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摘要:该项技术适用于煤矿巷道及其它地下工程支护，尤其适用于三软煤层、高地应力、受强烈采动影响、综放窄煤柱护巷等Ⅲ～Ⅴ类困难复杂条件下的巷道支护。我国研制的高强度锚杆和可伸长增强锚杆已经获7项实用新型专利。与锚杆支护相关研究课题，已获国家科技进步奖三等奖1项，省部级科技进步奖二等奖2项、三等奖3项。
关键词：煤巷 锚杆支护 安全与节能
0 引言
在巷道支护中，与传统的棚式支护相比，锚杆支护具有明显的技术、经济优越性：锚杆支护属主动支护，安装时施加较大的预紧力，对围岩提供轴向及横向的支护阻力。随围岩变形，支护阻力迅速增加，充分发挥巷道围岩的自承能力，强化了围岩强度，有效控制了巷道围岩变形，因而更有利于保持巷道围岩的稳定、改善巷道维护状况。在相同地質条件下，锚杆支护巷道围岩变形量通常比棚式支架支护减少一半以上；锚杆支护所需材料体积小、重量轻，其辅助运输工作量大大降低，减轻了工人劳动强度，改善了作业环境，有利于工效的提高；锚杆支护没有棚腿及顶梁，增加了巷道或开切眼有效空间，在开切眼中极大简化了支架安装工序，可有效提高工作面设备安装速度，并减小通风阻力；锚杆支护在回采面端头不需撤棚，节省了回棚工序，简化了工作面端头管理，加以巷道畅通，因而为提高工作面推进速度和矿井高产高效创造了十分有利条件；锚杆支护可大幅度降低巷道支护、维修费用，提高巷道掘进速度和生产效率。
1 主要技术特征
据了解，国内主要从80年代初开始从事煤巷锚杆支护研究工作，迄今，已形成了一套治理软弱、破碎围岩巷道的理论及技术。
针对采准巷道围岩的非均质性和分层性质显著、受采动影响围岩应力和变形的剧烈变化特点，发展了采准巷道矿压理论。
①巷道围岩塑性区首先在软弱帮、角发展以及塑性区分布的不均匀性；
②煤帮塑性区宽度及应力的计算；
③围岩在高应力作用下不均匀的整体下沉和水平移动；
④加固巷道软弱帮、角控制底鼓的原理。
在锚杆支护机理上，提出了巷道锚杆支护围岩强度强化理论。通过锚杆的锚固，强化了锚固体强度，特别是峰值强度和残余强度，改善了峰后岩体力学性能，从而提高了围岩的稳定性。
在锚杆支护设计上，发展了以计算机数值模拟为主，结合理论计算和工程类比而形成的系统设计方法。包含以下内容和步骤：
①地质力学评估（含地应力测试）；
②初始设计；
③现场施工、监测；
④信息反馈和修改、完善设计。
采用高强度、超高强度锚杆支护系统：杆体的最低屈服强度不小于350MPa，杆体直径较大，一般为20～24mm，最低破断力230 kN，树脂药卷全长锚固，困难条件下采用锚固力>300kN的锚索
加强支护。在生产地质条件较好时，也可采用强度较低的端锚锚
杆。
1.1 快速施工
1.1.1 科学、合理的支护设计，采用高强度锚杆支护系统，可显著降低锚杆支护密度，并选择可靠的锚杆施工机具及快速安装器，可显著提高巷道掘进速度；
1.1.2 采用可靠的监测手段，大力推广应用顶板离层指示仪、多点位移计、测力锚杆等监测仪器，可确保锚杆支护巷道安全可靠。
1.1.3 坚持科学管理，严格质量监测，形成了锚杆支护从理论到实践完善的技术体系。
1.2 经济效益显著
采用高强度、超高强度锚杆支护显著降低了锚杆密度，减少锚杆孔径和锚固剂用量，控制巷道围岩变形效果好。困难条件下，科学的设计与严格的施工管理，可做到基本不返修，巷道维护费用低、施工速度快，因而综合经济效益显著。
2 应用情况
2.1 研制和发展了可延伸增强锚杆、高强度锚杆，掌握了高强度螺纹钢锚杆和超高强螺纹钢锚杆的全套制作技术。其中，杆体可伸长锚杆结构简单、加工、使用方便，其力学性能适应回采巷道大变形的特点。目前，该项技术已经在国内6个矿务局7个矿使用，获直接经济效益3000余万元。鉴定意见认为：“研究水平和实用价值在国内居领先地位”。
2.2 特大断面开切眼桁架锚杆组合支护研究，在东庞煤矿特大断面开切眼（宽度6.8～9.0ｍ，高度3.5ｍ）及交叉点（悬顶面积60ｍ2），采用交错复式桁架锚杆组合支护，形成桁架锚杆支护群体结构。鉴定认为：“使我国在特大断面开切眼的支护技术有了新的突破，在国内属领先，并已达到国际先进水平”。
2.3 大断面Ⅳ类回采巷道沿空掘巷锚梁网组合支护研究，与东庞煤矿合作完成。巷道宽度4.5～5.5ｍ，中高3.5ｍ，一侧为采空区，煤柱宽度3～5ｍ，采用锚梁网支护，使巷道顶底板及两帮相对移近量分别降低了22.2％和39.6％。鉴定意见认为：“在大断面Ⅳ类回采巷道锚梁网支护方面取得了突破性的进展，居国内领先地位，达到了国际先进水平。”
2.4 Ⅴ类回采巷道联合支护研究，用杆体可伸长增强锚杆加固巷道软弱帮角与梯形棚式支架联合支护，在茂名矿务局、柳新煤矿、大刘庄煤矿均取得了成功，国家“八五”科技攻关子专题“极不稳定巷道（Ⅴ类）的合理支护技术”在徐州矿务局权台煤矿进行了工业性试验，采用工字钢侧向可缩支架、可伸长增强锚杆、高水速凝材料注浆加固联合支护，取得了良好的技术经济效果。鉴定认为：“在极不稳定巷道（Ⅴ类）的支护理论与支护技术方面有新的突破，达到了国际先进水平”。
2.5 窄煤柱综放煤顶巷道锚杆支护综合技术研究，用高强度螺纹钢桁架锚杆及金属网配合使用小孔径预应力锚索或高强度螺纹钢锚杆配合Ｗ钢带及金属网支护煤顶、用可伸长增强圆钢锚杆支护两帮，尤其是加强采空区一侧窄煤柱的稳定，破碎地段使用ZKD高水速凝材料注浆加固维护综放沿空巷道，目前正在潞安矿务局及兖州矿务局进行工业性试验。其中，与潞安矿务局合作研究的课题是国家自然科学基金重点项目的子项目。
关键词：煤巷 锚杆支护 安全与节能
0 引言
在巷道支护中，与传统的棚式支护相比，锚杆支护具有明显的技术、经济优越性：锚杆支护属主动支护，安装时施加较大的预紧力，对围岩提供轴向及横向的支护阻力。随围岩变形，支护阻力迅速增加，充分发挥巷道围岩的自承能力，强化了围岩强度，有效控制了巷道围岩变形，因而更有利于保持巷道围岩的稳定、改善巷道维护状况。在相同地質条件下，锚杆支护巷道围岩变形量通常比棚式支架支护减少一半以上；锚杆支护所需材料体积小、重量轻，其辅助运输工作量大大降低，减轻了工人劳动强度，改善了作业环境，有利于工效的提高；锚杆支护没有棚腿及顶梁，增加了巷道或开切眼有效空间，在开切眼中极大简化了支架安装工序，可有效提高工作面设备安装速度，并减小通风阻力；锚杆支护在回采面端头不需撤棚，节省了回棚工序，简化了工作面端头管理，加以巷道畅通，因而为提高工作面推进速度和矿井高产高效创造了十分有利条件；锚杆支护可大幅度降低巷道支护、维修费用，提高巷道掘进速度和生产效率。
1 主要技术特征
据了解，国内主要从80年代初开始从事煤巷锚杆支护研究工作，迄今，已形成了一套治理软弱、破碎围岩巷道的理论及技术。
针对采准巷道围岩的非均质性和分层性质显著、受采动影响围岩应力和变形的剧烈变化特点，发展了采准巷道矿压理论。
①巷道围岩塑性区首先在软弱帮、角发展以及塑性区分布的不均匀性；
②煤帮塑性区宽度及应力的计算；
③围岩在高应力作用下不均匀的整体下沉和水平移动；
④加固巷道软弱帮、角控制底鼓的原理。
在锚杆支护机理上，提出了巷道锚杆支护围岩强度强化理论。通过锚杆的锚固，强化了锚固体强度，特别是峰值强度和残余强度，改善了峰后岩体力学性能，从而提高了围岩的稳定性。
在锚杆支护设计上，发展了以计算机数值模拟为主，结合理论计算和工程类比而形成的系统设计方法。包含以下内容和步骤：
①地质力学评估（含地应力测试）；
②初始设计；
③现场施工、监测；
④信息反馈和修改、完善设计。
采用高强度、超高强度锚杆支护系统：杆体的最低屈服强度不小于350MPa，杆体直径较大，一般为20～24mm，最低破断力230 kN，树脂药卷全长锚固，困难条件下采用锚固力>300kN的锚索
加强支护。在生产地质条件较好时，也可采用强度较低的端锚锚
杆。
1.1 快速施工
1.1.1 科学、合理的支护设计，采用高强度锚杆支护系统，可显著降低锚杆支护密度，并选择可靠的锚杆施工机具及快速安装器，可显著提高巷道掘进速度；
1.1.2 采用可靠的监测手段，大力推广应用顶板离层指示仪、多点位移计、测力锚杆等监测仪器，可确保锚杆支护巷道安全可靠。
1.1.3 坚持科学管理，严格质量监测，形成了锚杆支护从理论到实践完善的技术体系。
1.2 经济效益显著
采用高强度、超高强度锚杆支护显著降低了锚杆密度，减少锚杆孔径和锚固剂用量，控制巷道围岩变形效果好。困难条件下，科学的设计与严格的施工管理，可做到基本不返修，巷道维护费用低、施工速度快，因而综合经济效益显著。
2 应用情况
2.1 研制和发展了可延伸增强锚杆、高强度锚杆，掌握了高强度螺纹钢锚杆和超高强螺纹钢锚杆的全套制作技术。其中，杆体可伸长锚杆结构简单、加工、使用方便，其力学性能适应回采巷道大变形的特点。目前，该项技术已经在国内6个矿务局7个矿使用，获直接经济效益3000余万元。鉴定意见认为：“研究水平和实用价值在国内居领先地位”。
2.2 特大断面开切眼桁架锚杆组合支护研究，在东庞煤矿特大断面开切眼（宽度6.8～9.0ｍ，高度3.5ｍ）及交叉点（悬顶面积60ｍ2），采用交错复式桁架锚杆组合支护，形成桁架锚杆支护群体结构。鉴定认为：“使我国在特大断面开切眼的支护技术有了新的突破，在国内属领先，并已达到国际先进水平”。
2.3 大断面Ⅳ类回采巷道沿空掘巷锚梁网组合支护研究，与东庞煤矿合作完成。巷道宽度4.5～5.5ｍ，中高3.5ｍ，一侧为采空区，煤柱宽度3～5ｍ，采用锚梁网支护，使巷道顶底板及两帮相对移近量分别降低了22.2％和39.6％。鉴定意见认为：“在大断面Ⅳ类回采巷道锚梁网支护方面取得了突破性的进展，居国内领先地位，达到了国际先进水平。”
2.4 Ⅴ类回采巷道联合支护研究，用杆体可伸长增强锚杆加固巷道软弱帮角与梯形棚式支架联合支护，在茂名矿务局、柳新煤矿、大刘庄煤矿均取得了成功，国家“八五”科技攻关子专题“极不稳定巷道（Ⅴ类）的合理支护技术”在徐州矿务局权台煤矿进行了工业性试验，采用工字钢侧向可缩支架、可伸长增强锚杆、高水速凝材料注浆加固联合支护，取得了良好的技术经济效果。鉴定认为：“在极不稳定巷道（Ⅴ类）的支护理论与支护技术方面有新的突破，达到了国际先进水平”。
2.5 窄煤柱综放煤顶巷道锚杆支护综合技术研究，用高强度螺纹钢桁架锚杆及金属网配合使用小孔径预应力锚索或高强度螺纹钢锚杆配合Ｗ钢带及金属网支护煤顶、用可伸长增强圆钢锚杆支护两帮，尤其是加强采空区一侧窄煤柱的稳定，破碎地段使用ZKD高水速凝材料注浆加固维护综放沿空巷道，目前正在潞安矿务局及兖州矿务局进行工业性试验。其中，与潞安矿务局合作研究的课题是国家自然科学基金重点项目的子项目。