我国煤矿的软岩地层分布十分的广泛，已初步地将锚梁网、锚喷网、锚索等一些应用到软岩巷道支护中，但采准巷道还要经受采动的频繁影响，大部分巷道服务年限内所产生的围岩变形量都很大，锚杆支护施工的安全可靠性仍是尚待解决的一个技术难题。

 

　　1我国锚杆支护理论发展历程

 

　　目前，在我国较成熟的锚杆支护理论主要可归纳为分4大类：

 

　　1）基于锚杆的悬吊作用而提出的悬吊理论，该理论认为把由于开挖、爆破等一些造成的松动岩块稳固（悬吊）在稳定岩层上，防止破碎岩块的冒落，在坚硬节理发育的岩块处，锚杆通常起这种作用。

 

　　2）基于锚杆的挤压作用提出的组合梁理论，其实质是通过锚杆的径向力作用将叠合梁的岩层挤紧，增大层间的摩擦力，同时锚杆的抗剪能力也阻止层间错动，从而将叠合梁转化为组合梁。

 

　　3）基于锚杆的加固作用提出的组合拱理论，该理论认为锚杆能限制、约束围岩土体变形，并向围岩土体施加压力，从而使处于二维应力状态的地层外表面岩土体保持三维应力状态，锚杆的组合拱作用机理是锚杆制约围岩纵向和横向变形的能力的组合。

 

　　4）国内很多学者对锚杆作用机理做了大量的深入研究与探讨，综合锚杆各方面的作用而提出的松动圈支护理论、锚固体强度强化理论、典型类比分析法、锚注理论、最大水平应力理论以及锚杆桁架支护理论等。

 

 

　　2.1锚杆支护支中预应力普遍偏低

 

　　虽然我国锚杆支护得到了相对广泛的应用，但在锚杆支护设计和现场施工中，都忽视了提高预应力这一关键技术因素。主要表现在以下几个方面：

 

　　1）没有将锚杆的预应力作为锚杆支护设计的参数。增大锚杆预应力能显著减少深部巷道围岩强度弱化，减小围岩破碎区范围，提高深部巷道稳定性。高性能高预应力锚杆支护可以解决大量的技术难题，在很大程度上可以代替目前广为采用的锚杆锚索支护，能够及时主动的加固围岩，提高技术含量。2）现场施工中忽视高预应力锚杆支护的重要性。通过多个煤矿井下的现场观察发现，工人在安装锚杆过程中，用锚杆钻机安装上锚杆即可，没有对锚杆进行加扭得习惯。由于我国的锚杆钻机输出扭矩较低，不能达到锚杆支护的高预应力要求，在这种情况下高预应力的锚杆支护很难达到理想的支护效果。3）忽视高预应力的锚杆支护的滞后预紧。不论锚杆钻机和气扳机对锚杆螺母的扭矩多大，经过一段时间后锚杆的预应力都有一个急速下降期，甚至有的锚杆扭距力会下降到零。因此要求在煤巷锚杆支护设计时给出明确的二次紧固指标，以保障高预应力锚杆的支护效果。

 

　　2.2锚杆及其附件加工不规范

 

　　1）锚杆杆体和螺纹不等强。虽然杆体强度高，但是由于螺纹部分加工时强度降低，从而降低了锚杆的整体强度，不能产生与强度匹配的高锚固力。在监测锚杆锚固力时就大量的出现锚杆杆体与螺纹结合处的断裂现象。

 

　　2）托盘加工粗糙，强度低。托盘加工的不规范往往造成锚杆螺帽与托盘之间，托盘与钢带之间不能形成面接触而仅仅是点接触，使锚杆的两个减磨垫片不能发挥应有的作用，既影响锚杆的受力平衡，又不能直观的显示锚杆的安装质量。

 

　　3）锚杆支护的附件刚度偏小。锚杆支护中钢带、托盘、金属网等附件的作用不可小视，如果附件刚度过低，则围岩作用在附件上的力不能有效的传递到锚杆上，导致锚杆受力不大，而钢带和托盘等附件则出现严重的变形或开裂、折断，金属网出现破网。此时往往人们总误认为是锚杆支护的强度不够，从而采取缩小锚杆间距、增大锚杆直径等方法进行补救。

 

　　4）锚索性能差。目前煤矿锚索使用的钢绞线直径有15.25mm和17.80mm两种规格，锚索直径偏小，强度不够，不能适应围岩的大变形。经过大量的观测表明，当锚索受力很大而锚杆受力很小时是难以避免锚索破断失效的。应该采用新材质、大直径的锚索使锚索与锚杆共同作用，以适应深部巷道围岩的大变形。

 

　　2.3锚杆施工机具落后

 

　　我国锚杆钻机品种较多，但性能适宜且可靠性高的产品不多。到目前为止，我国已开发40多种不同类型的锚杆钻机，但适于井下且性能可靠的只有3-4种品种。随着煤炭开采深度的逐渐增加，巷道压力不断加大，支护难度也越来越大，尤其在没有进行支护的底板破坏趋势将会成为更加突出的问题。高性能高预应力的锚杆支护是解决深部巷道支护的最有效途径，但我国锚杆钻机的输出扭矩远不能满足高预应力锚杆一次性快速安装的需要，这与国外先进技术还有很大的差距。同时我国还没有打底眼的锚杆施工机具，这将在很大程度上制约我国锚杆支护技术的进一步发展。

 

　　2.4锚杆检测仪器与检测技术不健全

 

　　锚杆支护是一项隐性工程，及时有效的施工检测是监督施工质量、保证锚杆支护安全可靠的重要手段。我国虽也比较重视锚杆支护的检测工作，先后研制了一些监测与检测仪器但性能不高，功能不全，还未形成系列配套的综合检测技术。锚杆检测是施工质量与安全工作的重要保证，因此，加大检测仪器仪表的研制力度是非常重要的，它将为我国煤矿锚杆支护技术的发展提供安全保证。

 

　　3提高锚杆支护的建议

 

　　3.1要科学合理的对锚杆支护进行设计，结合我国的具体实际情况，以地应力现场实测值为基础，总结出“地应力学评估→初始支护设计→现场监测→信息反馈及设计的修正完善”的动态设计方法，该设计方法的针对性强，可靠性比较高，可以预测巷道顶板围岩的稳定性，工程质量上容易于保证，有利于科学化地管理，从而简化了设计基础数据的采集工作。另外在进行地应力学评估时，生产部门应运用先进的设备和技术，对地应力大小、围岩强度和结构、围岩位移及破坏范围进行测试，要弄清煤层围岩体物理力学性质，认真的分析井下生产地质资料，为合理支护设计提供科学依据。

 

　　3.2高强度、高预应力组合式锚杆支护体系

 

　　1）开发推广等强锚杆。在一般地螺纹钢锚杆加工时采用先车后滚丝的工艺，螺纹处的杆体强度损失了20%左右。当巷道顶板受动压或冲击地压影响时，往往在螺纹部位突然断裂而使锚杆体失效。因此，应采取措施提高螺纹部位的强度，使的锚杆在整体上具有等强性。

 

　　2）预应力锚杆和锚索、桁架的组合支护。在高地应力厚层复合顶板条件下控制巷道变形和防止顶板离层方面显示出其巨大的优越性，组合支护的关键就是同步承载和刚度匹配问题，按照目前的技术水平，高性能锚杆预拉力仅不超过20～30kN，因而锚索和桁架的预拉力一般不应超过60～80kN，才能够形成同步承载。

 

　　3）完善和发展配套的锚杆机具。在我国目前所使用的锚杆钻机存在钻头、钎杆的零部件质量不可靠、打眼及药卷和拧螺母安装速度慢等一些主要问题。因此，要实现快速掘进，一定要研制新型锚杆钻机及其配套的系统零部件。当前由煤炭科学研究总院上海分院设计、中国矿业大学机械厂生产的MDS3型电动锚杆钻机性能较好，有良好的应用前景。另外现有掘进机不带锚杆钻机，不能实现切割与锚杆支护平行作业，严重影响掘进速度。现在澳大利亚液压工程公司生产的机载锚杆机，拥有ARO4000系列顶锚杆钻机、ARO5500系列帮锚杆钻机等型号，可安装在任何型号掘进机上，能够实现顶帮锚杆的快速安装。

 

　　4）加强施工人员的技术施工管理，要求工人严格按施工组织设计施工。在锚杆的安装时，要严格按照施工顺序和操作程序施工，无论是帮部锚杆或者顶部锚杆，在合理使用打眼锚杆机的同时.

 

　　要做到如下几点很重要：

       第一，杜绝干打眼，保证在风水电正常情况下工作。第二，在装树脂药卷时，一定要把药卷的顺序搞对，快速和中速的不能搞混。第三，按要求安装完锚杆后，必须用预应力扳手将锚杆托盘螺丝拧紧，使其紧贴岩面，达到预应力值。