层不应使用。大型地区的断层和断裂区域,地质条件复杂的地方，那么要求锚杆的孔径不能超过43毫米。
7.结语
综上所述，只要煤矿围岩必须用锚杆支护，并严格控制锚杆扭矩，这样才能有效地控制围岩膨胀变形，防止支护强度衰减，从而实现有效提高围岩支护的承载力，这样才能更好的保证矿山的安全管理，保证矿山人员的安全。
参考文献
[1]何秀池.浅谈煤矿井巷锚杆支护[J].中国科技纵横,2012,(05):98-100.
[2]李啸天.煤矿井巷锚杆支护施工的认识及注意要点[J].内蒙古煤炭经济,2013,(02):76.
[3]闰云亮.关于煤巷锚杆支护快速掘进技术的探讨[J].科技创业家,2013,(06): 103-104.
[4]王颂华.锚杆索支护性能关键影响因素井下试验研究[J].能源与环保,2017,(02):54-57.
[5]侯立东.矿井支护中的锚杆种类分析[J].科技风,2014,(16):190-193.
论文作者:黄剑
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/8/30
标签：锚杆论文; 锚固论文; 围岩论文; 巷道论文; 拉拔论文; 岩石论文; 矿山论文; 《防护工程》2019年12期论文;