采矿工程锚喷支护技术研究

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前言

在采矿工程进行的过程中一直都存在着锚喷支护技术的质量问题，这些问题导致整个工程不能顺利进行，开采质量达不到标准。对该项技术的质量因素进行分析对于整个采矿工程具有十分重要的意义。

1使用锚杆支护的作用

当前采矿工程中最常使用的就是锚杆支护技术，随着实践的不断深入，这项技术在采矿工程中的作用逐渐显现出来，下面我们就对这些作用分别进行阐述。

1.1悬吊作用

悬吊作用是锚杆支护技术在采矿工程中表现出来的最为直接的作用。当采矿工程中出现了老顶比较坚固，新顶比较脆弱的情况下，锚杆就能够将底部的岩层悬吊到老顶上，这样就能够承担起岩石的重量从而保证巷道的稳固性。该种作用具有十分现实的价值。通过大量的实践表明，巷道的上面如果没有坚固的顶层，锚杆也能够起到悬吊的作用，这也表明了不论是什么情况，锚杆都能够起到支护的作用。

1.2锚杆的组合梁作用

组合梁理论的提出主要是为了能够和悬吊理论相结合，发挥出更好的作用。该种理论更加适合多层的有一定厚度的岩层造成的巷道顶板，工作原理则是巷道内的岩层没有可以悬吊的点，这时就可以借用锚杆的拉力实现把多层岩层组合起来，进而起到支护作用。同时还可以借用锚杆本身的抗剪能力，组织层与层之间的错位现象，有效地避免在压力作用下发生变形现象，提高了巷道顶板的稳固性和强度。虽然这一理论得到了实践的证实，但是工程中应用到的情况非常少，所以也没有进一步提高技术水平的数据。这就使得该项作用在工程实践中的应用具有一定的局限性。

1.3锚杆的减跨作用

当采矿工程中的巷道顶板岩层存在一定的不稳定性，我们可以使用锚杆作为顶板的支撑点，这样就等于把顶板两端的岩层相连接，起到了一定的减跨作用，减少了顶板的挠度，同时顶板的弯曲应力也有所降低，提高了顶板的稳定性。这个理论的提出主要依据就是锚杆的悬吊作用，但是该种方法并不能够提供相关的锚杆支护参数设计方法。

2影响喷锚支护效果的因素

2.1影响锚杆支护质量的内在因素

2.1.1树脂锚固剂质量的影响树脂锚固剂是锚杆支护技术应用中必须使用到的物质，该种物质的好坏直接关系到锚杆支护的质量，下面我们就具体谈谈该物质。

（1）包装纸的影响。树脂锚固剂的外包装大使用醋酸纤维纸，这种纸不能受潮，不能在阳光下暴晒，具有很大的脆性，同时柔韧性、抗水性能极差。这就使得在运输树脂锚固剂的时候，一旦出现问题就会影响到锚杆支护的质量。

（2）填料的影响。锚固剂本身是由大量填料组成的，其材料为白云粉和石英砂。在混合的时候如果不均匀就会导致填料表面的吸湿性不一致，所以填料的配比度以及量的多少都应该注意，保证锚固剂的质量。

（3）温度的影响。温度对于锚固剂的质量有很大的影响，温度越高需要的凝胶时间就越短，反之则越长。因为井上和井下的温度以及不同季节的温度是不一样的，都会影响到锚固剂的质量。

2.1.2锚杆杆体质量的影响锚杆杆体是由圆钢或螺纹钢加工而成。影响锚杆体质量的因素有两个。

（1）锚杆杆体及螺母的材质达不到标准要求或尾部丝扣及螺母丝扣的精度和强度达不到标准要求；

（2）焊接杆体的焊口及左旋锚杆的圈焊口处破坏了杆体原来的韧性，使得杆体受拉时被损坏，当巷道压力大时，将会切断或拉断锚杆杆体造成冒顶事故。因此，在焊挡圈时不得烧坏杆体，同时除材质达标外，尾部丝扣可采用滚压工艺。

2.2影响锚杆支护质量的外在因素

锚杆的施工主要靠人工操作完成，不仅工序多，而且要求也非常严格，无论哪一环节出现问题都会影响锚杆的支护质量。

2.2.1锚杆眼质量的影响锚杆眼的眼深、角度、孔内粉尘或积水、孔径等都是影响锚杆支护质量的重要因素。

（1）锚杆眼深度的影响。锚杆眼的深度是保证锚杆杆体锚固长度的重要因素。当锚杆眼超过设计眼深时，锚杆杆体插不到眼底，树脂药卷不能全部搅拌，降低了锚固力，不利于集中锚固。当锚杆眼小于设计的眼深时，锚杆外露过长，降低了锚杆的预紧力。所以，在实际操作中，应严格控制钻孔深度。

（2）锚杆眼角度的影响。锚杆的安设角度是保证锚杆杆体锚固深度的重要因素。若不严格按要求角度打锚杆眼，将不能保证锚固端锚入规定层位，不能保证锚杆悬吊作用的发挥，使锚杆的整体支护效果降低。

（3）锚杆眼内粉尘和积水。锚杆眼内的粉尘和积水若清洗不净，相当于在锚固剂配料中加入了粉尘和水，从而削弱锚固剂的强度。因此，安装锚杆前应先把打好的锚杆眼用压风把里面的岩粉或积水吹净，以保证锚固剂的强度。

2.2.2锚杆安装的影响锚杆杆体一般采用左旋麻花圆钢锚杆或左旋无纵筋高强度螺纹钢锚杆，在装入锚孔内搅拌时，应按顺时针方向搅拌，这样锚固段密度不断增大，锚固力也就越来越大。反之，将导致锚固剂向眼外推出，降低了锚固力。同时，安装好的锚杆应有一定的预紧力，一般预紧力矩应在140N/m以上，这样才能充分发挥锚杆主动及时支护的优点，所以，安装锚杆时应待树脂凝固后，按要求及时拧紧螺母。

3煤矿巷道锚杆支护技术的关键性影响因素分析

3.1巷道围岩的强度

通常而言，软弱围岩易发生变形并受到破坏，因此想要维持其稳定性相对困难一些。随着围岩强度的不断增大，其承载能力随之增强，但是当围岩的强度超过某一定值后，随着围岩强度的改变，其顶板的移近率的变化很小，这主要是由于围岩的自承力可以将部分及所有荷载进行承担。

3.2地应力

地应力主要包括自重应力以及地质构造应力等等。地应力大小也直接影响着巷道围岩的变形及破坏程度，因此也是巷道锚杆支护技术施工过程的主要影响因素之一。自重应力的大小同岩层的容重及其埋藏深度有关，若埋深增加，则围岩的变形量也随之增加，因而其稳定程度会逐步减弱。对于地质构造应力而言，其地质构造越发育，围岩完整性则越差，因而稳定性也越差。

3.3采动集中压力

对于回采工作面压力而言，其前后的采动压力同直接顶、老顶强度密切相关。直接顶厚度同采高比越大，其老顶的压强越小，对于邻近巷道的影响也越小。若其比值大于某值之后，老顶垮落错动将不会对巷道造成太大影响。煤层的超前压力会对巷道的围岩产生较大影响，再加上采动压力的叠加，因而两侧的采空巷道所受影响远远超过一侧的巷道。

3.4巷道断面的形状及其尺寸

当在原始岩层中开凿巷道时，由于，围岩的应力会随着开凿的进行不断发生改变，这就使得巷道的断面形状也在不断变化。在这种情况下，我们可以使用锚杆支护及时来适应不断变化的断面形状，这样就能够保证巷道顶板的稳固性。在采用锚杆支护及时的时候如果顶部和底部的岩石强度不大可能形成一些受到应力作用而产生的小裂纹。通过大量的工程实践，我们发现巷道的宽度不断增加，那么顶部和底部也会随着不断增大，而随着巷道高度的增加，两边的距离也会不断减小。针对平顶型的巷道，围岩只要会受到剪切力的作用，而且通常对巷道两边的上下部位作用明显而且这种作用的强弱和巷道的高度和宽度有很大关系，宽度也大，剪切力的破坏就越大，高度的增加也会造成破坏增大。为了保证采矿工程的质量以及施工效率的增加，就必须深入了解锚杆支护技术在工程中的重要性，不仅需要对相关理论进行深入分析同时还应该使其在工程实践中被应用。在工程实践中不断地总结出新的理论，找到影响其发挥的关键因素，并针对该种因素进行深入分析，这样才能够在发现问题的时候尽快地找到解决的办法。该种技术主要被应用在采矿工程中的巷道建设，为了能够促进煤矿企业的发展，应该不断的进行创新，学习先进的理论知识，进而促进矿产事业的不断进步。

4提高煤矿锚喷支护质量的措施

（1）建立一套合理的锚杆支护设计方法。当前全世界都在关注锚杆支护技术的设计方法，特别是近几年采矿工程的不断发展，更是需要先进的设计理念和方法。我们应该积极地学习国内外先进的技术和经验，不断完善我国的锚杆支护设计方法。

（2）选择合理的锚喷支护结构。由于地下岩层构造十分复杂，有时地质条件和人们预想的并不一致，所以针对不同的地质条件应该选择最佳的锚喷支护技术，实现因地制宜的制定出支护结构。在实践经验的基础上不断开发出性能强的支护结构，满足不同地质形态的需要。

（3）只有深入了解锚喷技术的原理才能够不断进行完善。通过研究高强度的锚喷支护相关的材料，找到其中存在的问题，并找到最佳解决方法。

（4）煤层巷道中采用锚杆与锚索联合支护进行补强。当前采矿巷道出现了断面很大的现象，而且围岩因为松软而容易变形，如果只是采用单一的支护技术并不能够达到相关规定，所以我们可以使用锚杆和锚索相结合的支护方式，这种方法能够最大程度地发挥出二者的支护能力，同时还能够取长补短，实现最佳的支护效果。

（5）完善锚喷支护的监测工作。为了能够进一步保证锚喷支护技术的质量，在工程后期应该做好相应的监测工作，保证地下巷道的安全性。由于当前对锚喷支护技术的理论研究和实践经验还不是很深入，这就使得该技术存在着一定的缺陷，通过对该项技术的监测能够更好地发现问题，这也是避免事故发生的重要方面。5结束语总而言之，锚喷支护技术对采矿工程的重要性是不言而喻的，在实际工程中，应该善于发现问题，不断深入地研究问题产生的原因并提出相应的解决办法，提高工程质量。

作者：赵小云 单位：煤炭工业神华建设工程质量监督站