锚杆支护是目前一些煤矿企业矿井巷道的一种常用支护形式，是煤矿支护改革的发展方向，其存在着支护成本过大、支护可靠性不足、预应力过小等缺陷。本文介绍了锚杆支护的相关理论和适用条件，分析了影响锚杆支护效果等问题。

 

 

　　目前锚杆支护理论有悬吊理论、组合梁理论和加固拱理论等。悬吊理论是最早的锚杆支护理论，特别是在顶板上部有稳定岩层，而其下部存在松散、破碎岩层的条件下，这种支护理论应用比较广泛。其主要缺陷是仅考虑了锚杆的抗拉作用，没有涉及其抗剪能力及对破碎岩层整体强度的提高。

 

　　组合梁理论充分考虑了锚杆对岩层离层与滑动的约束作用，适用于层状岩层。该理论认为，锚杆提供的轴向力将对岩层离层产生约束，并且增大了各岩层间的摩擦力，与锚杆杆体提供的抗剪力一同阻止岩层间产生相对滑动。

 

　　加固拱理论认为，即使在软弱、松散、破碎的岩层中安装锚杆，也可以形成一个承载结构。只要锚杆间距足够小，就能在岩体中产生一个均匀压缩带，它可以承受破坏区上部破碎岩石的载荷。

 

 

　　锚杆支护设计方法不科学。虽然已制定煤巷锚杆支护规范，但设计时绝大多数采用工程类比法，支护形式和参数确定不尽合理，有可能支护强度太高，支护成本大，浪费了材料；在松软、软弱等特殊地质条件下支护强度也可能不足，出现片帮、冒顶等安全事故。锚杆的支护材料质量不能完全达到要求。

 

　　在现有技术条件下，施工因素是直接影响锚杆支护可靠性的关键环节。施工人员对锚杆支护理论的系统认识不够，对锚杆的安装操作质量管理不到位，施工达不到设计要求。锚杆支护中预应力普遍偏低。目前大量矿压观测发现，深井软岩巷道(包括煤巷)掘进期间围岩变形普遍在500～800mm以上，金属支架与普通的锚杆支护此阶段即遭到破坏。只有通过提高支护的预应力，从而消除或大大减缓岩层软弱面的离层现象，同时减缓两帮围岩的应力集中程度和岩体破坏现象，初期围岩变形才能得到有效控制，进而实现快速增阻，达到锚固工作阻力的效果。

 

　　3、锚杆与锚索联合支护的研究

 

　　3．1锚杆与锚索联合支护原理

 

　　一些综放工作面其顶板抗压强度较低，受压后易冒落，所以用一般悬吊理论(将顶板悬吊于直接顶)所设计的锚杆往往较长(2．5m以上)而失去实际意义。对于这类巷道锚杆支护的理论基础采用“围岩松动圈巷道支护理论”。锚索支护弥补了锚杆长度的不足，预应力大，承载能力强。其实质就是把锚索深入到深部稳定岩石中，对被加固的岩体预先施加压应力，限制岩体的松动变形，从而保持围岩稳定。

 

　　将巷道开挖后，裂缝与围岩扩张所产生的碎胀力作为支护的主要对象。由于围岩状态不同，松动圈的大小也不同。当锚杆支护形成的压缩圈厚度小于松动圈厚度时，锚杆支护的悬吊作用减弱，顶板会离层脱落。再采用预应力锚索补强加固，锚索长度大、预应力高、快速承载能力强，形成压缩圈厚度大，在较大预应力的作用下，把上部稳定岩层和下部组成的岩层梁再组合在一起，每根锚索周围形成的压缩区域彼此重叠，在复合顶板中形成一个厚度更大的均匀连续压缩带，各岩层面互相挤压，层面摩擦大大增加，使复合顶板形成拱梁，从而有效的提高了顶板的整体性、稳定性，加强了顶板的自承能力。

 

　　3．2联合支护的几种形式

 

　　锚杆与锚素联合支护是煤巷巷道掘进过程中的一种主要支护形式，可以与钢带、金属网、工字钢梁联合使用。最常用的是锚杆与锚索、网的联合支护形式。锚杆与锚索、钢带抗弯强度小易贴顶承受载荷小，顶板平整时常用锚杆加固伪顶，锚杆与锚索加固直接顶；锚杆与钢梁则能承受较大载荷。锚杆桁架是利用拉杆所产生挤压力减少或消除下位岩层的拉应力。形成一种以顶板岩层受压，拉杆受拉，类似桁架的承载结构，但两帮围岩体强度要高，若顶板完整性好，分层厚度又大，应该使用锚杆与锚索联合支护，利用锚索钢绞线较长的特点，在围岩上部形成一个能防止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道支护的稳定性。

 

　　3．3二次支护在施工设计时，考虑到围岩的自身承载能力，以现场监测数据为指导，增大锚杆间排距，先布置低密度锚杆，后路及时进行二次支护，与迎头支护平行作业，使支护强度达到最终支护密度。具体施工时，还要确定二次支护距离迎头的距离。二次支护可采用小孔径锚索或柔性锚杆，以弥补一般锚杆支护的不足，锚固到深层坚硬岩层，增强支护的可靠性。

 

　　3.4联合支护效果和经济分析

 

　　单纯采用锚杆支护，支护费用高，工人劳动强度大，工序复杂，单进低。锚杆、锚索联合支护技术很好的解决了这些问题。（1）在掘进期间，巷道顶板下沉很小，两帮移近量最大为5mm/d；（2）从顶板锚杆受力情况看，锚杆受轴向拉力最大56kN，整个锚杆杆体基本处于受拉状态，经测试，所有受测锚杆均未超过屈服极限，说明支护强度可靠。据不完全统计，用锚网、锚素联合支护，每米巷道支护费用降低1000多元，对大中型煤矿而言，每年节约支护费用数千万元，可以创造客观的经济效益。

 

　　用锚网、锚索联合支护，其运输量、运输环节及消耗量少，工人劳动强度大大降低。短掘短锚做到及时支护，消除了空顶作业，改善了安全环境，带来显著的社会效益。用锚网、锚索联合支护，巷道断面利用率可提高10～20％，通风阻力下降10％左右，可明显的改善安全生产环境。

 

　　3.5锚杆联合支护稳定的围岩采用单一的锚杆支护是可行的，但是在受到动压影响，处于软岩层中，围岩容易变形、地层压力大的不稳定围岩，则必须采用不同的锚杆联合支护。对于不稳定或极不稳定巷道，这类巷道的特点是围岩破坏范围和变形量大，除锚杆支护配锚梁网组合支护外，还应采取加长锚杆长度、缩小锚杆间排距、顶板注浆、锚索加固等特殊手段加强支护。

 

　　4、结语

 

　　通过以上分析比较支护效果，以及具体施工实践表明，采用锚杆与锚索联合支护技术，提高了支护效果。可以加快施工进度，缓解了采掘失调的现象，为采煤接续提供了保障，减少了辅助运输量、运输环节及材料消耗，减轻了工人劳动强度，节约了大量人力物力，提高了劳动效率。并可以有效的控制巷道顶板围岩的下沉，避免巷道的重复翻修，围岩基本趋于稳定，完全满足巷道使用要求，达到预期的支护效果和目的。