煤礦井下巷道頂板錨桿支護技術分析

張紅康

摘 要： 在煤礦井下巷道的掘進施工當中，頂板支護技術的采用意義重大，原因在于頂板支護的穩定性直接決定著井下巷道的安全與否，關乎到井下工作者的人身安全，并直接決定著企業的施工效率、施工質量情況。從而，在做煤礦井下巷道掘進的頂板支護工作時，必須要致力于提高支護技術水平，保證頂板支護的承載力，降低煤礦開采安全事故的發生率。

關鍵詞： 煤礦；井下巷道；頂板錨桿；支護技術

錨桿支護的采用在煤礦井下巷道掘進工作當中是一項關鍵技術。合理的錨桿支護技術主要起到保證煤礦開采安全、凸顯技術經濟效益的作用。在我國開采深度、開采強度都在不斷增加的基礎上，我國煤礦井下開采作業需輔助大量的巷道來完成，而地質條件的復雜、高地應力也導致巷道變得脆弱、松軟，這也給巷道支護基礎提出了更高要求，基于我國對巷道支護技術要求的日益提高，頂板錨桿支護技術已經逐漸成為煤礦井下掘進作業中的首選支護方式，對保證井下巷道的順暢有著積極影響。

一.對煤礦井下巷道頂板支護的認識

（一）支護機理分析

煤礦井下巷道支護技術常用的有木材支架支護、彈性金屬可壓縮支架支護和錨桿錨索支護等等。由于頂板煤層具有層位分明的鮮明特征，是由不同巖性巖層組合而成的，在兩兩巖層之間存在著分離面，由此，極易發生下沉位移、斷裂等問題。所以，采用頂板支護技術，是為了降低上述這些問題的發生率。

（二）頂板支護現狀分析

煤礦頂板支護技術的應用在我國已經愈漸趨于成熟，多樣化的支護形式也已經大致行程，其中尤以錨桿支護技術的發展處于領先地位。頂板支護的關鍵在于對支護荷載的確定、對支護結構的設計。尤其是對于處于惡劣條件下的中厚煤層亦或是厚煤層當中，因為存在較大的斷面巷道，所以支護技術的應用會受到一定限制，這也是需要解決的重要問題。

（三）頂板支護現存問題

在社會愈漸進步的環境下，煤礦資源需求量日益猛增，隨之煤礦開采深度也有了大幅增加，雖然我們在巷道支護的有關內容上做了很多研究，但是因為還是會受到一些因素的影響，所以應用上依舊有一定局限性。

在同層煤區段和采區煤柱、斷層構造帶煤柱等易發生應力集中的問題，再加上原始應力的參與，給巷道兩幫支護造成極大阻礙。在支護的設計上，使用沿空留巷技術時如果在做支護形式選擇、參數設計上并未考慮后期沿留空巷技術的需要，會直接導致發生巷內支護、巷旁支護不匹配的問題，使得支護發生誤差，輕則無法實現預期目的、重則直接支護失敗。

另外，在巷道支護設計上有盲目性的缺點存在，不具精準性，僅是過多的強調支護系統強度，在支護力上并未匹配。低初始支護力的支護形式不僅不會作用于對松動范圍擴大的阻止，而且還無法避免松脫型冒頂，只有在圍巖碎脹變形充分之后，錨桿才會被動發揮承載作用。

二.關于錨桿支護技術的應用原理分析

大量實踐經驗表明，錨桿支護是煤礦井下巷道中高效性也經濟性的一種支護方式，在錨桿支護技術當中，錨桿屬于是關鍵的設施，其它設備都是以錨桿為中心來發揮作用的。

首先，在整個煤礦井下巷道的施工過程當中，錨桿的應用能將其中不穩定的頂板巖層、亦或是有掉落風險的巖層，全都懸吊于堅固的老巖層上，從而避免煤礦施工巷道冒落問題的發生。

其次，頂板錨桿在層狀巖石的巷道中將其打入至四周巖層，能對已經松動的巖層起到加固作用，從而保證他們形成一個嚴實的整體，發揮出類似“梁”的作用，一方面保證并提高了頂板巖層的堅實程度，另一方面強化了其抗彎性能，錨桿植入深度應視具體巖層厚度來決定。

再次，因為將錨桿打入至巷道巖層之后，會串聯起那些原本松軟的巖石層，使之形成一個堅固的整體，同時，巖石內部也是有一定拉應力存在的，而錨桿的采用正是輔助這種力變得更為平衡，從而使巖層間裂縫消失，發揮出加固、擠壓的有效作用。

最后，在巷道頂板上進行錨桿的安置，可減小巷道中兩兩頂板間的跨度，類似于像是在既定的距離加設了柱點的作用，隨著跨度的減小，也減弱了頂板的下沉力，同時提高了頂板巖層的安全性，使得巷道頂板更為堅固。

三.煤礦井下巷道頂板錨桿支護技術施工分析

（一）臨時支護

錨桿支護巷道掘進工作面要采用臨時支護的方法，切忌空頂作業，嚴格按照相關要求、規格明確臨時支護的形式等內容。

（二）頂板支護

在錨桿支護巷道落煤之后，第一時間采取頂板支護舉措。如果兩幫煤體穩定的話，幫錨桿施工可放松時間限制、稍加延后，但延后時間也要做明確的規定要求。

（三）錨桿孔的施工

第一，頂板錨桿孔的施工順序是從外部到掘進工作面，每一排錨桿孔都是按照從中間到兩幫的順序來進行施工。

第二，錨桿孔和井巷輪廓線切線呈垂直狀，最小的角度應高于75°。

第四，錨桿孔間排距的誤差要控制在100mm以內。

第五，錨桿孔深度誤差要管控在9～30mm的范圍之內。

第六，徹底吹凈錨桿孔內的煤巖粉。

（四）錨桿安裝

首先，優先選用快速安裝的工藝來做錨桿安裝工作。

其次，在使用錨固劑之前，應做全面的檢查，杜絕將破裂、已經硬結或者是過期的錨固劑應用到施工當中。

再次，若是涉及到兩卷以上的不同型號的樹脂錨固劑使用，則要依據錨固劑凝固速度的快慢順序，按照這一順序把錨固劑放到鉆孔當中，先把錨固劑推至孔底，之后再使用錨桿鉆機對樹脂錨固劑進行攪拌。

從次，當螺母的安裝已然達到了符合要求的預緊力矩之后，切忌做卸下再安裝的動作。

最后，嚴格按照規定要求做網的規格、聯網方式等工作。

（五）錨索的施工

應使用錨桿鉆機或者是錨索鉆機來做鉆孔處理；錨索孔深度誤差應控制在100mm之內；錨索要與頂板形成垂直狀態；錨索間排距的誤差要低于100mm；優先采用電動或者是氣動張拉機具做錨索的安裝，盡量避免采用手動式的張拉機具。

（六）其它施工要求

第一，在做錨桿支護作業時，若是處于復雜形勢中，則應暫停作業，對環境進行分析，在做好了預先應對各種問題的舉措之后再展開施工。

第二，在復雜地域范圍內的支護施工要優先選擇錨桿、錨索等支護形式，通過提高支護密度來做進一步的加固，若情況所需，還可使用金屬支架或者是支柱來做加固處理。聯合支護方式的選用可減小單一支護的不足，提高煤礦開采的安全程度與開采效率。

第三，對發現的存在松動、失效等問題的錨桿、錨索，做及時的補打、緊固處理。

結束語

煤炭屬于是我國國民經濟當中的一項傳統能源組成，在現代礦井建設當中地位十分重要，煤礦作為我國支柱型產業，是促進我國經濟發展的中堅力量。其中就井下巷道的建設質量來說，為了避免巷道周邊圍巖發生位移或者是變形等問題，應意識到頂板支護的重要性，并采取錨桿支護技術予以有效支持。錨桿支護技術能進一步提高錨固體的承受力、改變圍巖承壓力、促使圍巖承壓力有較大的提高，因而在井下巷道中的應用意義重大。

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