煤矿巷道锚杆支护技术工艺

煤矿巷道锚杆支护技术工艺摘要：目前我国煤矿企业发展迅速，锚杆支护是煤矿巷道支护的主要形式，而随着当前机械加工工艺的完善及材料性能的提高，锚杆支护结构的稳定性及性能也得到了极大的提升。从锚杆支护技术的基本理论发展、支护技术控制要点进行分析和探讨，并在此基础上对优化锚杆支护效果的措施进行了全面梳理和总结，可以为煤矿巷道支护供参考及借鉴。关键词：煤矿巷道；锚杆支护；技术工艺引言经过多年的发展，巷道支护中木支护、砌谴支护、型钢支护等形式在应用中由于稳定性差及强度低等，目前在深井开采中应用较少。近两年，锚杆支护技术的突破与应用为煤矿巷道安全提供了根本保证，也使得煤炭开采作业效率和经济效益提高。1锚杆支护基本理论发展锚杆支护作为一种现矿区生产所常见的一类支护形式而被广泛地使用。而对于该类支护形式的工作原理，一直是煤矿工作者所研究的重点，也是更好发挥该工法所必须应对的保证。如关于该工法所提出了悬吊工法、加固供理论等。这些理论在生产实践中都发挥了积极作用，但它们都有不同的适用条件，具有局限性和片面性。近年来，通过进一步的实测和计算，对锚杆支护理论的研究也有了较大发展，如从锚杆支护的作用在于控制锚固区围岩离层、滑动及裂隙张开等特性，以使围岩在受压的状态下保持稳定及起到预防围岩变形等问题，对于最大限度地保持锚固区的稳定性与刚度具有积极的价值，从而在一定程度上可起到改善围岩深部应力状态的目的。而通过研究发现，在锚固支护中，预应力的存在可在支护结构体系中起到积极作用，而根据顶板围岩条件确定预应力应作为锚杆支护设计的关键因素进行考虑。2煤矿巷道锚杆支护技术分析2.1施工机具根据巷道锚杆支护设计要求，准备相应的现场施工机具，包括锚杆钻车或钻机，配套钻杆和接长钻杆、巷道顶板和巷帮用钻孔、锚杆预紧风动扳手、锚索张拉千斤顶、锚杆拉拔计、扭矩扳手等。2.2选择合理的锚杆支护设计参数支护设计是巷道支护中的一项十分重要的工作，对发挥锚杆支护的优越性和保证巷道安全具有十分重要的作用。常用锚杆支护设计方法有工程类比法、理论数值法和数值模拟法，其中数值模拟法能够通过多个方案比较分析，一般情况可以选择更加合理的支护方案。由于各矿区地质条件各有不同，设计人员应在设计前做好每个影响因素的考察和调研，并在对相关条件全面掌握的基础上对锚杆进行科学设计。在施工过程中，当围岩条件发生变化和遇到构造时，应及时调整支护参数，从而确保巷道施工和服务期间顶板安全。2.3锚杆安装2.3.1安装步骤锚杆安装施工总结概括为推、转、等、紧4个主要步骤，即先将树脂锚固剂推到钻孔制定位置，再用锚杆钻机旋转锚杆搅拌锚固剂，旋转到孔底后等待一定时间等树脂锚固剂凝固，最后上紧螺母。具体步骤如下：①用锚杆机打钻孔，孔深比锚杆有效长度长30-50mm；②根据锚固长度要求，先放快速锚固剂再放中速锚固剂，并通过锚杆钻机利用锚杆将树脂锚固剂顶推至空底，顶推树脂锚固剂时严禁旋转锚杆；③完成顶推树脂锚固剂后，迅速旋转锚杆搅拌15-20S，旋转搅拌时不要施加上推力，然后顺势上推锚杆使托盘贴近顶板；④完成搅拌后根据树脂锚固剂类型确定等待时间（一般不少于30s），使树脂锚固剂能够充分凝固；⑤旋转搅拌器上紧螺母，在紧螺母时应给最大扭矩而不要施加上推力以最大限度地上紧螺母；⑥用扭矩放大器进一步上紧螺母，达到设计规定的安装扭矩，根据经验锚杆的安装扭矩不低于200N・m。2.3.2锚杆安装质量若使用阻尼螺母则充填在螺母的树脂阻尼必须全部脱落，否则锚杆无法达到安装载荷；要求塑料减磨垫圈必须溶化掉；保证合理的锚杆外漏长度，一般为30-80mm；锚杆间排距要按照设计要求，误差在±100mm；用扭矩扳手检验锚杆安装扭矩，达到设计锚杆安装扭矩，保证锚杆支护效率。为保证锚杆安装质量和支护效果，在作业人员安装锚杆时应该按照施工工艺步骤操作，避免锚杆安装中出现"长尾锚杆〃的现象。2.4锚索安装①用锚杆钻机打孔，孔深为锚索长度减去除外漏长度后加30-50mm；②锚固剂安装与锚杆相同，按照设计要求先快速后中速，并用锚索将锚固剂推入孔底，推进时防止锚固剂包装破裂；③将预先安装在钻机上锚索搅拌器与锚索尾部连接，快速搅拌锚固剂，搅拌锚固剂的同时钻机推力要最大，锚固剂搅拌时间为20-25S，搅拌锚固剂停止时要确保锚索托盘靠近岩面；④锚固剂搅拌完毕后10-15min（现场试验确定）后，把托盘、球垫圈和索具，并用锚索涨拉器拉紧锚索，锚索安装应力（预应力）不小于10-12t。3煤矿巷道锚杆支护技术优化策略3.1优化开采工艺方案对于煤炭开采，不仅要合理保证开采效率，还应有效地提高煤炭回采利用率。不断优化开采工艺方案，能有效促进煤炭开采工作的有效展开。煤矿企业在开采之前应做好一定的准备工作，制订出科学合理的开采工艺方案，从而有效提高整个煤矿开采工作的安全性和有效性。此外，煤矿企业还应分析连续采煤机短壁开采工艺的特点，并分析其在开采过程中经常出现的问题，及时制订出相应的应急方案，这样就能有效避免不安全事故的发生。在制订开采工艺方案时，还应综合考虑工作面的实际情况及运行设备的使用情况，从而提高设备的运行效率。开采工艺方案的优化还应满足回采的截割要求，选择合适的设备型号，从而提高煤炭开采效率。3.2煤矿巷道支护方案的具体选择反复进行数值模拟实验后，技术人员在以往设计经验的基础上，通过多方案比对，最终决定应用树脂全长预应力锚固组合支护技术，来进行该煤矿巷道锚杆支护工程建设。将直径为22毫米、长度为2.5米的左旋无纵筋螺纹钢作为该支护工程的锚杆材料，利用树脂进行锚固作业，端部与后部分别采用快速、慢速固化锚固剂进行有效锚固。对于巷道表面的支护，顶板采用菱形金属网，帮采用钢筋网，护板采用W型钢等，并且全部锚杆均垂直于巷道表面。在具体支护中，相邻锚杆间距为0.9米，顶板与帮分别采用7x0.85、2x0.6的形式，同时采用直径为22毫米、长4.4米的钢绞线作为锚索，其预紧力在230千牛左右。3.3加强巷道支护质量及矿压显现监测巷道施工过程中的支护质量监测和后期矿压显现监测，对顶板管理尤为重要。锚杆支护质量监测的仪器较多，但锚杆拉拔计、扭矩扳手可实现对锚杆支护质量的全面检测，使用最为广泛。此外，用于检测锚固质量的声波检测仪在最大限度提升工作检测效率的同时，也可保障监测精度，已得到了广泛应用。后期矿压监测方面，随着计算机技术的应用以及智能化技术的发展，现在针对巷道矿压监测开发应用的矿压监测系统较多，可实现地面对顶板锚杆（索）压力情况、顶板离层情况及变化值全面监测，并能够对测试数据进行自动分析，为及时加强支护和进一步改进支护参数提供科学依据。结语一个良好的工程需要良好的设计和良好施工的共同配合，锚杆支护作为我国煤矿应用最多的一种的支护形式，其支护有效性直接决定了众多矿区巷道的安全，本文主要从施工方面分析锚杆支护技术，并制订了锚杆支护有效性的施工控制措施，并将该措施严格执