锚杆支护技术的发展及特点

１锚杆 支护 机理 的发展 现状
形巷 道 围岩 的破 裂 区 时 ， 杆 体 两端 的压应 力 呈 圆锥
形分 布 ， 如 果 在 巷 道 周 边安 装 锚 杆 群 ， 当锚 杆 排 距
和列 距 都很 小 时 ， 这种 呈 圆锥 形分 布 的压 应 力将 叠
加 在一 起 ， 能 在巷 道 围岩 中形 成 一个 相 对 均匀 的 压
第２ ６卷
第 ３ 期
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煤炭生产与管理 ・
锚杆支护技术的发展及特点
张 俊 福
（ 山西 楼俊矿业集 团有限公司 ， 山西 柳林 ０ ３ ３ ３ ０ ０ ）
【 摘 要】文章介绍了锚杆支护的背景， 针对锚杆支护技术的支护机理和力学现象进行深入的分析研究， 并对不
同岩体条件下各机理的适用范 围进行 了探讨。文章还分析 了锚杆支护 的优势 ， 并结合实例 ， 说明锚杆支护以其高效实
悬 吊理 论 应用 比较 广泛 。该 理论 认 为 ， 锚 杆 支 护 是 将 巷 道 围岩 中较 松 散 的岩 层 通 过 锚 杆 吊在 其
上 面相 对 坚 硬 的岩 层上 ， 如 图 １中所 示 。 打入 岩 层 的锚杆 能 间接 增 强 巷道 围岩 中较 松 软岩 层 的 强度 ，
但 是在 分 析 过程 中 ， 这 种 观点 没有 考 虑 围 岩 的支 撑 能力 ， 而 是将 下 面 的松 散 岩体 和 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ岩 顶 部 的原 有 的 岩 体分 开 。这 种假设 与 巷道 的真 实岩 体存在 形式 存
煤层 中。压缩拱理论认 为： 锚杆支护作用发生在拱
围岩 中存在许多分层 ， 利用锚杆的约束力把巷 道上方 的薄 围岩 层组 合在 一起 。安装 在顶板 中的锚
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ７ — １ ０ 作者简介 ： 张俊福（ １ ９ ６ ４ 一 ） ， 男， 山西柳林人， 山西楼俊矿业集团有限公司机电矿长， 工程师。
用 的特点已成为 目前主要支护手段。
【 关键词 】 煤炭生产 巷道 锚 杆支护 【 中图分类号 】Ｔ Ｄ ３ ５ ３ ． ６ 【 文献标识码 】 Ａ
【 文章编号 】 １ ０ ０ ８ — ８ ８ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ３ ２ — ０ ２
在煤 矿 开采 的过程 中 ， 巷 道 的安全 问题 尤 为重
２ ０ １ ３年 ８月
山西 煤炭管 理 干部学 院学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ Ｃ ｏ ａ ｌ — － Ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ａｄ ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｓ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ
Ａｕ ｇ ． ， ２ ０１ ３ Ｖ０ １ ． ２ ６ Ｎｏ ． ３
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杆不 仅 能增 加 了巷 道 围岩 各个 岩 层 间 的摩 擦 阻 力 ，
了巷道支护材料 的投入和运输 ， 降低 了支护的材料 成本。由于锚杆支护深入围岩岩体 ， 无须 占用巷道 断面 ， 因此 巷道 支 护初 期 。 在设 计 上 可直 接 减小 巷 道断面面积 ， 节省了巷道掘进成本 。锚杆支护稳定 性好 ， 可 以有 效 地 减 少 巷 道 的 维 修 养 护 量 ， 从 而 降
与传 统 支护 方 式 相 比 ， 锚杆 支 护使 用 的材 料少 而且 质 量小 ， 在 掘 进 过程 中大 大加 快 了相关 材 料 的
图 ３ 锚杆 的组 合梁 理 论 示 意 图
对 于 煤 矿 巷 道 围 岩 沿 着 强 度 小 的 接 触 面 出现 滑 移 而 导 致 的 不 稳 定 情 况 提 出 了锚 杆 支 护 的 楔 固 理 论 。 由于 围岩 中 弱 面的移 动产 生 的剪 切 力 ， 部 分
低 巷 道 的维护 费用 。
（ ２ ） 锚 杆 支护作 用迅 速
还使 围岩各个岩层间的抗剪切能力得到 了提高 ， 使 各 岩 层 间不 易发 生相 对错 动 ， 相 当于 利 用锚 杆 的作
用 在 巷 道 顶 板 岩 层 中形 成 了 一 个 高 强 度 的岩 层 。 （ 如图 ３ ）
巷道 围岩 的 自承 能力 ， 是 一 种 既经 济 又高 效 的支护
图 １ 锚 杆 的悬 吊理 论 示 意 图
手段 。随着锚杆支护的不断完善 ， 各种地质条件下
巷 道 的锚 杆支 护 已经 比较成 熟 。到 目前 为止 ， 在 国 有 大 中型煤 矿 中 ， 已有 超过 ６ ０ ％的巷 道 支 护采 用锚 杆 支护技 术 ， 个别 矿 区甚 至 达到 了 ９ ０ ％。
缩带 ， 即承压拱 （ 如图 ２ ｏ 这 种拱 能承受 巷道 顶端 分 裂 的围岩 先下 作用 的载荷 。承压 拱 内部 的岩 石径 向
和 切 向均处 于 受压 状 态 ，增 强 了巷道 围岩 的强 度 ， 增大 了支 撑能 力 。
锚杆支护的作用体现在对巷道围岩的悬吊 、 压 缩和促进形成组合梁上 ， 因此 ， 现在矿山锚杆支护的 机理 有 ： 悬 吊理论 、 压缩 拱理论 和组 合梁理 论 。
在 差异 。 因此 ， 悬 吊理 论 只能 用 于解 释 巷 道顶 板 的
图 ２ 锚 杆 压 缩 拱原 理 示 意 图
锚杆支护 ， 而不能很好地解释巷道两帮以及底板 中
的锚 杆 支护 。
与前面二者不同， 组合梁理论考虑到了岩层 间
的水平 错动 ， 假设 巷道 顶板
与悬 吊理 论 相 比 ， 压缩 拱 理 论 广泛 应 用 于 软弱
要。随着煤矿开采难度的加大 ， 如何保证巷道的稳
定性 ， 从 而确保 井 下 工作 人员 的安 全是 当下 煤 矿开 采过 程 中的一个 技 术难题 。早在 ５ ０年前 ， 锚杆 支护 技术 就 开始 出现在 我 国煤 矿 巷道 围岩 支护 中 。多年
来 国 内外 的煤 矿 生产 经 验表 明， 锚 杆 能充 分 发挥 对
运输速度 ， 提高了掘进效率。在回采作业 中， 降低了 井下 工 人 的劳 动强 度 ，减 少 了工作 面 的 作业 流 程 ， 显 著提 高 了井 下 作 业 效 率 。锚 杆 支 护 施 工 工 序 简