井下锚杆支护的标准

法律分析：《煤矿巷道锚杆支护技术规范》是2018年12月1日实施的一项中国国家标准。

法律依据：《中华人民共和国标准化法》 第二条 本法所称标准（含标准样品），是指农业、工业、服务业以及社会事业等领域需要统一的技术要求。

标准包括国家标准、行业标准、地方标准和团体标准、企业标准。国家标准分为强制性标准、推荐性标准，行业标准、地方标准是推荐性标准。

强制性标准必须执行。国家鼓励采用推荐性标准。

锚杆的强度验收标准包括以下几个方面：

锚杆材料要求：锚杆材料应符合设计和施工规范的要求，有合格的试验资料。

锚杆施工质量要求：锚杆施工必须符合设计和施工规范的要求，包括钻孔、锚杆的安装和注浆等工序。

锚杆抗拔力要求：锚杆设计拉拔力可由抗拔试验获得，以保证设计有足够的安全度。

基础承载力要求：挡土墙基础地基承载力必须符合设计要求，且经检测验收合格后方可进行后续工序施工。

安全系数要求：锚杆设计中有许多不确定因素，如地层形态、地下水和周边环境的影响，灌浆与杆体材料质量的不稳定性，锚杆个别承载力下降或失效等。因此，锚杆锚固体的设计必须采用合适的安全系数。

抗剪强度要求：锚固体与土层和岩层之间的抗剪强度不仅与岩土的性质有关，还与灌浆的材料和灌浆压力以及锚固的形式有关，其取值各规范也不一致。

锚杆支护的临时支护应符合：　（1）严禁在空顶下作业，必须按作业规程要求进行临时支护；　（2）优先选用具有一定初撑力的临时支护装置和先进可靠的临时支护方法。　（3）临时支护形式、规格、要求等应在掘进作业规程、措施中明确。　锚杆支护是指，在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式。　用金属件、木件、聚合物件或其他材料制成杆柱，打入地表岩体或硐室周围岩体预先钻好的孔中，利用其头部、杆体的特殊构造和尾部托板（亦可不用），或依赖于黏结作用将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果、组合梁效果、补强效果，以达到支护的目的。　具有成本低、支护效果好、操作简便、使用灵活、占用施工净空少等优点。

　　摘 要当前，在煤矿企业的巷道掘进工序中，煤巷锚杆支护是采准巷道支护有效的一种方式，得到广泛了应用。其技术相对先进、不但能够强化巷道围岩强度，支护成本经济合理，而且能大大减少工人的劳动强度、安全稳定。本文从实际出发，首先阐述了推广煤巷锚杆支护快速掘进技术的重要性，然后分析了制约锚杆支护技术因素，最后提出提高锚杆支护安全可靠性的相关措施。

关键词煤巷锚杆；支护；掘进技术；因素；措施

1、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，而现代电气与化机械设备不能充分发挥作用是影响煤矿煤巷掘进速度的重要因素之一，现代电气与化机械设备的可靠运行需要巷道掘进系统中众多配套环节与之呼应，譬如支护、转载与运输、供水、通风与降尘等环节，因此煤矿企业要想增进煤巷掘进速度、大力发挥现代化电气与机械化作用，首先不断的增强设备综合配套能力，不逐步健全与完善，尤其是缩短支护与运输时间，能大大加强煤巷掘进速度。我国煤矿巷道支护基本上脱离了棚式支护，锚杆支护也从低强度锚杆、高强度气动锚杆钻机逐步发展到高预应力、强力锚杆支护。煤矿企业的锚杆支护，大大增强了煤矿巷道支护效果，提高了煤矿巷道的掘进速度，降低了工人劳动强度，为煤矿企业扩大产能、提高效益具有重大意义。

2、制约锚杆支护技术因素分析

锚杆支护是从煤矿矿井巷道支护技术发展起来的，如今已经成为煤矿企业安全高效生产不可缺少的支持技术，我国煤矿企业的锚杆支护经过近些年的发展，煤巷锚杆支护技术发展迅速，锚杆支护作用机理认识得到深化，巷道围岩地质力学快速原位测试系统得到了开发，)动态性、系统性、信息性的锚杆支护设计法得到了广泛应用，具有了高强度、高刚度树脂锚固锚杆支护系统，但是我国锚杆支护技术起步较晚，存在一些弊端。

21锚杆支护设计方法不合理

当前，我国煤矿企业的煤巷锚杆支护设计比较单一，基本上就两种方法设计即主工程类比法与理论分析法。而工程类比的方法的使用最大的弊端就是缺失科学设计依据，很多都是凭以往的经验而设计。煤巷锚杆支护的理论分析法设计时，由于在矿井工程实践中，矿井中的很多种条件经常变化，与理论分析产生的差距较大。同时，这两种设计方法，所计算出来的支护参数与矿井中实际要求的支护参数存在一定的偏差。

当前煤巷锚杆支护还没有形成综合各种支护原理的锚杆支护参数计算方法。煤矿企业在煤巷锚杆支护设计时，所采用的基础参数通常是巷道四边的几个点的综合地质技术资料的平均值,设计的锚杆参数通常广泛应用于矿井的整条巷道，这样就很容易造成煤矿巷的锚杆参数明显偏高。锚杆参数如果偏高，导致矿区矿区的地质技术条件发生情况变化时，所发生变化区域变化区的锚杆支护参数参数不合适，很容易造成局部冒顶事故的发生。

22煤矿矿区地质条件预测缺失

煤矿区域的岩体是一个非常复杂的地质体，很多煤矿企业在巷道布置和支护设计时，不认真去全面了围岩各个种类的地质条件状况，同时在煤层开掘时，通常不采用有效的措施来对围岩强度、围岩结构、锚固性等相关参数进行测试，因此，巷道锚杆支护设计就趋向理想化，很多弱面不能被及时发现，尤其是沿巷道走向方向更不容易察觉,，这样就不能采取相应的措施来加强锚杆支护，就很容易导致顶板事故的发生。

23锚杆施工工程质量不高，支护工作人员技术较差

由于煤巷锚杆支护作业的工程质量受施工场地与地质条件的影响很大，对同时具有隐蔽性,有锚固力上不去，锚杆失效、防水效果等通病，顶板破坏失稳通常没有明显的预兆，如果发生冒顶事故，其规模比通常很大。同时，当前，我国煤矿施工支护工作人员技术素质相对较低，再加上监督管理的缺失，锚杆施工工程质量施很难保证。

3、提高锚杆支护安全可靠性的相关措施

31锚杆支护设计方法要具备科学性

美国、澳大利亚、英国等国家对锚杆支护技术较高，煤矿企业应该大力引进、消化吸收国外先进技术的基础上，结合煤矿矿区的实际状况，以地应力现场实测值作为前提条件，总结研究出“地应力学评估→初始支护设计→现场监测→信息反馈及设计的修正完善”的动态设计方法，这种方法能够形成了针对煤矿矿区条件的高强度锚杆支护技术，提高工程质量，便于科学化管理，设计基础数据的采集工作也得到了简化，让锚杆支护设计方法的可靠性高，针对性强。此外，煤矿企业的相关部门还要大力运用现代化的设备和技术手段，对地应力大小、围岩强度和结构、围岩位移以及破坏范围等各个条件进行测试，详尽了煤矿矿区的煤层围岩体物理力学性质，同时，对煤矿矿井的生产地质资料要认真分析，为锚杆支护设计方法的科学性奠定基础。

32改进支护材料，大力推广高强度与高预应力组合式锚杆支护体系

一是采用抗破断强度的锚杆。通常用的螺纹钢锚杆由于加工工艺等原因，其杆体的强度减少，不宜采用，应该大力采用lV级锚杆专用螺纹钢，这种螺纹钢加工而成的锚杆性能高，抗破断强度高，支护刚度强，限制变形更加有力；二是预应力锚杆和锚索、桁架的组合支护。稳定的围岩可以单一的锚杆支护，但是受诸多因素的影响，围岩通常不稳定，譬如动压影响，软岩层，地层压力大等因素，因此，锚杆支护应该采用预应力锚杆和锚索、桁架的组合支护。在高地应力厚层复合顶板条件下控制巷道变形和防止顶板离层方面有很大的优点，同时能够同步承载和刚度匹配问题；三是矿压监测技术要具有可靠性，锚杆支护工程隐蔽性较强，设计不合理与施工质量很容易导致顶板离层冒落。而矿压监测是锚杆支护是安全防线。因此煤矿企业大力实施规范监测措施，及时掌握巷道顶板下沉及离层现象，为锚杆支护效果及安全可靠性夯实基础。

33加强施工管理 强化职工专业技术培训与岗位训练

煤矿企业为提高煤巷锚杆支护的工程质量，应该加强煤巷锚杆支护技术管理、质量管理和现场管理，严格按要求按措施进行施工，同时对工程质量监督也加以重视。此外，科学的设计、精心的施工以及严格的检验等环节是煤巷锚杆支护的质量基础，因此，煤矿企业应该大力强化职工专业技术培训和与岗位训练，提高他们的整体素质，保证煤巷锚杆支护的工程质量。

4、结束语

煤巷锚杆支护及快速掘进技术是煤矿巷道支护技术的主要发展方向，可提高围岩的稳定性，同时支护成本较低、成巷速度迅速、经济效益明显，因此，煤矿企业应该大力发展锚杆支护技术，使其具备科学化、系统化、规范化的要求，达到生产高产高效、安全稳定的目的。

参考文献

[1]崔光华,王金华我国煤巷锚杆支护技术的基本特点[J]煤矿开采19994

[2]侯朝炯,郭励生,勾攀峰,等煤矿巷道锚杆支护[M]北京:煤炭工业出版社1999

[3]王金华我国煤巷机械化掘进机现状及锚杆支护技术[J]煤炭科学技术200432(1)

　　摘 要:在煤矿开采过程中,为保证增大回收率,部分巷道需要在煤柱中掘进。这些巷道两边为采空区,支护方式的合理选择,对掘进施工质量及施工进度影响较大。为提高巷道掘进施工质量及施工速度,在不改变掘进方法、不增添新设备、不增加施工人员的前提下,通过分析围岩强度、围岩结构、地应力及锚固性能测试,提出了合理的锚杆支护设计,在施工的应用中取得了明显的效果。新阳煤业在新102材料巷进行了实地试验,并做好了详细的监测及记录在巷道两帮压力控制上取得了良好的效果,值得推广。

关键词:煤柱 锚杆 支护 研究

中图分类号:TD353 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(c)-0048-04

1 工作面地质概况

11 工作面概况

新102工作面位于新一采区东翼,新102工作面北邻南轨道上山保安煤柱,西邻新104工作面(2006年至2007年已回采9#、10#和11#煤层),两工作面间净煤柱尺寸为30m,南至韩家滩保安煤柱。新102工作面地面标高为+865m～+980m,煤层标高为+580m～+680m,平均埋深约为292m左右,工作面开采太原组10～11#煤合并层,局部开采9#～10#～11#煤合并层,煤层总厚平均72m,属复杂结构煤层,煤种为瘦煤,稳定可采。

12 巷道布置方式

新102工作面开采10#～11#煤合并层,由于合并层10#～11#煤直接底为粘土泥岩,遇水膨胀,故将新102工作两巷沿煤层底板布置,顶板为01m的标志层,底板留设300mm的浮煤。新102工作面材料巷布置在新102工作面和新104工作面煤柱下方如图1所示,新102工作面材料巷距离上部902工作面煤层采空区净煤柱尺寸约为8m,距离新104材料巷距离22m,此时新102运输巷正好处于工作面保护煤柱应力峰值影响的范围内,故巷道压力很大,巷道维护困难。

13 巷道围岩条件

新102工作面煤层顶底板柱状图如图2所示,新102工作面煤层直接顶是20m厚的灰黑色石灰岩,之上为175m的灰黑色泥岩,老顶为624m的深灰色石灰岩,致密坚硬。工作面巷道底上留300mm左右浮煤,直接底为03m的碳质泥岩和053m的灰色粘土泥岩,下方为741m厚的黑色及灰色泥岩。

14 地质构造

工作面地质结构简单,煤岩层基本为单斜构造区。煤岩层产状为走向北西,倾向北东,另外根据相邻新104工作面知,掘进至切眼附近时,将揭露2条正断层,断层落差不大,预计对掘进不会造成较大影响。

15 水文地质条件

工作面上覆含水层为K2、K3、K4三层灰岩含水层,其水量较丰富,对本工作面掘进有一定影响;新102工作面布置在已采902工作面下方,采空区可能存有一定积水,对掘进支护有一定影响。下伏含水层为奥陶纪石灰岩含水层,其水量丰富,水位标高低于煤层底板标高,故在掘进期间必须准备好足够的排水设施,坚持“有掘必探”的原则,对其进行探放水工作,确保安全生产。

工作面最大涌水量为50m3/h,正常涌水量为10～30m3/h。

16 瓦斯及煤尘特点

新阳矿井属低瓦斯矿井,瓦斯涌出情况较少。工作面煤层具有发火倾向和自燃发火现象,发火期为4～6个月。煤尘具有强烈爆炸性,爆炸指数9#煤为1832%,10#煤为187%,11#煤为1844%。

17 粘结强度测试

采用锚杆拉拔计确定树脂锚固剂的粘结强度。该测试工作必须在井下施工之前进行完毕。测试应采用施工中所用的锚杆和树脂药卷,分别在巷道顶板和两帮设计锚固深度上进行三组拉拔试验。粘结强度满足设计要求后方可在井下施工中采用。

2 巷道支护形式和参数选择原则

针对新阳煤矿新一采区新102工作面10#～11#煤合并层地质及生产条件,为了充分发挥锚杆支护的作用,提出以下设计原则有以下几点。

(1)一次支护原则。锚杆支护应尽量一次支护就能有效控制围岩变形,避免二次或多次支护。一方面,这是矿井实现高效、安全生产的要求,为采矿服务的巷道和硐室等工程,需要保持长期稳定,不能经常维修;另一方面,这是锚杆支护本身的作用原理决定的。巷道围岩一旦揭露立即进行锚杆支护效果最佳,而在已发生离层、破坏的围岩中安装锚杆,支护效果会受到显著影响。

(2)高预应力和预应力扩散原则。预应力是锚杆支护中的关键因素,是区别锚杆支护是被动支护还是主动支护的参数,只有高预应力的锚杆支护才是真正的主动支护,才能充分发挥锚杆支护的作用。一方面,要采取有效措施给锚杆施加较大的预应力;另一方面,通过托板、钢带等构件实现锚杆预应力的扩散,扩大预应力的作用范围,提高锚固体的整体刚度与完整性。

(3)“三高一低”原则。即高强度、高刚度、高可靠性与低支护密度原则。在提高锚杆强度(如加大锚杆直径或提高杆体材料的强度)、刚度(提高锚杆预应力、全长锚固),保证支护系统可靠性的条件下,降低支护密度,减少单位面积上锚杆数量,提高掘进速度。

(4)临界支护强度与刚度原则。锚杆支护系统存在临界支护强度与刚度,如果支护强度与刚度低于临界值,巷道将长期处于不稳定状态,围岩变形与破坏得不到有效控制。因此,设计锚杆支护系统的强度与刚度应大于临界值。

(5)相互匹配原则。锚杆各构件,包括托板、螺母、钢带等的参数与力学性能应相互匹配,锚杆与锚索的参数与力学性能应相互匹配,以最大限度地发挥锚杆支护的整体支护作用。

(6)可操作性原则。提供的锚杆支护设计应具有可操作性,有利于井下施工管理和掘进速度的提高。

(7)在保证巷道支护效果和安全程度,技术上可行、施工上可操作的条件下,做到经济合理,有利于降低巷道支护综合成本。

3 设计原则

31 支护参数确定原则

(1)支护设计确保支护安全,避免在服务期间进行维修或仅进行局部维修。(2)支护参数和支护材料规格具有较好的适应性和施工可行性,由于井下巷道围岩条件变化很大,从支护合理性考虑,可能出现多种支护参数和支护材料规格,但这将不利于巷道施工和管理。所以,尽可能采用统一的支护参数和材料规格。(3)支护设计要在保证支护质量的同时有利于提高巷道掘进速度。(4)在满足前三项原则的前提下,做到经济合理。