煤巷錨桿支護存在風險性分析

白利文

（河南工程咨詢監理有限公司，河南 鄭州 450052）

錨桿支護作為一種有效的煤層巷道支護方式， 對巷道圍巖結構的改變和強度的強化作用， 可顯著提高圍巖穩定性，改善巷道受力狀況，減少巷道圍巖變形，加之具有降低工人勞動強度，支護成本較低，以及提高斷面利用率、改善作業環境等優點，被廣泛應用于煤巷支護中。 但是錨桿支護具有同傳統的被動支護完全不同的支護特性，錨桿支護屬于主動支護，施工質量具有隱蔽性、引發事故具有突發性。 所以如何提高錨桿支護錨固效果，控制巷道圍巖變形，必須先從煤巷錨桿支護中所存在的風險入手。

1 錨桿支護風險分析

1.1 由于施工不當所導致的風險

（1） 目前多數礦井頂部錨桿采用全長錨固， 而全長錨固時，有些施工人員為了便于安裝錨桿，施工的錨桿孔深度大于錨桿長度0.2m 左右 （錨桿孔打淺了安裝錨桿時較為困難），這樣就有0.2m 左右長的樹脂藥卷被推到眼底不起任何作用，錨桿生根在距離孔底0.2m 左右，造成了生根不牢靠，大大削弱了錨桿支護強度。

出現這種現象主要有兩個原因： ①錨桿孔直徑大小與樹脂藥卷直徑大小匹配不合理，錨桿與錨桿孔壁的空間小，導致安裝錨桿時錨桿還未到孔底時就凝固， 無法達到安裝技術要求。 只有通過合理匹配好錨桿孔鉆頭與樹脂藥卷直徑大小，保證錨桿能夠順利安裝，才能使錨桿生根到錨桿孔底部。 ②施工人員為了安裝錨桿時省力、省時，故意把錨桿孔打深，為了避免出現此種情況，就需要把錨桿釬子長度控制到設計長度，以防錨桿孔長度出現“過剩”現象。

（2）安裝錨桿時，施工人員未按要求邊推錨桿邊攪拌樹脂藥卷，而是直至推不動錨桿才開始攪拌樹脂藥卷，這樣就導致樹脂藥卷不能均勻分布在錨桿眼的四周， 而且減少了錨固長度，不能保證在錨固范圍內圍巖任何一點發生的離層和變形得到有效的控制，從而降低了錨桿支護系統的剛度，嚴重影響了支護質量。

（3）安裝錨桿時預緊力未達到設計要求、錨桿角度未按設計要求施工、樹脂藥卷數量未達到要求、錨桿間排距等未按設計要求施工，這些都是錨桿支護的風險所在。 錨桿的預緊力是安裝錨桿時，通過螺母或采用漲拉方法施加在錨桿上的力。 錨桿預緊力的大小直接決定了錨固范圍的圍巖是否存在離層破壞情況。

由于錨桿支護具有較強的隱蔽性， 施工不當存在的風險難以發現，如果頂板條件出現惡化，就有可能出現冒頂事故，所以在施工的過程中，一定要加強施工過程控制，避免出現施工不當而產生的風險。 所以必須制定嚴格的考核制度，加強施工過程管理，層層把關，確保施工質量不受人為影響，這樣才能保證施工的完整性、可靠性。

1.2 由于設計不當所造成的風險

（1）頂煤厚度在2.5m 左右時，用2.4m 左右長錨桿時將會導致錨桿生根在煤巖交界處，而此處是最為脆弱的地點，容易產生離層和變形，會造成錨桿支護范圍內頂板整體下沉。 只有加長錨桿長度，使錨桿能夠生根到巖層中，才能有效控制圍巖變形。

（2）高地應力巷道中，錨桿預緊力、錨固力都無法滿足地應力要求，將會造成錨桿拉斷或整體失效，巷道支護被嚴重破壞。 為了保證巷道的正常使用不得不進行多次修復，從而造成較大的經濟損失，并對安全生產構成一定的威脅。 此類巷道采用單一的錨桿支護形式很難達到良好的支護效果，只有通過錨索補強或錨架復合支護才能滿足支護需求。

1.3 由于地質條件變化所造成的風險

（1）巷道出現斷層或其它構造時，圍巖層（節）理發育、頂幫壓力明顯增大；或者處于應力集中區、頂板淋水區、裂隙發育區、巷道穿層地點、巷道頂板泥巖厚度大于1m 區域、巷道寬度大于5m 地段、 巷道交叉點等特殊區域未及時采取加強支護措施或加強支護措施未達到現場支護要求， 往往存在較大的風險。 只有充分分析地質條件變化因素，及時觀察現場實際狀況，采取大于理論支護強度的措施方可應對變化的地質條件。

（2）頂板松軟易冒、破碎地帶，錨桿不可避免地出現不貼煤面現象時，也未再采取補救措施將是重大風險之一。 科學的錨桿支護，不是簡單地在頂板安裝錨桿，而是應該使每一根安裝的錨桿都發揮它的最大作用， 與周邊的錨桿形成一個整體，實現錨桿支護組合梁、懸臂梁的作用。

1.4 由于支護材料所造成的風險

目前各大煤炭公司大多自產自銷支護材料， 支護材料質量參差不齊，而有些材料支護強度過低，在應力較大的條件下根本達不到工況點的要求，導致松散破碎區逐步變大，錨桿承受的壓力越來越大，最終發展到超過錨桿的錨固力，此時錨桿支護系統失效將和圍巖一起移動，現場所表現的就是錨桿不破斷但圍巖位移大甚至冒頂，使用這些材料將為支護安全留下巨大風險。

1.5 由于監測不全面所造成的風險

目前采用的煤巷錨桿監測手段有錨桿測力計、 頂板離層儀，而這些監測手段都是對點監測，并不能覆蓋全線，而錨桿支護具有很強的隱蔽性，巷道失穩預兆不明顯，很難直接發現其是否已具有危險性。 因此制定一套完善的監測制度非常關鍵，不僅要有監測設備， 還要固定監測人員隨時監測支護情況，有異常要及時進行處理。

2 錨桿支護施工技術要求

2.1 錨桿支護設計原則

錨桿直徑、錨桿孔徑、樹脂藥卷直徑三者要合理匹配，錨桿孔徑要大于錨桿和樹脂藥卷直徑5-10mm 為宜。 選擇合理不僅為錨桿支護質量提供強有力的保障，還為現場施工人員提供了有利的條件，并且還能提高施工進度；否則將會出現施工進度慢、材料浪費多、支護質量不過關的局面。

2.2 錨桿安裝要求

首先向錨桿孔裝入樹脂錨固劑，然后慢慢升起氣腿，推進錨桿，用錨桿將錨固劑推入孔底。 然后打開鉆機馬達控制扳機（開關維持在最大速度的50%），支腿始終保持推力，當錨桿到達眼底時，將扳機扳到最大，以確保樹脂完全混合，直至感覺到有負載時，停止錨桿旋轉。 等樹脂錨固劑完全凝固后，開動鉆機，帶動螺母擰斷剪力銷，上緊螺母。

錨桿安裝完成后要符合下列要求：（1）錨桿間排距誤差為50mm。（2）錨桿孔軸向偏差要控制在設計規定的5°以內。（3）錨桿孔深不得小于桿體有效長度， 且不得大于桿體有效長度30mm。 （4）錨桿端部必須推至孔底，外端螺紋露出螺母的長度為15～50mm。 （5）錨桿的孔位、孔深、角度、錨固力符合設計要求。 （6）進行快速承載檢驗時，5min 內應達到設計值的60%及以上。 （7）托盤必須緊貼煤壁，螺母擰緊，預緊力達到設計要求。

2.3 監測監控

（1）巷道變形觀測。巷道內每30-40m 設置一個測站，采用十字布點法布置巷道頂幫觀察點。 當觀測巷道變形量在設計允許值之內時，表明支護能夠滿足需要；反之，則表面支護強度低，需要更改設計，進行補強支護或改變支護形式。

（2）頂板離層儀。 必須緊跟迎頭安設頂板離層指示儀，其安設位置為巷道中頂位置，安設間距為50m，掘至采空區下方后不安設頂板離層儀。 在地質構造帶、應力集中區、巷道交岔點等特殊條件下都應安設頂板離層指示儀。

（3）加強支護的條件。 工作面若遇地質條件變化，如斷層破碎帶、頂板松軟易冒、煤巖片幫、頂壓大、淋水較大等情況時，要及時縮小排距，每循環只準割一排；縮小排距仍不能保證支護安全時，要及時改為錨網架棚聯合支護(必要時打點柱或復棚加強支護)。若遇頂板冒落、冒空、片幫等現象時，要堅持冒多高、錨多高的原則。 錨網支護上方不得有木料和浮煤，架棚時按架棚支護標準支護，采用板皮或方木打木垛接實背牢。

3 結論

錨桿支護的風險性控制在巷道支護中舉足輕重， 控制好就可以使錨桿支護形成一個整體，保障巷道支護的長期有效性和穩定性，適應地質和采礦條件的變化，并且能夠取得良好的經濟效益；控制不好就有可能誘發各類頂板事故，對安全生產構成較大威脅，從而造成不必要的經濟損失。 錨桿施工時應嚴格按照技術要求,可有效的控制支護風險,保證巷道支護的長期穩定。

［1］王金華.我國煤巷錨桿支護技術的新發展［J］煤炭學報,2007,32(2):118

［2］錢鳴高,石平五,礦山壓力與巖層控制［M］.徐州:中國礦業大學出版社,2003