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使用锚杆支护的作用


使用锚杆支护的作用 随着锚杆支护工程实践的不断丰富使用, 与不同条件的 各种锚杆支护理论的相继被提出并逐步得到发展和完善,归 纳起来,主要有以下三个作用。 1.1 悬吊作用 锚杆支护的悬吊作用,突出的表现在直 接顶较薄,老顶较坚固的情况下,锚杆将下部不稳定的岩层 悬吊在上步稳固的岩层上,由锚杆承担软岩或危岩的重量, 以达到井巷稳定的目的。这一理论提出的较早,有一定的实 用价值。但

是大量的工程实践证明,即使巷道上部没有稳固 的岩层,锚杆亦能发挥支护作用。例如,在全煤巷道中,锚 杆就锚固在煤层中也能达到支护的目的,说明这一理论有局 限性。 1.2 锚杆的组合梁作用 为了解决悬吊理论的局限性, 在层状地层中提出了组合梁理论。组合梁理论适用于顶板由 多层小厚度连续性岩层组成的巷道,其原理是在没有稳固岩 层提供悬吊支点的薄层状岩层中,可利用锚杆的拉力将层状 地层组合起来,形成组合梁结构进行支护。并借助锚杆本身 提供一定的抗剪能力,阻止其层间错动,是防止分层在压力 作用下发生整体弯曲变形,呈现出组合状态,从而提高顶板 的抗弯刚度及强度。这一观点有一定的影响,但是工程实例 较少,也没有进一步的依据资料供设计应用。例如,岩层沿 巷道纵向有裂缝时梁的连续性问题和梁的抗弯强度问题。

1.3 锚杆的减跨作用 如果把不稳定的顶板岩层看成是 支撑在两帮的叠合梁,由于可视悬吊在老顶上的锚杆为支 点,安设了锚杆就相当于增加了支点,从而减小了顶板的跨 度,使顶板岩层的弯曲应力和挠度得到降低,维持了顶板稳 定。这就是锚杆的减跨作用,这套理论实际上来源于锚杆的 悬吊作用,但它同样未能提供用于锚杆支护参数设计的方 法。 总之, 使用锚杆支护, 可发挥其加固拱作用和悬吊作用, 使复合顶板内的各煤岩体与锚杆紧固成一个所谓的“组合 梁” ,从而提高顶板岩层的抗弯强度,减少各岩层层面滑移、 离层和冒落的机率, 从而保证巷道的稳定性。 代替了木支护, 又适应了国家天然林保护工程实施以来所导致的木材无法 采购的外部环境,并响应了国家所提出的节能减排的号召。 2 煤巷锚杆支护现状 2000 年以前我国矿区煤巷大多数采用的都是木支护, 采区切眼采用了水泥锚固剂、竹锚杆、挂铁丝网,但支护效 果不很好而木支护巷道每半年都要重新支护一次,使的投入 增大,为此我矿决定改进支护方式。 2.1 由于全矿区地质条件简单、 煤层赋存条件好, 巷道 采用煤层巷道,围岩完整性较好,层理不发育,煤体抗压、 忍性强度较高,锚杆支护常以悬吊树脂锚杆端锚为主,杆体 用φ16mm、 φ18mm 圆钢加工而成; 顶板配以铁丝网、 钢筋梁,

w 型钢板钢带。 2.2 锚杆支护的结构形式主要有单一锚杆+水泥托板、 锚杆+网+水泥托板、锚杆+网+ w 型钢板钢带、锚杆+网+钢筋 梁等形式。形式的选择主要取决于巷道围岩的性质,在Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ 类较好的围岩巷道中一般选择锚杆+网+水泥托板, 随着围岩条件 的变化程度及断面增大,Ⅳ、Ⅴ类围岩巷道 采用锚杆+网+ w 型钢板钢带、锚杆+网+钢筋梁的支护形式。 3 锚杆支护的优越性 3.1 支护效果好 锚杆支护在支护原理上符合现代岩石 力学和围岩控制理论,属于“主动”支护,锚杆安装以后在 围岩内部对围岩进行加固,迅速形成一个围岩——支护的整 体承载结构,因而能够调动和利用围岩自身的稳定性,充分 发挥围岩自身的承载能力,所以锚杆支护有利于保护巷道围 岩的稳定,改善巷道维护状况。 3.2 劳动强度低、效率高 与传统架棚式支护相比,由 于锚杆支护所采用的支护材料较少、 重量较轻、 巷道掘进时, 极大地减少了支护材料的运输量,劳动强度也大为降低,有 利于提高掘进工效。工作面回采时,也省去了支架的回撤工 作,既降低了工人劳动强度,又提高了安全系数。锚杆施工 操作简单,紧跟掘进面,有利于实现快速掘进支护机械化。 3.3 经济效益明显 采用锚杆支护和减少支护材料投 入, 降低直接支护成本。 由于锚杆支护不占用巷道工作断面,

因而在支护设计上,可相应减少巷道断面,节省大量材料。 还能减少巷道维修量,节约维护费用。总之锚杆无论在支护 材料费用方面还是运输和维护费用方面都有着其他支护材 料无可比拟的优势,锚杆支护技术在这些方面能够降低成 本,显著提高经济效益。 4 锚杆支护中应注意的问题 锚杆支护虽然具有即时承载、预紧力大、支护效果好、 劳动强度低、支护成本低等等优点,大力推广锚杆支护技术 是实现回采工作面高产高效的有效途径。但采用该技术需要 注意以下几个问题:①锚杆必须成分利用锚杆的预紧力,锚 杆的底部必须紧贴岩壁,否则锚杆无法起到加固梁和组合梁 的作用。②掘进煤巷时应保持巷道顶板和两帮的平整,最好 以不破坏顶板完整和减少爆破震动巷帮煤体为原则,避免巷 道周边形成应力集中,确保巷道的稳定性。③顶板锚杆不亦 全部垂直顶板方向布置,应以放射状为准,破碎的岩层间隙 要以水泥注浆充满,确保锚杆要有足够的锚固力。④锚杆必 须要有托护结构并产生一定的托锚力,没有托锚力的注浆钢 丝绳锚杆由于不能形成主动支护,因而不能用于煤巷支护。 ⑤随着锚杆支护技术的普遍应用,锚杆的回收再利用工作我 认为也应当受到足够的重视,一套锚杆虽然价值不高,但积 少成多,所带来的经济效益将十分巨大。首先从材料上讲, 目前各大矿区大多数所使用的锚杆有稍钉式和压塑式两种,

虽然稍钉式锚杆强度高,一旦安装成功就以将锚杆螺纹损 坏,却无法回收再利用。压塑式锚杆在安装时可不破坏锚杆 螺纹结构,有利于回收复用要加大投入研究锚杆的回收技 术。锚杆的质量直接关系到巷道支护效果和煤矿安全,应当 研制高质量的锚杆及性能优越的附件,提高锚杆支护水平。 5 结论 锚杆支护由于能主动地加固围岩, 最大限度地保持围岩 的完整性、稳定性,控制围岩变形、位移和裂隙的发展,充 分发挥围岩自身的支承作用,变被动支护为主动支护,有效 的改善矿井的支护状况,具有施工方便、效率高,有利于加 快施工进度,且施工成本低、支护效果好,已经成为当今巷 道支护改革的主要趋势。 科学在发展,技术在进步,科技是降低成本、提高经济 效益的主要手段。相信锚杆支护技术是煤矿中最具有发展潜 力的支护技术,它必将对煤矿企业的高产高效带来重大影 响。以上是本人对锚杆支护的一点认识和思考,相信只要认 真对待,注重研究,锚杆支护技术必将继续完善和提高,进 而推动煤矿经济效益的提高,并积极地响应了国家对能源行 业提出的关于节能减排的方针和政策。 参考文献: [1]何满潮,袁和生,靖洪文等著.中国煤矿锚杆支护理论与 实践[M].北京:科学出版社.2004 年 4 月第 1 版.

[2]徐永析,汪理全,周荣章著.我国煤矿锚杆支护应用前景 及发展技术途径[M]. [3]聂启胜,贾俊明,王文兵著.锚杆支护技术初探[M]. [4]窦林明,邹喜正,曹胜根,陆菜平编著.煤矿围岩控制与 监测.中国矿业大学出版社.2007 年 2 月第 1 版.


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