采矿工程锚喷支护质量控制探讨

冯国良

【摘 要】本文主要围绕着采矿工程的锚喷支护问题展开论述了，主要基于采矿工程锚喷支护的质量控制问题展开了分析，提出了一些可以有效提升锚喷支护质量的措施。

【关键词】采矿工程；锚喷支护；质量控制

对于采矿工程而言，锚喷支护质量问题一直都存在，由于该问题的存在，导致了锚喷工作存在缺陷，质量不高。所以，论述和分析采矿工程锚喷支护质量控制方法很有意义。

一、使用锚杆支护的作用

随着锚杆支护工程实践的不断丰富使用，与不同条件的各种锚杆支护理论的相继被提出并逐步得到发展和完善，归纳起来，主要有以下三个作用。

1、悬吊作用

锚杆支护的悬吊作用，突出的表现在直接顶较薄，老顶较坚固的情况下，锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上步稳固的岩层上，由锚杆承担软岩或危岩的重量，以达到井巷稳定的目的。

这一理论提出的较早，有一定的实用价值。但是大量的工程实践证明，即使巷道上部没有稳固的岩层，锚杆亦能发挥支护作用。例如，在全煤巷道中，锚杆就锚固在煤层中也能达到支护的目的，说明这一理论有局限性。

2、锚杆的组合梁作用

为了解决悬吊理论的局限性，在层状地层中提出了组合梁理论。组合梁理论适用于顶板由多层小厚度连续性岩层组成的巷道，其原理是在没有稳固岩层提供悬吊支点的薄层状岩层中，可利用锚杆的拉力将层状地层组合起来，形成组合梁结构进行支护。并借助锚杆本身提供一定的抗剪能力，阻止其层间错动，是防止分层在压力作用下发生整体弯曲变形，呈现出组合状态，从而提高顶板的抗弯刚度及强度。

这一观点有一定的影响，但是工程实例较少，也没有进一步的依据资料供设计应用。例如，岩层沿巷道纵向有裂缝时梁的连续性问题和梁的抗弯强度问题。

3、锚杆的减跨作用

如果把不稳定的顶板岩层看成是支撑在两帮的叠合梁，由于可视悬吊在老顶上的锚杆为支点，安设了锚杆就相当于增加了支点，从而减小了顶板的跨度，使顶板岩层的弯曲应力和撓度得到降低，维持了顶板稳定。这就是锚杆的减跨作用，这套理论实际上来源于锚杆的悬吊作用，但它同样未能提供用于锚杆支护参数设计的方法。

二、影响喷锚支护效果的因素

1、影响锚杆支护质量的内在因素

（一）树脂锚固剂质量的影响

树脂锚固剂主要由树脂、填料、固化剂、包装纸组成，是保证锚杆支护质量的重要因素之一。树脂锚固剂对支护质量的影响有以下几方面：

（1）包装纸的影响。树脂锚固剂的包装纸多是醋酸纤维纸，怕潮湿，怕阳光，脆性大，抗水性、韧性、致密性差。由于树脂锚固剂的这些缺点，使其在运输或操作时稍不注意，就会导致锚固质量的下降；

（2）填料的影响。锚固剂需加入大量填料，一般为天然石英砂和白云粉。由于填料表面吸附性、吸湿性不一样，所以填料的品种、颗粒级配以及掺入量的多少，都会影响到锚固剂的质量；

（3）温度的影响。通常，温度越低凝胶时间越长，温度越高凝胶时间越短。由于井上、井下以及季节气温的变化，将直接影响树脂锚固剂的质量。

（二）锚杆杆体质量的影响

锚杆杆体是由圆钢或螺纹钢加工而成。影响锚杆体质量的因素有两个：

（1）锚杆杆体及螺母的材质达不到标准要求或尾部丝扣及螺母丝扣的精度和强度达不到标准要求；

（2）焊接杆体的焊口及左旋锚杆的圈焊口处破坏了杆体原来的韧性，使得杆体受拉时被损坏，当巷道压力大时，将会切断或拉断锚杆杆体造成冒顶事故。因此，在焊挡圈时不得烧坏杆体，同时除材质达标外，尾部丝扣可采用滚压工艺。

2、影响锚杆支护质量的外在因素

锚杆的施工主要靠人工操作完成，不仅工序多，而且要求也非常严格，无论哪一环节出现问题都会影响锚杆的支护质量。

（一）锚杆眼质量的影响

锚杆眼的眼深、角度、孔内粉尘或积水、孔径等都是影响锚杆支护质量的重要因素。

（1）锚杆眼深度的影响。锚杆眼的深度是保证锚杆杆体锚固长度的重要因素。当锚杆眼超过设计眼深时，锚杆杆体插不到眼底，树脂药卷不能全部搅拌，降低了锚固力，不利于集中锚固。当锚杆眼小于设计的眼深时，锚杆外露过长，降低了锚杆的预紧力。所以，在实际操作中，应严格控制钻孔深度。

（2）锚杆眼角度的影响。锚杆的安设角度是保证锚杆杆体锚固深度的重要因素。若不严格按要求角度打锚杆眼，将不能保证锚固端锚入规定层位，不能保证锚杆悬吊作用的发挥，使锚杆的整体支护效果降低。

（二）锚杆安装的影响

锚杆杆体一般采用左旋麻花圆钢锚杆或左旋无纵筋高强度螺纹钢锚杆，在装入锚孔内搅拌时，应按顺时针方向搅拌，这样锚固段密度不断增大，锚固力也就越来越大。反之，将导致锚固剂向眼外推出，降低了锚固力。同时，安装好的锚杆应有一定的预紧力，一般预紧力矩应在14ON·m以上，这样才能充分发挥锚杆主动及时支护的优点。所以，安装锚杆时应待树脂凝固后，按要求及时拧紧螺母。

三、我国锚杆支护技术发展中出现的问题

1、对锚杆支护机理认识不够

现在采用的锚杆设计方法，如加固拱、组合梁和悬吊等理论都是针对一般巷道提出的。目前，还没有专门针对煤巷的特殊条件，建立起符合煤巷自身特点的设计方法与支护原理，特别是在软岩或全煤条件下，没有成熟的巷道围岩支护设计要求。因此，现在很多技术标准都是依据经验制定的，缺乏科学依据，导致施工和设计中存在一定盲目性。所以，有必要进一步深入研究巷道围岩矿压显现规律的基础上，结合煤巷独有的特点，不断探索、创新煤矿锚杆支护理论。

2、锚固剂与锚杆质量低

锚固剂的质量指标是决定支护可靠性的关键，锚杆的力学性能与其结构和材质紧密相关。我国煤矿井下使用的锚杆的延伸率和强度偏低，因此，锚杆支护既不能适应煤巷围岩的变形，也不能为巷道围岩提供较大的支护阻力，导致巷道顶板容易产生离层或错动。另外，由于锚杆质量低，煤巷每掘进一米的需要安装更多的锚杆，极大的影响巷道的掘进进尺。

四、提高煤矿锚喷支护质量的措施

通过对影响锚喷支护质量的因素的分析，提出了解决这些问题的一些措施，为锚喷支护的改进与完善提供借鉴。主要途径如下：

1、建立一套合理的锚杆支护设计方法。随着新奥法、收敛约束法在国际上的流行，美国、澳大利亚等国采用了“地质力学评估-计算机数值模拟进行初始设计-现场施工、监测-信息反馈、修改完善设计”的设计方法。

2、选择合理的锚喷支护结构。由于井下地质条件复杂，岩体结构多变，在应用锚喷支护技术时必须根据具体情况分析，因地制宜，制定合理的锚喷支护结构。开发推广适用性强的锚喷联合支护形式，如锚喷网支护、锚喷网加型钢联合支护等。

3、进一步研究锚喷支护机理，完善支护工艺。研究高强度喷射混凝土及高强度的锚杆、锚索等支护材料，以解决深部巷道锚喷支护问题。

五、结束语

综上所述，今后在采矿工程锚喷支护工作中，一定要重视其存在的问题和缺陷，并针对这些问题展开论述，深入分析其原因，并且探讨提出一些可行的对策来提升其工作水平。

【参考文献】

[1]姜福兴.矿山压力与岩层控制[M].北京：煤炭工业出版社，2011.

[2]马念杰、潘玮、李新元.煤巷支护技术与机械化掘进.徐州[M]：中国矿业大学出版社，2011，（9）.