不同地质条件下的锚杆支护技术

前言
　　锚杆支护通过锚入围岩内部的锚杆，改变围岩本身的力学状态，在巷道周围形成一个整体而又稳定的岩石带，加固围岩，保持围岩的完整性和稳定性，控制围岩变形、位移和裂隙的发展，充分发挥围岩自身的支承作用，主动支护有效改善矿井的支护状况。其具有施工简便、效率高、成本低、速度快、支护效果好、应用普遍等特点，不但在岩石巷道可以应用，在煤层巷道也在逐步推广应用。
　　1 普通锚杆支护适用地点应满足的条件
　　（1）顶板完整，无伪顶或伪顶（复合层）较薄（1.0m以下）、直接顶以砂岩为主的岩巷。顶板不完整、裂隙较多，锚杆不能很好地护住顶板，很难达到预期支护效果。顶板复合层较厚，直接顶又不是以砂岩为主，采用锚杆支护的巷道到一定时问后将发生变化（离层）。
　　（2）巷道两帮煤的节理不发育，不易片帮。如果煤质松软、易片帮，锚杆支护强度达不到，易片帮也会使巷道成型差。
　　（3）巷道服务年限在10a以内、两帮压力不是很大的巷道。主要巷道或巷道服务年限在10a以上时，应喷浆进行封闭，防止巷道起皮脱落。随着锚杆支护在井下巷道使用范围的扩大，锚杆支护理论日趋完善，但在井下的具体应用中，由于地质条件的变化和矿山压力的影响，支护效果存在很大差异。因此，根据不同地质条件选择安全、可靠、经济的支护形式十分重要。
　　2 巷道围岩完整性和稳定性的主要因素
　　2.1 巷道围岩强度
　　较软弱的围岩容易产生变形和破坏，巷道稳定性差，维护比较困难；围岩强度增加，围岩的承载能力及巷道围岩稳定性均增加，巷道容易维护。这主要是围岩自撑力能承担部分或全部荷载。
　　2.2 地应力
　　（1）自重应力。原岩自重应力大小取决于岩石重度和埋藏深度。巷道距地表垂深增加，围岩变形量增大，稳定性减弱，特别是围岩强度较小时，巷道埋深对围岩变形影响更为强烈。但围岩强度较大时，巷道埋深的变化对围岩变形影响不大。
　　（2）地质构造应于f。地质构造越发育，围岩的完整性越差，裂隙越多，巷道围岩的稳定性越差。
　　（3）采动集中应力。巷道距回采工作面所采的煤层越近，受采动影响越大，尤其是煤层巷道，巷道变形程度与开采煤层的厚度，直接顶、老顶的强度和厚度以及层位、结构，有密切关系。老顶来压越剧烈，影响越大。巷道围岩不仅受本身煤层超前压力的影响，同时还受到邻近工作面采动压力的影响，形成压力叠加，两侧采空的巷道受影响的程度大于一侧采空的巷道；另外护巷煤柱宽度对巷道稳定性也有影响。
　　2.3 巷道断面形状与巷道断面尺寸
　　不同断面形状的应力分布不同。可以改变巷道断面形状来改变围岩应力分布状况，如圆形，椭圆形较好，拱形次之，梯形、矩形较差。巷道的变形程度随巷道宽度与高度的增加而增加。
　　3 不同地质条件下锚杆支护技术
　　3.1 松软围岩巷道锚注加固
　　长期以来，松软围岩巷道维护一直是煤矿生产建设中的难题。在松软围岩内布置巷道，围岩变形大，稳定性差，维护困难，费用高，而且严重影响矿井的安全正常生产。传统的锚杆支护已不适应高应力、大变形的松软围岩巷道。锚注加固是一种理想的改善软弱围岩承载性能的措施。锚注加固巷道围岩是利用空心锚杆作注浆管（简称注浆锚杆），注浆锚杆前段是带若干射浆孔的注浆段，后段是锚固段。松动和裂隙发育的围岩经过锚杆注浆加固后，围岩强度等力学性能得到提高和改善，使破裂结构的围岩胶结成拱形连续体加固圈，同时注浆锚杆起到悬吊、挤压、楔固、组合拱等作用，防止围岩松动范围进一步扩展，从而使巷道径向应力减小到仅用较小支护阻力就能使围岩长期处于稳定状态。
　　3.2 复合顶煤巷锚带网加锚索联合支护
　　复合顶板支护的难度在于软夹层（煤线、泥质）地质面的存在，导致上、下层面间的结合力低，普通锚杆的锚固范围有限、承载能力也受限制，而且软弱夹层本身的松动膨胀也会对下位岩层形成较大的垂直载荷（挤压下位岩层），容易导致顶板垮落。在这类顶板的煤层内掘进巷道，必须采取补强措施，保证安全生产。
　　应用锚带网加锚索联合支护技术可以解决这一问题。“锚杆、钢带、金属网可以发挥挤压加固作用，促使锚固范围内的岩石形成一定荷载的整体结构，维护锚杆长度范围内的顶板，保持其整体性，一定程度上阻止上部围岩松动与变形；锚索则锚固在上部稳定的岩体上，由锚索来承担垮落范围之内的岩层所受的垂直载荷，防止顶板离层。锚索长度一般进入稳定岩层lm，间距2m左右。
　　3.3 综放顺槽采用锚杆锚索联合支护
　　由于综放工作面两顺槽特定的围岩条件，其顶板抗压强度低，受压后易冒落。即顶煤受到地应力（上覆岩层的自重应力，地质构造应力和采动引起的集中应力等）的影响时，容易离层，所以在锚杆支护的基础上，加支1排锚索，使煤体加固带悬吊于顶板岩石，防止离层冒落。锚索长度一般进入稳定岩层1～1.5m，间距4～5m。
　　3.4 综放面末采锚网支护
　　综放工作面设备几何尺寸大、吨位重，撤除工艺复杂，要求的撤除空间较大，对撤除空间的支护要求较高。综放面末采时可应用锚网支护工艺。
　　用锚网支护代替传统支护（架棚支护）作为综放面末采支护技术可行、经济合理、安全可靠、便于快速施工。
　　4 结束语
　　以上介绍了几种条件下锚杆支护技术。在具体的生产实际中应因地制宜，合理地选择锚杆支护形式和结构，达到安全上可靠、经济上合理、技术上可操作、生产效益高的效果。