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[摘 要]简述了锚喷支护的特点，分析了其作用机理、结构形式和喷、锚、锚网喷支护工艺，介绍了锚喷支护技术在煤矿松软破碎带、冒顶处理中的应用情况以及工艺改进后取得的社会和经济效益。
[关键词]巷道支护；锚喷支护；围岩变形
中图分类号：TU973 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0135-01
引言
在煤炭工业中，从新井建设开始到投人生产后的全过程，都离不开井巷施工。井巷支护工作量约占整个井巷施工工作量的1/3-1/2，井巷成本中支护约占1/2。传统的以钢材、木材、水泥为支护材料的支护方式不仅大量消耗了的“三材”，而且亦大大增强井下工人的劳动强度。目前锚喷支护技术已成为煤炭系统的主要支护形式，并且随着现场实践和理论研究的不断深入，锚喷技术将日臻完善，其应用前景无疑会更为广阔，对于我国煤炭安全生产有着重要意义。
1 锚喷支护的特点
锚喷支护是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称，它之所以比传统支护优越，主要是由于它在机理和工艺上具有一些独特的工作特性。其概括起来说，主要有及时性、密贴性、封闭性、可分性、适应性、组合性、经济性和科学性。
（1）及时性。喷射混凝土、喷射水泥浆以及锚喷，能及时支护、甚至超前支护（插筋锚杆）；因此，能够不失时机地为工作面创造安全的工作空间。
（2）密贴性。喷层与围岩密贴，是一种强度高、粘结力大、抗渗性能强的薄层支护，能够将围岩表面的裂隙粘成整体，防止松动；故喷层既提高围岩的表面强度，又具有一定的支护抗力。
（3）封闭性。喷层及时封闭围岩，具有防火、防水、防瓦斯、防风化的性能，从而克服了软岩怕水、怕震、怕风化的缺点；及时封闭围岩，防止了环境效应对软岩的不良影响。
（4）可分性。喷层可多次喷，先早喷薄喷，使喷层具有柔性，同时锚杆也有一定的让压性，通过应力调整使围岩趋于稳定性，再复喷达到设计厚度。
（5）适应性。锚喷支护可用于不同岩性、不同断面、不同用途的各种地下工程。它既可作为支护体，又可作为临时加固等补强措施；既可作为临时支护，又可作为永久支护或永久支护中的一次支护；既能承受静载荷，又能承受动载荷，故其适应性非常强。
（6）组合性。锚杆可以和各种支护形式组合，如型钢、U型钢、砌碹、弧板、金属网、刚带等，组成各种形式的联合支护。
（7）经济性。锚喷支护是一种轻型支护，其重量只有一般承压式支架的1/6—1/5。断面利用率高，可减少工程量10%—20%。锚喷支护每米巷道直接成本只相当碹体支护的1/5，相当金属支架的1/7—1/8。
（8）科学性。锚喷支护可以根据围岩收敛速率判断围岩稳定程度，修正锚喷参数。利用信息反馈法，克服施工的盲目性。
2 常用的锚喷结构形式以及支护工艺
2.1 常用的锚喷结构五种形式
（1）锚杆喷射混凝土支护：用于有一定稳定性、有一定自承能力的软岩，如硬度较大的煤、泥岩、砂质泥岩等。（2）锚喷挂网支护：用于强度较低、松软破碎、风化较快的软岩，如煤、炭质泥岩及节理细密的泥岩等。（3）锚喷U型钢可缩架：常用于受构造力影响较集中的断层、破碎带及陷落柱中的施工。（4）锚喷网+U型可缩支架联合支护：常用于地应力较大或膨胀变形较严重的软岩地层。（5）高强锚杆+锚索联合支护：常用于厚度较大的煤层中开拓施工。
2.2 施工工艺及作用
（1）初期支护。巷道开挖后，必须及时进行初喷混凝土，防止岩石吸收空气中的潮气而发生膨胀风化。保证初喷厚度，爆破面不平的喷射混凝土时要补平，去除围岩应力集中点，增强喷体的整体强度。有效地阻止围岩松动，确保临时支护安全，起到释放部分围岩应力的作用。锚杆施工必须保证足够的预紧力及锚固力，将不稳定岩层悬吊在较稳定的岩层上，起到悬吊组合加固作用和控制围岩变形的作用，保证巷道围岩的稳定性。锚杆支护距迎头的距离不得大于一排锚杆距，与初喷混凝土形成初期支护。（2）一次支护。一次支护的时间按作业规定和初期支护围岩变形量的变化而确定。当在初期支护的控制下，初始围岩部分应力释放后，巷道出现变形达到一定程度，围岩基本趋于稳定后，可进行一次支护喷射混凝土工作（一般距离控制在于20～50m范围内）。一次支护混凝土喷射必须拉线，使巷道成型光滑、平整、无急角。喷厚满足技术要求，将巷道从两底脚到拱顶一次复喷成型。一次支护喷浆时，必须将初期支护锚杆栓丝引出喷层外，作为布置二次支护锚杆的标志。一次支护的作用，使巷道成型，继续释放围岩应力，阻止巷道的进一步变形。（3）二次支护。围岩变形达到一定程度时，一次支护产生足够的承压能力。根据巷道矿压显现规律及表现，进行二次支护（一般距离控制在50～100m范围内），加固一次支护下松动围岩，抵御形变压力，阻止围岩继续变形。二次支护锚杆要按初期支护锚杆所留标志呈五花布置，保证锚杆均匀布置，受力均匀。两帮最下一排锚杆距底板距离不大于200mm，呈30～45°角打入底板。金属网铺设时利用初期支护锚杆预留铁丝栓网、二次支护锚杆盘压网.网与网的联结每200mm扭结1次，使整个巷道的网联成一体，一但局部喷层片落时，可有效地控制喷层继续片落，使围岩稳定下来。锚杆压着金属网粘结着喷层，锚人一定深度的围岩里。通过金属网，把喷层和锚杆紧紧地扭固在一起，形成一个完整的支护体，对巷道起到了整体支护作用。最后在金属网外喷射一层20mm厚的混凝土，喷浆盖网，起到防锈蚀，锚網保护作用。（4）在一次支护段要把水沟荒断面掘出，二次支护后进行永久水沟浇注。靠岩帮一侧必须补打一排锚杆，金属网要压人最下一排锚杆内。
3 锚喷支护的应用
在煤矿采用锚喷支护，开始是地质条件比较稳定，断面比较小的巷道。随着认识的深化，逐渐推广到松软破碎岩层、大断面巷道；从平巷发展到斜井、立井，并应用到煤巷及受采动影响的巷道，以及处理冒顶和工程加固等。 3.1 在松软破碎带中的应用
（1）立井。湖南某矿立井在穿过一层23m厚的构造破碎带（围岩为薄厚煤质页岩，并有一层白粘土，遇水呈泥状，易片帮，压力较大，有小裂隙水）时，采取短段掘进随即锚喷网（按1m支护1m）的施工方法取得成功。后来井筒被水淹没，半年后恢复，井壁至今完好。
（2）斜井。铜川某矿二采区主斜井和下石节胶带暗斜井，采用锚喷支护顺利通过了破碎带，并且取得了月成井45211m和50415m的进度。
（3）平巷。鸡西某矿有3条巷道通过断层，其落差50-60m，附近围岩破碎，过去采用密集大棚、钢筋混凝土支架均遭破坏，维护困难，改用锚喷支护后，效果良好。
3.2 在处理冒顶中的应用
冒顶和塌落不仅影响施工，费工费料，拖延工期，危害安全，而且有致使工程前功尽弃的危险。二水平北翼石门大巷，在穿过断层时发生大冒顶，采用锚喷支护钢拱架支护。首先用112m长的15—18kg/m鋼轨橛子打人浮渣护顶，架设金属支架（16#槽钢）然后喷射混凝土封顶，最后喷两帮，喷厚300mm做为永久支护，长811m，高14m的冒落区，只用8d时间就顺利通过。
4 工艺改进后取得的社会和经济效益
（1）加快了巷道的掘进速度。改进后的支护工艺安设锚杆的工序滞后迎头215—310m，而且在安设锚杆时一并挂金属网。因此安设锚杆和挂金属网可与迎头炮眼平行作业，而传统的锚、网、喷支护工艺由于安设锚杆距迎头太近（小于800mm），就不能实现这种平行作业。另外，由于复喷的厚度仅为20—30mm，其工作量大大减少，且复喷施工距迎头距离长，所以可实现掘喷平行作业。各工序的简化及平行作业的实现使掘进速度大大提高。经比较，锚、网、喷支护工艺改进后月成巷速度提高了15%左右。
（2）提高了巷道整体支护效果，减少了巷道维修。改进后的支护工艺采用锚杆托盘压网，且把喷层大部分放于锚网之内，小部分放于锚网的外部，极大地提高了整个支护体总的支护抗力和效果。它充分发挥了锚杆的整体支护作用，同时又使支护结构的柔性增大，能适应深部井巷矿压增大要求支铲体具有较大可缩性的特点。这就实现了主动支护“抗”与“让”的统一，避免了巷道支护的喷层“前掘后裂”现象发生，减少了巷道维修工程量。从巷道现场情况看，支护后喷层没有出现起皮开裂及破坏现象。
（3）降低了材料消耗。在传统的支护方式下，喷层厚度一般为100mm，交岔点等特殊地点达到150—200mm，工艺改进后喷层厚度由100mm减少到70mm。由于支护工艺改进后的总喷层厚度比改进前降低20-30mm，因此平均海米巷道可节约喷射混凝土材料费用50元左右。另外，总的喷浆量的减少，也不同程度地节约了压风、水电和人工等费用，相应提高了经济效益。虽然锚、网、喷支护工艺的改进在实践中取得了较好效果，但也必须根据井下具体条件而定。如巷道掘进遇断层或顶板破碎时，就必须锚、网、喷支护紧跟迎头且复喷要加厚，才能保证安全生产。
5 结语
锚喷支护技术及工艺的探索与实践给煤矿安全生产带来了巨大的安全效益和经济效益。实践证明，锚喷支护技术是一种结构合理、施工方便、节省投资、技术先进、安全可靠、科学合理、经济实用的支护形式。它相对于其它支护技术，有一定的优越性，在矿井中应用也十分广泛，值得大范围推广应用，尤其是在我国高产高效矿井的建设中。在使用过程中，应针对不同围岩情况采取不同的锚喷结构，选择合理的技术参数及施工方法，保证其工程质量。
[关键词]巷道支护；锚喷支护；围岩变形
中图分类号：TU973 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0135-01
引言
在煤炭工业中，从新井建设开始到投人生产后的全过程，都离不开井巷施工。井巷支护工作量约占整个井巷施工工作量的1/3-1/2，井巷成本中支护约占1/2。传统的以钢材、木材、水泥为支护材料的支护方式不仅大量消耗了的“三材”，而且亦大大增强井下工人的劳动强度。目前锚喷支护技术已成为煤炭系统的主要支护形式，并且随着现场实践和理论研究的不断深入，锚喷技术将日臻完善，其应用前景无疑会更为广阔，对于我国煤炭安全生产有着重要意义。
1 锚喷支护的特点
锚喷支护是锚杆与喷射混凝土联合支护的简称，它之所以比传统支护优越，主要是由于它在机理和工艺上具有一些独特的工作特性。其概括起来说，主要有及时性、密贴性、封闭性、可分性、适应性、组合性、经济性和科学性。
（1）及时性。喷射混凝土、喷射水泥浆以及锚喷，能及时支护、甚至超前支护（插筋锚杆）；因此，能够不失时机地为工作面创造安全的工作空间。
（2）密贴性。喷层与围岩密贴，是一种强度高、粘结力大、抗渗性能强的薄层支护，能够将围岩表面的裂隙粘成整体，防止松动；故喷层既提高围岩的表面强度，又具有一定的支护抗力。
（3）封闭性。喷层及时封闭围岩，具有防火、防水、防瓦斯、防风化的性能，从而克服了软岩怕水、怕震、怕风化的缺点；及时封闭围岩，防止了环境效应对软岩的不良影响。
（4）可分性。喷层可多次喷，先早喷薄喷，使喷层具有柔性，同时锚杆也有一定的让压性，通过应力调整使围岩趋于稳定性，再复喷达到设计厚度。
（5）适应性。锚喷支护可用于不同岩性、不同断面、不同用途的各种地下工程。它既可作为支护体，又可作为临时加固等补强措施；既可作为临时支护，又可作为永久支护或永久支护中的一次支护；既能承受静载荷，又能承受动载荷，故其适应性非常强。
（6）组合性。锚杆可以和各种支护形式组合，如型钢、U型钢、砌碹、弧板、金属网、刚带等，组成各种形式的联合支护。
（7）经济性。锚喷支护是一种轻型支护，其重量只有一般承压式支架的1/6—1/5。断面利用率高，可减少工程量10%—20%。锚喷支护每米巷道直接成本只相当碹体支护的1/5，相当金属支架的1/7—1/8。
（8）科学性。锚喷支护可以根据围岩收敛速率判断围岩稳定程度，修正锚喷参数。利用信息反馈法，克服施工的盲目性。
2 常用的锚喷结构形式以及支护工艺
2.1 常用的锚喷结构五种形式
（1）锚杆喷射混凝土支护：用于有一定稳定性、有一定自承能力的软岩，如硬度较大的煤、泥岩、砂质泥岩等。（2）锚喷挂网支护：用于强度较低、松软破碎、风化较快的软岩，如煤、炭质泥岩及节理细密的泥岩等。（3）锚喷U型钢可缩架：常用于受构造力影响较集中的断层、破碎带及陷落柱中的施工。（4）锚喷网+U型可缩支架联合支护：常用于地应力较大或膨胀变形较严重的软岩地层。（5）高强锚杆+锚索联合支护：常用于厚度较大的煤层中开拓施工。
2.2 施工工艺及作用
（1）初期支护。巷道开挖后，必须及时进行初喷混凝土，防止岩石吸收空气中的潮气而发生膨胀风化。保证初喷厚度，爆破面不平的喷射混凝土时要补平，去除围岩应力集中点，增强喷体的整体强度。有效地阻止围岩松动，确保临时支护安全，起到释放部分围岩应力的作用。锚杆施工必须保证足够的预紧力及锚固力，将不稳定岩层悬吊在较稳定的岩层上，起到悬吊组合加固作用和控制围岩变形的作用，保证巷道围岩的稳定性。锚杆支护距迎头的距离不得大于一排锚杆距，与初喷混凝土形成初期支护。（2）一次支护。一次支护的时间按作业规定和初期支护围岩变形量的变化而确定。当在初期支护的控制下，初始围岩部分应力释放后，巷道出现变形达到一定程度，围岩基本趋于稳定后，可进行一次支护喷射混凝土工作（一般距离控制在于20～50m范围内）。一次支护混凝土喷射必须拉线，使巷道成型光滑、平整、无急角。喷厚满足技术要求，将巷道从两底脚到拱顶一次复喷成型。一次支护喷浆时，必须将初期支护锚杆栓丝引出喷层外，作为布置二次支护锚杆的标志。一次支护的作用，使巷道成型，继续释放围岩应力，阻止巷道的进一步变形。（3）二次支护。围岩变形达到一定程度时，一次支护产生足够的承压能力。根据巷道矿压显现规律及表现，进行二次支护（一般距离控制在50～100m范围内），加固一次支护下松动围岩，抵御形变压力，阻止围岩继续变形。二次支护锚杆要按初期支护锚杆所留标志呈五花布置，保证锚杆均匀布置，受力均匀。两帮最下一排锚杆距底板距离不大于200mm，呈30～45°角打入底板。金属网铺设时利用初期支护锚杆预留铁丝栓网、二次支护锚杆盘压网.网与网的联结每200mm扭结1次，使整个巷道的网联成一体，一但局部喷层片落时，可有效地控制喷层继续片落，使围岩稳定下来。锚杆压着金属网粘结着喷层，锚人一定深度的围岩里。通过金属网，把喷层和锚杆紧紧地扭固在一起，形成一个完整的支护体，对巷道起到了整体支护作用。最后在金属网外喷射一层20mm厚的混凝土，喷浆盖网，起到防锈蚀，锚網保护作用。（4）在一次支护段要把水沟荒断面掘出，二次支护后进行永久水沟浇注。靠岩帮一侧必须补打一排锚杆，金属网要压人最下一排锚杆内。
3 锚喷支护的应用
在煤矿采用锚喷支护，开始是地质条件比较稳定，断面比较小的巷道。随着认识的深化，逐渐推广到松软破碎岩层、大断面巷道；从平巷发展到斜井、立井，并应用到煤巷及受采动影响的巷道，以及处理冒顶和工程加固等。 3.1 在松软破碎带中的应用
（1）立井。湖南某矿立井在穿过一层23m厚的构造破碎带（围岩为薄厚煤质页岩，并有一层白粘土，遇水呈泥状，易片帮，压力较大，有小裂隙水）时，采取短段掘进随即锚喷网（按1m支护1m）的施工方法取得成功。后来井筒被水淹没，半年后恢复，井壁至今完好。
（2）斜井。铜川某矿二采区主斜井和下石节胶带暗斜井，采用锚喷支护顺利通过了破碎带，并且取得了月成井45211m和50415m的进度。
（3）平巷。鸡西某矿有3条巷道通过断层，其落差50-60m，附近围岩破碎，过去采用密集大棚、钢筋混凝土支架均遭破坏，维护困难，改用锚喷支护后，效果良好。
3.2 在处理冒顶中的应用
冒顶和塌落不仅影响施工，费工费料，拖延工期，危害安全，而且有致使工程前功尽弃的危险。二水平北翼石门大巷，在穿过断层时发生大冒顶，采用锚喷支护钢拱架支护。首先用112m长的15—18kg/m鋼轨橛子打人浮渣护顶，架设金属支架（16#槽钢）然后喷射混凝土封顶，最后喷两帮，喷厚300mm做为永久支护，长811m，高14m的冒落区，只用8d时间就顺利通过。
4 工艺改进后取得的社会和经济效益
（1）加快了巷道的掘进速度。改进后的支护工艺安设锚杆的工序滞后迎头215—310m，而且在安设锚杆时一并挂金属网。因此安设锚杆和挂金属网可与迎头炮眼平行作业，而传统的锚、网、喷支护工艺由于安设锚杆距迎头太近（小于800mm），就不能实现这种平行作业。另外，由于复喷的厚度仅为20—30mm，其工作量大大减少，且复喷施工距迎头距离长，所以可实现掘喷平行作业。各工序的简化及平行作业的实现使掘进速度大大提高。经比较，锚、网、喷支护工艺改进后月成巷速度提高了15%左右。
（2）提高了巷道整体支护效果，减少了巷道维修。改进后的支护工艺采用锚杆托盘压网，且把喷层大部分放于锚网之内，小部分放于锚网的外部，极大地提高了整个支护体总的支护抗力和效果。它充分发挥了锚杆的整体支护作用，同时又使支护结构的柔性增大，能适应深部井巷矿压增大要求支铲体具有较大可缩性的特点。这就实现了主动支护“抗”与“让”的统一，避免了巷道支护的喷层“前掘后裂”现象发生，减少了巷道维修工程量。从巷道现场情况看，支护后喷层没有出现起皮开裂及破坏现象。
（3）降低了材料消耗。在传统的支护方式下，喷层厚度一般为100mm，交岔点等特殊地点达到150—200mm，工艺改进后喷层厚度由100mm减少到70mm。由于支护工艺改进后的总喷层厚度比改进前降低20-30mm，因此平均海米巷道可节约喷射混凝土材料费用50元左右。另外，总的喷浆量的减少，也不同程度地节约了压风、水电和人工等费用，相应提高了经济效益。虽然锚、网、喷支护工艺的改进在实践中取得了较好效果，但也必须根据井下具体条件而定。如巷道掘进遇断层或顶板破碎时，就必须锚、网、喷支护紧跟迎头且复喷要加厚，才能保证安全生产。
5 结语
锚喷支护技术及工艺的探索与实践给煤矿安全生产带来了巨大的安全效益和经济效益。实践证明，锚喷支护技术是一种结构合理、施工方便、节省投资、技术先进、安全可靠、科学合理、经济实用的支护形式。它相对于其它支护技术，有一定的优越性，在矿井中应用也十分广泛，值得大范围推广应用，尤其是在我国高产高效矿井的建设中。在使用过程中，应针对不同围岩情况采取不同的锚喷结构，选择合理的技术参数及施工方法，保证其工程质量。