不同工程地質的錨桿支護技術研究

張希中　鄭建朝　李猛

摘要：近年來錨桿支護技術快速發展，尤其是在澳、美、英等錨桿支護技術先進的國家。文章對錨桿支護技術進行了詳細的探討，具體對錨桿支護技術實施地點、條件、巷道圍巖以及根據不同地質的特點，研究出地質錨桿的各種支護技術，希望能為實際當中的工程地質錨桿工作提供有利的參考資料。

關鍵詞：巷道圍巖；錨桿支護；地應力；復合頂板

中圖分類號：TD311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）12-0051-02

錨桿支護技術是指對圍巖的內部結構進行錨桿，從而使圍巖原來的受力狀況發生變化，進而在巷道四周構成具有整體性的巖石帶，通過這個巖石帶來保護圍巖，以防出現圍巖變形、位移和裂縫等現象的一種技術。通過采用這種技術，能有效提升圍巖的承載負荷，為礦井提供足夠的支撐力，并且此項技術實施起來較方便，高效率、低成本，已得到廣泛的應用，此文就將詳盡研究不同地質條件下的錨桿支護技術。

1 錨桿支護技術實施地點的條件

錨桿支護技術實施地要滿足三個條件，方可采用此類技術：（1）使用此技術要求頂板巖層要很完整，并且需要最頂端的巖巷主要由砂巖構成。如果頂板有缺陷，孔隙很多，這樣就導致錨桿對頂板的保護作用大大降低，根本起不到支護作用；如果巖層很厚，巖巷又不是有砂巖組成，即使是使用了技術，到最后這層支護也會與巖層脫離，毫無任何保護效果。（2）巷道即在礦層中挖掘出的通道，此通道和地面不接通，此技術的使用要對巷道兩邊的軟硬度有要求，如果過于松軟，支護的效果就會不明顯，反而會對巷道產生負面影響。（3）巷道的使用年限要在10年以內的，方可采用支護技術，才能起到預期的支護效果。

2 影響錨桿支護完整性和穩定性的主要因素

2.1 巷道圍巖強度

巷道圍巖的硬度決定著支護作用的發揮，如果圍巖較軟，就會出現變形的狀況，從而就使巷道的維護較困難；如果圍巖硬度很強，自然圍巖的負荷能力就強，巷道的穩定性就相對高，這樣的巷道就好維護。巷道圍巖的硬度其實就決定著圍巖的負荷能力，負荷能力強硬度就足夠，因此維護的效果就較好。

2.2 地應力

地應力包含自重應力、地質構造應力、采動集中應力。自重應力是指巖土本身重量引起的應力，這種應力的強弱由巖石的重量和埋藏深度決定。如果巷道與地表的距離較大，圍巖就會更容易變形，相對的圍巖的穩定性就降低，所以巷道的埋藏深度對圍巖的穩定性極具影響。地質構造應力是指地質形成某種構造體系所需要的應力，如果構造應力大，地質構造發育就越快，從而圍巖發展程度就越低，進而巷道圍巖的穩定性就越差。采動集中應力是指采煤時所受到的應力，當巷道和采煤地段距離很近時，受到的采動應力就會很大，這個采動應力是與煤層巷道、采煤厚度直接相關的。巷道圍巖在受到所在煤層壓力的作用下，還會受到來自采煤時應力的影響，就會同時受到兩種力的擠壓，從而就會對巷道穩定性造成影響。

2.3 巷道斷面形狀與巷道斷面尺寸

由于斷面的應力分布會隨形狀的改變而發生變化，所以要想改善圍巖應力分布狀況，就可以通過改變斷面的形狀來達到效果，例如圓形、橢圓形的斷面，其應力分布較均勻，梯形、矩形的相比較就會差些。并且，除了會受到形狀的影響，還會因巷道的寬度和高度而有所變化，因此還要充分考慮以上所有因素。

3 不同地質條件下錨桿支護技術分析

3.1 松軟圍巷道錨注加固

對于松軟圍巖巷道的維護工作，一直以來就是工程建設中的最難攻克的環節。由于松軟圍巖容易變形，可靠性能差，所以維護不容易，耗資大，因此對礦井的安全工作運行，會造成很大的影響，普通的錨桿支護已經不能解決松軟圍巖的保護問題了。而對于松軟圍巖的支護需要一種更高科技的維護方式——錨注加固。錨注加固就是指，使用空心的錨桿將漿液注入到其中，輸通到圍巖中，從而對易松動或有裂縫的圍巖進行加固，因而圍巖的強度得到改善，巷道受到的向應力也減弱，從而就能使圍巖保持穩定的狀態。

3.2 復合頂煤巷錨帶網加錨索聯合支護

復合頂板支護工作相對也比較復雜，由于其軟基層的存在，致使巖層面間的結合力很低，一般性的錨桿措施的錨固能力有限，如果采用就會容易誘發頂板崩塌。所以要想解決此類問題，就需采用錨帶網加錨索聯合支護技術，這種技術是利用錨桿、鋼帶、金屬網共同施力，從而加固頂層，維護頂板的整體性防止出現塌陷的情況，并且由于錨索能承擔巖層的某些負荷，進而更加穩固了頂板。

3.3 綜放順槽采用錨桿錨索聯合支護

綜放工作面的兩個順槽的圍巖的頂板抗壓強度低，并且一旦受到壓力，就容易出現脫落的現象。比如，頂煤受到幾種地應力的共同作用下，就更容易造成離層的后果，這幾種地應力分別是頂上巖層的自重壓力、地質構造應力和采動集中應力。因此，為了避免其脫落，就需采用錨桿支護的措施，還需加上錨索，使整個煤層至頂板的巖石層更加穩固。一般情況下，在巖層上加入錨索的長度為1～1.3m，與巖層間的距離為4～4.8m。

3.4 綜放面末采錨網支護

由于綜放工作設備的幾何體積較大，噸位較重，所以想要進行撤除工藝的工作時較困難，需要涉及的空間很廣，對撤除的維護標準較高，所以應用錨網支護工藝來解決此問題。通過利用此技術，不僅效果明顯，技術先進，且施工方便還經濟合理。

4 結語

綜上所述，不同的工程地質條件下，就應采用不同的錨桿支護技術，方可達到預期的維護效果。具體而言，對待不同的地質條件，要合理采用錨注加固法、錨帶網錨索聯合支護法、錨桿錨索聯合支護法以及綜放面末采錨網支護法等多種措施，而且采用多種形式的錨桿聯合支護是巷道支護較理想的方法。希望在實際工程實施中能因地制宜，合理選擇錨桿支護技術，進而保證施工達到高安全、高技術、高收益的效果。

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作者簡介：張希中（1958—），男（回族），河北定州人，河北省保定地質工程勘查院工程師，研究方向：水文工程地質；鄭建朝（1974—），男，河北阜平人，河北省保定地質工程勘查院工程師，研究方向：水文工程地質；李猛（1980—），男，河北博野人，河北省保定地質工程勘查院工程師，研究方向：水文工程地質。

（責任編輯：劉 晶）