目前，锚喷技术在煤矿巷道支护中虽已广泛应用，但在实际施工中由于多种因素，锚喷支护质量受到严重不良影响。

 

　　锚喷支护首先在支护形式和理论有所突破，将被动支护变为积极主动地支护方式，有效地保持了围岩的稳定性和整体性；其次，锚喷支护可以最大化发挥围岩自身的支撑作用，将围岩从荷载转化成为载体，有效地抑制了围岩的位移和变形。最终使围岩、锚喷层和锚杆形成一个有机的整体，在三者的共同作用下，围岩岩体的整体性得以保持。

 

 

　　锚杆的支护作用主要是通过围岩的相互作用来实现的。其表现形式为：径向和切向锚固力的作用，以此来提高围岩的稳定性。目前锚杆支护初始设计方法主要有：工程类比法、理论计算方法和数值计算方法的结合。由于在支护设计理论研究方面还有许多的欠缺，在我国目前主要是采用工程类比的方法进行锚杆的初始设计，在定量设计方面突破不大。在测试技术和手段、支护材料、支护的可靠性等方面与国外发达国家仍然有很大的差距。

 

　　2.1锚杆材质对支护质量的影响。锚杆常用的金属材料多采用Q235(A3)圆钢作为锚杆杆体，其屈服强度为240MPa。这种材料的力学性能直接影响着锚杆的强度和可延伸性等力学性能，再加上加工工艺的局限性使其锚尾有效直径比锚杆实际公称直径小1.8mm—2.1mm，截面面积减少20%—25%。大量研究表明，锚尾的受力十分复杂，不但承受轴向拉应力，还要受到弯曲应力的作用，工作条件恶劣，受力大，因此，要求锚尾的螺纹强度有效截面直径不小于杆体的实际公称直径。采用高强度或者超高强度金属材料作为杆体材料，可以大大提高锚杆的力学性能。比如采用16Mn钢并对其进行冷拉、滚丝处理，或者选用20MnSi钢对其经特殊工艺热轧为左旋无纵筋螺纹钢锚杆，可以使其屈服强度提高到650MPa，这样会提高锚杆的适用范围。近年来，各国正大力发展高强、超高强锚杆，破断荷载一般为200kN—300kN。例如澳大利亚研究的HS1045高强度锚杆用钢等。

 

　　2.2锚固剂对支护质量的影响。锚固剂材料原先都是采用快硬水泥锚固剂，这种锚固剂在使用过程中，存在水灰比难于掌握、凝结时间长、施工难度大、人为因素影响波动大等缺陷。锚杆与围岩紧密接触，可以使锚杆与岩体之间具备良好的传力性能。采用树脂锚固剂可以使杆体强度大大提高，尾部螺纹强度基本上与杆体本身等强。

 

　　树脂锚固剂可以缩短固化时间，安装后15min，树脂固化程度就可以达到80%—90%。与传统锚固剂相比树脂锚固剂具有：初锚力大、锚固可靠、超早强、微膨胀、承载快、便于操作等特性，可以减少人为因素的影响，达到最佳的锚固效果。近年来随着矿井开采深度的增加和地质条件的不断变化，使树脂锚固剂的应用研究也进一步拓宽。

 

　　2.3锚杆锚固形式对支护质量的影响。在我国煤矿巷道锚喷支护所选用的锚杆直径大部分在14mm——20mm之间，钻孔直径在32mm—42mm之间，这时端锚锚杆的杆体与钻孔壁之间有15mm左右的空隙，空隙使得锚杆切向锚固力得不到充分的发挥。在采用全锚锚杆时，锚杆与钻孔壁之间的空隙被锚固剂所填充，当围岩发生变形时，全锚锚杆切向锚固力可以及时承载，起到支护巷道的效果。全长锚杆不但比端锚锚杆锚固力大，而且其径向锚固刚度也比端锚锚杆要大，而端锚锚杆也只能在杆体的两端起到作用，其径向锚固力也增长的很慢。现在大多数煤矿采用端锚锚杆锚固，虽然端锚锚杆锚固操作简单，经济实用，但是端锚锚杆对于围岩松软、破碎、地应力大的巷道的支护有着其局限性，只有采用全长锚固锚杆才能克服端锚锚杆的局限性。

 

　　全长锚固锚杆与端锚锚杆相比具有以下优势：全长锚固时，锚杆及围岩的受力状态好，实际锚固力大；全长锚固可以使锚杆具有较高的锚固力和抗剪能力；全长锚固能有效地提高锚杆支护系统的刚度，限制围岩变形的发生；全长锚固可有效地约束顶板围岩的变形和位移。

 

　　2.4“三径”匹配不合理对支护质量的影响。“三径”匹配不合理是指锚杆的直径、孔径、锚固剂直径三径匹配不合理。钻孔的直径与锚杆直径相差过大或者过小时锚杆的锚固力就会很小，钻孔直径过大时，锚杆不能有效地刺破树脂药卷和均匀地搅拌混合锚固剂；过小时锚固剂得不到有效的空间，只有达到合理的匹配后才能获得最大的锚固力。在保证能够顺利安装的条件下，树脂药卷的直径应该尽量地增大，使其能够充分固化，使锚杆获得最大的锚固力。树脂药卷直径较大时可以减少树脂在孔中的原始长度，当巷道高度较小时可以使锚杆安装时有足够的空间。由于“三径”匹配不合理使煤巷锚杆支护失效形式主要有：锚杆与锚固剂同时沿着钻孔壁滑动；锚杆可以从锚固剂中拔出；锚固剂被剪切破坏。

 

　　2.5锚杆支护时间对支护质量的影响。煤矿巷道在开挖后，围岩的受力状态发生了改变，由原来的三向变为二向受力状态，变形和位移开始加大。如果这时得不到及时支护，就有可能对巷道的安全造成隐患，准确把握支护时间，对于巷道支护效果至关重要，在工程实践中，一般从放炮到锚杆的安装以不超过4h为宜，在一些稳定性较差的岩层中，支护应紧跟工作面，以不超过2h为宜。

 

 

　　喷射混凝土在煤矿锚喷支护可以防止巷道壁面风化；加固和改善围岩应力状态；降低应力集中，避免应力集中点的有害移动；混凝土浆液嵌入裂缝，增强松动岩块间粘结力；防止危石或者锚杆间危石坠落；可以使掘进工作面淋水集中，便于处理。

 

　　3.1混凝土材料对支护质量的影响。锚喷用混凝土应当采用普通硅酸盐水泥，这种水泥凝结硬度快，保水性好，早期强度增长快。可是火山灰质水泥、矿渣水泥的性质与它相反，故不宜采用，且标号以不低于400号为宜。粗骨料石子使用前应进行筛选，河卵粒径应不大于25mm，碎石粒径应不大于20mm，级配适中，应不含有杂质，实验表明，选用级配适当的小粒径碎石作为喷射混凝土骨料代替河砂，可获得良好的喷射混凝土效果。速凝剂的掺量必须严格进行控制，而且应在喷射前的最短时间内加入，尽量做到随搅随喷，否则，对速凝效果和混凝土质量都有不良影响。据实验资料表明，掺速凝剂后，混凝土的后期强度会有明显的降低，与不掺速凝剂时对比，强度降低20%~30%，抗渗性和收缩性也会有所下降，当速凝剂的用量大于7%时，会产生一种水泥的急凝现象，会大大降低混凝土的强度。

 

　　随着建材行业的快速发展，一些水泥厂相继研制出来了超早强水泥、煤矸石速凝早强水泥和喷射水泥，并在井下做了喷射混凝土支护工业性实验，显示出了速凝、快硬、早强、高强和微膨胀等优良技术性能。

 

　　3.2混凝土喷射过厚对支护质量的影响。混凝土喷层的作用主要体现在2个方面，一是起着参与并形成组合拱结构的作用，为了起到这个作用，必须是混凝土喷层与围岩紧密结合并伴随着围岩的变形而不发生离层的现象，所以喷层并不是越厚越好，随着混凝土喷层厚度的增加，其刚度也随之增加，这就使得喷层与围岩容易发生离层现象，从而最终导致巷道的破坏。二是起到保护巷道不被侵蚀的作用。在工程实践中，一般巷道混凝土喷层以80mm——120mm为宜；对于稳定的巷道，也可在30mm——50mm之间；对于喷层厚度在50mm——100mm以上时，应该分层喷射，以达到喷射效果，并可降低成本。