井巷支护中锚索支护的应用研究

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[摘要]近年来矿区开发不断深入，煤矿开采的深度也不断增加，在地质较复杂、大地压、大深度的矿区中井巷支护工作越来越困难。使用锚索支护技术进行矿区井巷支护，可以保持衡久的预应力，降低损失，起到良好的锚固效果。本文主要分析锚索支护的结构类型及特点，研究锚索支护中出现的问题和改进措施。

[关键词]井巷支护 锚索支护 结构类型

[中图分类号] TD35 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-2-320-1

锚索支护又称预应力锚索，由钻孔穿过滑动面或软弱岩层，将锚杆的锚头锚固在坚硬的岩层中，在外锚头进行张拉，对岩层施加压力，从而对不稳定岩体进行锚固，是一项复杂的锚固工程。在井巷支护中应用锚索支护技术承载力高，掘进速度快，可以提高经济效益，降低掘巷成本。

1锚索支护的结构类型及特点

煤矿井巷支护中常用的锚索包括三部分，内锚头、外锚头和锚索体。内锚头是锚索支护技术中提供预应力的基础，主要由钢绞线、架线、对中支架和导向帽组成，按照不同的结构形式可以分成胶结式和机械式，胶结式又可分为树脂胶结和砂浆胶结两类，其中，砂浆式又能分为一次灌浆式和二次灌浆式。外锚头是提供锁定和张拉吨位的部位，主要有钢构架式、墩头锚式、钢筋棍凝土圆柱体锚墩式、螺纹式和锚塞式等。锚索体主要承受张拉力，是连接内锚头和外锚头的部件，由高强度的螺纹钢筋或钢绞线、钢筋组成[1]。锚索材料一般选择低松弛、韧性好、高强度的材料，如精轧螺纹钢筋、高强预应力钢丝和高强预应力钢绞线等。

锚索支护有以下几个特点：

（1）锚索杆体较长，一般为5～20米，能够深入锚固稳定、深部的岩层中，深度范围比较灵活。

（2）锚索支护技术提供的预应力较大，单根锚索可达10t，使顶板离层下沉速度减弱，支护效果较好。

（3）锚索体使用的高强度钢绞线承载力较高，单根钢绞线载荷高达23t。

（4）使用锚索支护可以降低材料费用，每米巷道可以节约280～300元。

（5）使用锚索支护技术可以避免增加新的巷道断面，降低掘巷成本。

（6）锚索支护技术大大减少运输的工程量，提高掘进效率，降低工人劳动强度。

（7）与传统的架棚支护相比较，锚索支护技术工序简单，支护时间较短。

（8）锚索支护技术施工较灵活，可以与其他多种支护形式组合，如锚索梁支护、锚索金属网喷浆支护、锚索金属网支护等。

2造成锚索支护预应力损失的因素

通过以上分析可以看出锚索支护技术具有诸多优点，越来越多的煤矿井巷支护中应用锚索支护，降低材料成本，提高掘进效率，锚索支护技术更安全、更可靠。如果支护过程中出现问题，就会造成预应力损失，影响锚索支护正常发挥作用[2]。

锚索支护产生预应力损失的原因主要有以下几点：

（1）锚索材料是造成预应力损失的重要因素之一。锚索支护中应当按照要求选择强度较高、松弛较低的材料。不同的材料松弛性不同，即使是同一种材料由于断面不同松弛特性也不尽相同。在初始预应力的作用下，锚索会出现弹性变形，使用时间越长松弛现象就会越严重，从而造成预应力损失。锚索材料的松弛特性还与张拉次数和受力大小有关。锚索材料的松弛值越大，造成的预应力损失越大。

（2）岩石徐变是造成预应力损失的又一重要因素。由于岩石具有各向异性和不连续性，在应力作用下岩体内部结构的组成单元会产生相对变位、塑性压缩或塑性变形等徐变，岩石徐变随着时间的改变而变化。通常情况下，软弱岩石徐变造成的预应力损失较大，坚硬岩石徐变造成的预应力损失较小。

（3）重型机械的振动、爆破等对围岩造成强烈的冲击应力，也会引起预应力损失。

（4）锚索支护施工时出现安装质量问题或由于锚索锚头的材质等，也会引起预应力损失。

3提高锚索支护预应力的措施

锚索支护时应建立配套的锚固体系，严格按照要求选择锚索材料，低松弛的锚索材料可以减少预应力损失。支护时技术人员应当准确记录岩体变化情况，核实锚索设计长度、滑动面高程和岩层分界面，锚固段的长度应符合锚索的设计要求。锚索支护前应进行锚固试验，锚索不少于3根。如果没有特殊的设计要求，注浆锚固时应使用硅酸盐水泥。锚索支护中使用的锚塞、锚具、垫板等材料的质量、规格、品种都应当符合《预应力筋专用锚具、夹具和连接器应用技术规程》和《预应力混凝土用钢绞线》。

在支护过程中，应合理控制和设计张拉力，充分考虑锚索材料破断力，并将张拉力控制在破断力的70%左右。张拉力设计之后应在施工现场进行张拉试验。张拉力设计完成后5～10天应再进行一次补偿张拉试验，确定锁定工艺。锚索的内锚头应锚入到较坚硬的岩体中，确保支护过程中根基稳定，适时的进行三次张拉或二次张拉，减少预应力损失。

在煤矿巷道掘进的过程中如果遇到断层，应当采用梁与锚索组合支护，与传统的腿钢棚支护相比，锚索梁支护不需要增加巷道的宽度，能满足巷道的正常使用。锚索梁支护可以节省支护费用和火工品费用，提高工人掘进工作的安全性。

4结束语

锚索支护是一项较复杂的井巷锚固工程，具有费用低、工期短、方法简单、可靠安全等优点。在煤矿井巷工程中，围岩较差的开切眼、交岔点、大峒室、巷道等地方都可以使用锚索支护，提高经济效益，保障煤矿职工的生命安全[3]。锚索支护技术人员应当努力学习专业知识，在支护工作中不断总结经验，提高技术能力。施工方应设立专门的监理人员，对施工过程进行监督，技术人员和监理人员的相互协作，能提高锚索支护效果，创造更大的经济效益。

参考文献

[1]李靓熙，李师岩，郭宝海."锚网梁喷+锚索"联合支护技术在井巷工程中的应用研究[J].中国矿业，2012（11）.

[2]吕建青，张莉.锚杆支护技术的新阶段--预应力锚杆体系[J].山西煤炭管理干部学院学报，2013（03）.

[3]徐天华，李言彬，秦天太.煤巷"锚体结构"支护方法在动压巷道支护中的应用[J].煤矿开采，2012（09）.