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摘 要：在厚煤层的开采中，大采高综采技术的应用较为广泛，是开采工艺发展的结果。但大采高综采对围岩同样具有一定的破坏性，采用控制技术确保围岩的稳定性已成为煤炭开采亟需解决的问题。
关键词：厚煤层；大采高综采；工作面；采场围岩；稳定性；
中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-03-00-01
厚煤层大采高综采中，确保工作面采场围岩的稳定性是一项长期的工作，涉及一系列控制措施和参数的选择。由于篇幅的限制，本文仅从预应力锚索支护参数的选择来论述厚煤层大采高综采工作面采场围岩的稳定性。
一、注重预应力锚索支护参数的选择
（一）锚索预应力。锚索支护分为锚杆与锚索联合支护、全锚索支护，所以锚索预应力分为锚索与锚杆预应力、锚索之间的预应力。预应力是锚索的关键参数，是形成相互重叠、相互连接的压应力结构的核心要素。锚索预应力大小与锚索的强度、直径、长度等锚索参数密切相关，且锚索预应力分别与这些参数的大小正相关。在我国的井巷工程中，锚索预应力是其拉断载荷的40～70%，这与张拉设备、巷道围岩条件以及锚索材料有着密切的关联性。如果锚索的拉断载荷是260KN（直径15.2mm，结构1×7），那么锚索预应力是104～182KN；如果锚索的拉断载荷是582KN（直径21.8mm，结构1×19），那么锚索预应力是233～407KN。
（二）锚索长度。为了确保锚索锚固力达到设计要求，锚索应锚固在较稳定岩层中，这是确定锚索长度时首先应满足的前提条件。同时，应尽量减少锚索长度，这是因为锚索长度越长，锚索预应力的主动支护性就越差，甚至丧失其应有的作用。也就是说，在预应力一样的情况下，长锚索主动支护性能就明显低于短锚索。要想发挥长锚索的作用，只有不断加大锚索预应力，这也是通过加大预应力减少锚索长度的理论基础[1]。在一般的井巷工程中，锚索不宜过长，应控制在4～6m的范围内。
（三）锚索直径 锚索直径可根据锚索钻孔直径来进行确定，两者相差6～10mm，只有这样才能确保锚索索体直径应与钻孔直径匹配。比如，锚索钻孔直径是30mm，那么锚索直径应在20-24mm的范围内。
（四）锚索载荷。锚索载荷与其直径、材料、结构相关，任何一个关联要素的变化都会导致锚索载荷发生较大的变化。比如，直径15.2mm、拉断强度1860MP、结构1×7的锚索，其载荷仅为直径21.8mm、拉断强度1860MP、结构1×19锚索载荷的44.7%。在复杂困难或锚索预应力要求较高的井巷工程中，应尽量采用拉断强度高、直径大、非传统结构的锚索。
（五）锚索密度的确定方法。锚索密度与锚索的拉断载荷、长度、预应力以及锚杆支护作用的大小有关。锚索密度应首先满足安全、支护效果的需要，在满足上述要求的情况下，可通过提高锚索的拉断载荷、长度、预应力来降低锚索密度。如果联合使用锚杆进行支护，应充分发挥锚杆的支护作用，降低锚索的支护压力，继而通过增大锚索间排距来降低锚索密度[2]。总的来说，应根据锚索的拉断载荷、长度、预应力以及锚杆支护作用来确定锚索密度。
二、存在的问题及改进建议
随着大采高综采技术的发展，许多围岩不稳的问题迎刃而解，但就预应力锚索支护参数的确定而言，还存在大量的问题，本文指正了这些问题，并提出相应的改进建议。
（一）还没有形成一套完整的理论来阐述锚索与围岩相互作用关系、与锚杆的协调支护作用，对支护机理的诠释还不够系统，相关的理论和说明亟待进一步研究和考证。
（二）部分井巷工程过度强调锚索的支护作用，导致锚杆的支护作用得到有效发挥，造成支护材料的浪费。对锚索支护参数缺乏系统的研究，不能有效降低锚索的密度和长度，严重影响锚索的支护性能。
（三）锚索支护材料较少、结构较为单一，不能有效应对不同的围岩条件，應不断开发新的锚索结构，寻找新的锚索支护材料，确保锚索的标准化、系列化发展。
（四）缺乏高性能的施加设备，影响高吨位、大直径锚索的施工，应完善施加设备的结构与性能，支撑锚索载荷的提升[3]。
（五）锚索安装质量、速度有待进一步提高，预应力损失严重，应优化锚索施工工艺，从技术的角度来降低预应力的损失，在预应力满足设计要求的基础上，提升锚索安装的质量、速度。
（六）还没有形成科学的锚索工况、受力监测，不能对支护效果和安全进行实时的监督和控制，应逐步完善信息反馈机制，提升监测的信息化水平。
（七）应进一步完善相关的法律法规，从法律或政策层面来约束预应力锚索各项支护参数的确定，确保井巷工程的支护效果和安全性。
三、结论
（一）预应力锚索对围岩施加压应力，利用深部围岩和外部围岩的承载能力来构建巷道围岩中的支护应力场。支护类型的不同，预应力承载结构不同，或是锚索之间形成的承载结构，或是锚杆与锚索之间的承载结构，其目的是保持围岩的完整性，防止围岩的扩容变形影响井巷工程的施工安全。
（二）预应力是锚索的关键参数，是形成相互重叠、相互连接的压应力结构的核心要素。预应力的大小一般是锚索拉断载荷的40～70%，与锚索的密度、结构、长度密切关联。锚索并不是越长越好，通常是4～6m，可通过提高预应力来降低锚索的长度。
（三）不同的巷道围岩条件，对锚索的材料、结构、密度、直径、长度的要求不同，应根据巷道具体的围岩条件，按照相应的方法来确定各项参数。
（四）在井巷工程中，锚索预应力损失几乎无可避免，但仍可采用相应的措施来降低损失，这是锚索预应力施加的关键。
（五）在井巷工程中，可采用新的锚索来解决巷道支护难题，例如小孔径树脂锚固预应力锚索，其大规模的推广与应用，对锚杆支护应用范围的扩大也大有帮助。
（六）预应力锚索支护参数的确定事关锚索与锚杆协调作用的发挥、锚索支护参数的优化、锚索材料的选择、施工机具的性能、锚索支护规范、锚索与锚杆协调作用的发挥、锚索结构以及监测对象的选择等方面，对井巷工程意义重大，应在以后的工作中加大研究力度。
参考文献：
[1]朱涛.软煤层大采高综采采场围岩控制理论及技术研究[D].太原理工大学，2010.
[2]刘长友，黄炳香，常兴民等.极软厚煤层大采高台阶式综采端面煤岩稳定性控制研究[J].中国矿业大学学报，2008，37（6）：734-739.
关键词：厚煤层；大采高综采；工作面；采场围岩；稳定性；
中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-03-00-01
厚煤层大采高综采中，确保工作面采场围岩的稳定性是一项长期的工作，涉及一系列控制措施和参数的选择。由于篇幅的限制，本文仅从预应力锚索支护参数的选择来论述厚煤层大采高综采工作面采场围岩的稳定性。
一、注重预应力锚索支护参数的选择
（一）锚索预应力。锚索支护分为锚杆与锚索联合支护、全锚索支护，所以锚索预应力分为锚索与锚杆预应力、锚索之间的预应力。预应力是锚索的关键参数，是形成相互重叠、相互连接的压应力结构的核心要素。锚索预应力大小与锚索的强度、直径、长度等锚索参数密切相关，且锚索预应力分别与这些参数的大小正相关。在我国的井巷工程中，锚索预应力是其拉断载荷的40～70%，这与张拉设备、巷道围岩条件以及锚索材料有着密切的关联性。如果锚索的拉断载荷是260KN（直径15.2mm，结构1×7），那么锚索预应力是104～182KN；如果锚索的拉断载荷是582KN（直径21.8mm，结构1×19），那么锚索预应力是233～407KN。
（二）锚索长度。为了确保锚索锚固力达到设计要求，锚索应锚固在较稳定岩层中，这是确定锚索长度时首先应满足的前提条件。同时，应尽量减少锚索长度，这是因为锚索长度越长，锚索预应力的主动支护性就越差，甚至丧失其应有的作用。也就是说，在预应力一样的情况下，长锚索主动支护性能就明显低于短锚索。要想发挥长锚索的作用，只有不断加大锚索预应力，这也是通过加大预应力减少锚索长度的理论基础[1]。在一般的井巷工程中，锚索不宜过长，应控制在4～6m的范围内。
（三）锚索直径 锚索直径可根据锚索钻孔直径来进行确定，两者相差6～10mm，只有这样才能确保锚索索体直径应与钻孔直径匹配。比如，锚索钻孔直径是30mm，那么锚索直径应在20-24mm的范围内。
（四）锚索载荷。锚索载荷与其直径、材料、结构相关，任何一个关联要素的变化都会导致锚索载荷发生较大的变化。比如，直径15.2mm、拉断强度1860MP、结构1×7的锚索，其载荷仅为直径21.8mm、拉断强度1860MP、结构1×19锚索载荷的44.7%。在复杂困难或锚索预应力要求较高的井巷工程中，应尽量采用拉断强度高、直径大、非传统结构的锚索。
（五）锚索密度的确定方法。锚索密度与锚索的拉断载荷、长度、预应力以及锚杆支护作用的大小有关。锚索密度应首先满足安全、支护效果的需要，在满足上述要求的情况下，可通过提高锚索的拉断载荷、长度、预应力来降低锚索密度。如果联合使用锚杆进行支护，应充分发挥锚杆的支护作用，降低锚索的支护压力，继而通过增大锚索间排距来降低锚索密度[2]。总的来说，应根据锚索的拉断载荷、长度、预应力以及锚杆支护作用来确定锚索密度。
二、存在的问题及改进建议
随着大采高综采技术的发展，许多围岩不稳的问题迎刃而解，但就预应力锚索支护参数的确定而言，还存在大量的问题，本文指正了这些问题，并提出相应的改进建议。
（一）还没有形成一套完整的理论来阐述锚索与围岩相互作用关系、与锚杆的协调支护作用，对支护机理的诠释还不够系统，相关的理论和说明亟待进一步研究和考证。
（二）部分井巷工程过度强调锚索的支护作用，导致锚杆的支护作用得到有效发挥，造成支护材料的浪费。对锚索支护参数缺乏系统的研究，不能有效降低锚索的密度和长度，严重影响锚索的支护性能。
（三）锚索支护材料较少、结构较为单一，不能有效应对不同的围岩条件，應不断开发新的锚索结构，寻找新的锚索支护材料，确保锚索的标准化、系列化发展。
（四）缺乏高性能的施加设备，影响高吨位、大直径锚索的施工，应完善施加设备的结构与性能，支撑锚索载荷的提升[3]。
（五）锚索安装质量、速度有待进一步提高，预应力损失严重，应优化锚索施工工艺，从技术的角度来降低预应力的损失，在预应力满足设计要求的基础上，提升锚索安装的质量、速度。
（六）还没有形成科学的锚索工况、受力监测，不能对支护效果和安全进行实时的监督和控制，应逐步完善信息反馈机制，提升监测的信息化水平。
（七）应进一步完善相关的法律法规，从法律或政策层面来约束预应力锚索各项支护参数的确定，确保井巷工程的支护效果和安全性。
三、结论
（一）预应力锚索对围岩施加压应力，利用深部围岩和外部围岩的承载能力来构建巷道围岩中的支护应力场。支护类型的不同，预应力承载结构不同，或是锚索之间形成的承载结构，或是锚杆与锚索之间的承载结构，其目的是保持围岩的完整性，防止围岩的扩容变形影响井巷工程的施工安全。
（二）预应力是锚索的关键参数，是形成相互重叠、相互连接的压应力结构的核心要素。预应力的大小一般是锚索拉断载荷的40～70%，与锚索的密度、结构、长度密切关联。锚索并不是越长越好，通常是4～6m，可通过提高预应力来降低锚索的长度。
（三）不同的巷道围岩条件，对锚索的材料、结构、密度、直径、长度的要求不同，应根据巷道具体的围岩条件，按照相应的方法来确定各项参数。
（四）在井巷工程中，锚索预应力损失几乎无可避免，但仍可采用相应的措施来降低损失，这是锚索预应力施加的关键。
（五）在井巷工程中，可采用新的锚索来解决巷道支护难题，例如小孔径树脂锚固预应力锚索，其大规模的推广与应用，对锚杆支护应用范围的扩大也大有帮助。
（六）预应力锚索支护参数的确定事关锚索与锚杆协调作用的发挥、锚索支护参数的优化、锚索材料的选择、施工机具的性能、锚索支护规范、锚索与锚杆协调作用的发挥、锚索结构以及监测对象的选择等方面，对井巷工程意义重大，应在以后的工作中加大研究力度。
参考文献：
[1]朱涛.软煤层大采高综采采场围岩控制理论及技术研究[D].太原理工大学，2010.
[2]刘长友，黄炳香，常兴民等.极软厚煤层大采高台阶式综采端面煤岩稳定性控制研究[J].中国矿业大学学报，2008，37（6）：734-739.