浅谈锚杆支护矿压显现规律研究与应用

　　王雷++孙通
　　摘要：煤巷锚杆支护技术，通过在同煤同发东周窑煤业有限公司的实践应用，提出锚杆支护适应的条件及支护方式的设计提出了合理建议，以便指导安全生产。
　　关键词：锚杆;支护方式;围岩分析
　　锚杆支护只有在一定的生产和地质条件下才能取得理想的支护效果。即将围岩暴露后没有产生大面积的松动破坏和片帮冒顶现象，在某种程度上仍保持为一个整体。在此前提条件下进行安装锚杆，使围岩体得以加固。现场实践表明，盲目使用锚杆支护导致围岩破坏，造成损失，影响生产。
　　一、锚杆支护矿压显现规律
　　锚杆支护巷道围岩矿压显现规律也有差异;通过现场观测的数据表明，典型的矿压显现现有三种情况;巷道水平变形大（两帮相对移近量达）;巷道底鼓变形大;巷道垂直变形大。
　　虽然是同一煤层，采取同一种支护方式，但地质条件有所不同，支护效果却不同。一般情况下，直接顶为深灰色细砂岩，厚4～5 米，成分石英及暗色岩屑，呈条带状;冲涮带内为砂砾岩;伪顶为深灰色砂质泥岩，厚度为0～1.5米，硅质成分，含植物根化石，底板为深灰色砂质泥岩，厚度为1～1.5米，硅质成分，含植物叶化石，成巷期间巷道围岩很稳定。
　　二、沿顶板掘进锚杆支护巷道矿压显现分析
　　通过五煤层中沿顶板掘进锚杆支护巷道矿压观测数据可知，巷道的围岩变形较严重，特别是底鼓变形。因为破坏区是环绕巷道四周的，故围岩暴露后，顶板和两帮都向巷道内移动，支护本身就是抵抗围岩失去平衡的支护结构体，在此条件下，以弱的煤体作为底版，还没有任何支护对底版起作用，所以巷道四周的集中应力通过互相挤压及传递，从弱的底版（煤底）释放出来，使之维护起来较困难，常常带有巷帮底角鼓起，清卧断面时，造成最底排帮锚杆煤壁松散，锚杆裸出失效，随着时间的推移，两帮煤壁继续向上散落，造成上两排锚杆接着失效。要想保证巷道围岩稳定，应该使底板有足够的承载能力，如果用带底拱的锚杆支护，或在端锚条件下改变底排帮锚杆的角度，缩短该排帮锚杆与巷道底距离及在距巷帮300毫米处巷道底板（煤底）处增打一排底锚杆，使底鼓控制在巷道中间，以达到清煤时不影响巷帮。
　　三、巷道矿压显现的特点
　　（一）暴露围岩的自稳时间短
　　松软破碎围岩在掘进过程中，工作面前方就开始形成破坏区，围岩暴露出来后，未能及时支护，从而造成破坏区岩体的残余强度逐渐丧失，直至产生冒落。片帮等现象。五煤层水平变形大，就是反映了两帮锚杆支护滞后，忽视了护顶先护帮的原理;八、九合区煤层以底鼓变形大，同样反映了由于弱面的存在，支护也未能跟上。因此，自稳时间的长短是决定掘进巷道锚杆支护的主要因素。
　　（二）围岩从四周向巷道内移动
　　巷道一旦被挖掘后，就会失去原岩应力状态，支护就是抵抗围岩失去平衡的支护结构体，因为破坏区是环绕巷道四周的，故围岩暴露后，顶、底板和两帮向巷道内移动。有统计数据说明，支护后，锚杆与围岩的接触条件和支护的结构特点决定着围岩与锚杆支护的变形和破坏特征。对围岩来说，哪一部分围岩强度较弱，该部分的移动变形量就越大，成巷后的围岩变形首先要在弱的一面发生。另外，哪一部分没有支护或支护较弱，该部分的移动量就较大，甚至发生破坏。所以对软岩巷道来说，那种认为哪一方向变形破坏严重，哪一方面围岩压力较大的看法是不全面的。
　　（三）围岩流变形显著，趋于稳定的时间长，围岩的移动量范围较大
　　由统计数字表明，锚杆支护引起巷道周围的应力重新分布，拱型支护巷道一般影响范围为80米，稳定时间为11天左右;从支护与围岩作用分析来看，拱型支护只是等劲，带破坏区向巷道四周移动过程中逐渐作用在支架上，然后支架才起作用，是一种被动支护;在巷道周边处环向集中应力最大，向着围岩深处逐渐降低，而围岩强度高低情况则相反，实际上，任何一点的应力一旦达到或超过岩体强度，岩体就会发生破坏，同时最大集中就移向岩体深处，趋于稳定的时间越长;锚杆支护巷道影响范围小，一般40米稳定时间在3天左右，由此可知，锚杆支护可以将岩体加固成一个完整的岩体，这是筑成增加抵抗能力的主动支护，所以使用围岩内的应力处处都不超过岩体的登时强度，致使围岩达稳定状态。
　　四、五点建议
　　（一）对煤巷锚杆支护巷道根据围岩的工程性质和矿压显现特点，通过对围岩变形的监测，按具体情况采取各种支护措施控制和提高包括破坏区以内的巷道围岩强度和稳定性，使巷道在服务区内不需要进行维修。
　　（二）提高围岩的自稳能力，如对松软的顶板或煤体采用拱顶形式支护。
　　（三）及时支护，防止破化区域面积增大。如两帮锚杆支护应与顶锚杆支护同步进行，才能保证围岩的稳定，滞后必须有专人紧固螺丝。
　　（四）采用闭和式锚杆支护关键是控制底鼓，并使锚杆有足够的承载能力。如采用带低拱的锚杆支护，或改变锚杆设计，控制底板变形或变形范围，以达到有利于帮、顶锚杆支护的稳定。
　　（五）锚杆支护必须保证围岩均匀受力。
　　参考文献：
　　[1]汪成兵.软弱破碎隧道围岩渐进性破坏机理研究[D].同济大学，2007.
　　[2]李向阳.采空场上覆岩体变形特性研究[D].武汉大学，2004.