目前，推广煤巷锚杆支护快速掘进技术的重要性在煤矿企业生产中，煤矿岩巷快速掘进是煤矿企业定持续稳定高产的基础，在煤矿巷道掘进工作中，快速支护施工工艺已成为提高巷道支护效果、实现快速掘进的关键。

 

　　1、锚杆支护系统分析

 

　　1.1锚杆支护理论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，具有直观、易懂及使用方便等特点。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。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。

 

　　1.2锚杆支护系统的缺点分析

 

　　1.2.1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。

 

　　1.2.2锚杆的支护材料质量不能完全达到要求如钢材质量、加工的螺纹质量、树脂药卷质量等均直接影响支护质量。

 

　　1.2.3锚杆支护监测仪器与技术不能满足现场施工需要常用仪器的精确度、实用性不尽完善，不能完全反应锚杆支护效果。

 

　　1.2.4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。如有时只重视对顶板的支护而忽视了对巷帮和底板的控制，或有些工人技术不过关、责任心不够，造成锚杆和锚索支护强度降低。施工中常见的巷道凹凸不平，锚杆、锚索托板不紧贴岩面，造成锚杆、锚索没有预应力而失效。

 

　　1.2.5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。在高阻条件下实现减压，才可能将巷道掘进期间的围岩变形量控制在300～400mm以内，即高预应力才能实现巷道的长期维护。

 

　　2、锚杆与锚索联合支护

 

　　2.1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。

 

　　2.2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。

 

　　2.3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。使用锚网、锚素联合支护，每米巷道支护费用降低1500多元，每年节约支护费用数千万元。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。

 

　　2.4加强锚杆支护人员培训是关键

 

　　人是一切工作计划的制定者和执行者，无论从结构合理、质量上乘的锚杆到性能优良的锚固剂，还是从灵活高效的锚杆钻装机具到灵敏精密的监测仪器仪表，都需要人来操作。因此，重视和加强锚杆支护技术人员和施工工人的技术培训和岗位训练十分重要。

 

　　总之，锚杆支护作为一种有效的采准巷道支护方式，对巷道围岩强度的强化作用，可显著提高围岩的稳定性，具有支护成本较低、成巷速度快、明显改善作业环境和安全生产条件等优点。因此成为煤矿企业矿井巷道的一种主要支护形式，代表了煤矿巷道支护技术的发展方向。