锚杆支护，其基本原理就是尽量发挥巷道围岩这一天然承载结构的作用，是一种主动的支护方式。煤矿巷支护经历了从棚式支护到锚杆支护的发展过程。锚杆支护具有明显的优越性：可显著提高支护效果，降低成本，减轻工人劳动强度，改善作业环境，保证安全生产，有利于采煤工作面快速推进[1]。

 

　　二、锚杆支护形式和参数的选择原则

 

　　（一）一次支护原则

 

　　锚杆支护应尽量一次支护就能有效控制围岩变形，避免二次或多次支护。

 

　　（二）高预应力和预应力扩散原则

 

　　预应力是锚杆支护的关键因素，是区别锚杆支护是被动支护还是主动支护的参数，只有高预应力的锚杆支护才是真正的主动支护。一方面，要采取有效措施给锚杆施加较大的预应力；另一方面，通过托板、钢带等构件实现锚杆预应力的扩散，提高锚固体的整体刚度与完整性。

 

　　（三）“三高一低”原则[2]，即高强度、高刚度、高可靠性与低支护密度原则

 

　　在提高锚杆强度与刚度，保证支护系统可靠性的条件下，降低支护密度，减少单位面积上锚杆数量，提高掘进速度。

 

　　（四）临界支护刚度与强度原则

 

　　锚杆支护系统存在临界支护刚度与强度，如果支护强度与刚度低于临界值，巷道将长期处于不稳定状态，围岩变形与破坏得不到有效控制。

 

　　（五）相互匹配原则

 

　　锚杆各构件，包括托板、螺母、钢带等的参数与力学性能应相互匹配，锚杆与锚索的参数与力学性能相互匹配，以最大限度地发挥锚杆支护的整体支护作用。

 

　　（六）可操作原则

 

　　提供的锚杆支护设计应具有可操作性，有利于井下施工管理和掘进速度的提高。

 

　　（七）综合成本

 

　　在保证巷道支护效果和安全程度，技术上可行、施工上可操作的条件下，做到经济合理，有利于降低巷道支护综合成本。

 

　　三、晓南矿W3-403工作面支护实例

 

　　（一）地质概况

 

　　该工作面回顺一侧为W3-402采空区，煤柱宽度为4.0m，属无煤柱，沿空送巷。底板，伪底为泥岩，一般在0～0.25m之间，平均0.13m，直接底为粉砂岩，厚度为5.7～24.1m，煤层顶底板岩性以砂岩及砂页岩为主，伪顶为砂页岩或砂质泥岩，易冒落，遇水泥化、膨胀，有底鼓现象，巷道压力大。巷道稳定性属Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类。

 

　　（二）支护参数设计

 

　　该工作面巷道的顶板采用锚杆+钢筋梯支护。锚杆采用热轧螺纹钢锚杆。垂直布置的锚杆直径16mm、长1800mm，两拐角处倾斜布置的锚杆直径16mm、长2000mm。锚杆间排距为800×800(mm)。锚杆用1卷Z2350型树脂锚固剂卷锚固，设计锚固力为120KN。锚杆托盘采用120×120(mm)球冠托盘。钢筋梯规格为3300×90(mm)。两帮锚杆也采用热轧螺纹钢锚杆，直径14mm、长1600mm，间排距亦为800×800(mm)。锚杆用1卷Z2335型树脂锚固剂卷锚固，所用托盘与顶板锚杆所用相同。

 

　　（三）锚杆（锚索）类型的选择[3]

 

　　铁煤集团自1996年大面积推广锚杆支护，使锚杆支护率由当时的7.68%，到2007年末达到98%以上。这期间由使用Q235螺丝钢锚杆，到1998年公司研制出高强全螺纹等强锚杆，并全面应用，支护效果大大提高，同样锚索也由最初的φ15.24、φ17.8，到2006年引进试用φ22.0锚索，其长度也由原来的5300mm，增加到8300mm。并用于巷宽7.5米，巷高3.5米，顶板较破碎，煤层厚度在7.5米的煤巷中。锚杆锚索联合支护获得成功。（主要使用的锚杆、锚索情况见下表）

 

　　（四）支护效果分析

 

　　①支护理论的验证[4]：锚杆支护实质是各种理论综合作用的结果，某一种理论可能占主导作用，这可以用比较先进的监测手段来得以证明。每图各测点曲线在同一时间突然跃升，这一现象说明，其原因是由于锚杆杆端的直接顶与直接顶可能离层，或者是直接顶与老顶离层而造成的。那么这一现象也验证了悬吊理论和组合梁理论的主导作用，未离层前悬吊理论为主，顶板发生较大的位移后，组合梁起了主导作用。

 

　　②支护效果：位移时间曲线，由缓陡缓，最终达到新的平衡，另外顶底板的移近量、两帮的移近量，尤其是回顺侧的移近量，虽然较大，但都在平衡范围之内，锚杆支护，以及支护参数的计算、选择是比较合理的，较好的支护效果[5]。

 

 

　　通过我公司大量的II、III及类巷道的锚杆支护实践证明，锚杆支护理论及锚杆支护完全适于铁法煤田的巷道支护，尤其是上述典型例证，充分证明了，无论是III类巷道的沿空送巷（煤柱小于4米），还是Ⅳ类巷道的大断面施工，也是可行的，是成功的，并得到了生产实践的检验。

 

　　锚杆支护的关键，是要在实践中根据不同的地质条件进行不断的改革与创新，包括开发新的高强的锚杆与锚索，选择新的支护参数等等，只有这样才能充分发挥锚杆的支护作用，达到理想的支护效果。铁煤集团公司经过这十几年的实践与应用，现已将组合锚杆支护技术推广到各种地质条件下的采掘巷道中。锚杆及锚索的设计正向着高强度、高可靠性方向发展。锚固方式也由原来的端锚发展到全长锚固。所有这些改进都大大减小了巷道变形量，有效控制了顶板离层现象。使巷道支护状况发生本质性变化，围岩完整性与稳定性大幅提高，降低了顶板事故的机率，提高巷道掘进速度和工效。