煤矿井下掘进技术的推广和应用
【摘 要】锚杆与锚索联合支护在煤炭井下开采过程中起到十分重要的作用，能够为煤炭开采提供安全保障。本文试从锚杆支护的相关理论、锚杆支护系统的缺点分析、煤矿井下巷锚网支护研究与实践情况、联合支护的几种形式、联合支护效果和经济分析等五个方面对锚杆技术在井下的应用作简要的论述，希望能对煤炭行业安全生产有所裨益。
【关键词】煤炭开采；掘进技术；锚杆支护；联合支护
前言
在煤矿巷道掘进工作中，快速支护施工工艺已成为提高巷道支护效果，实现快速掘进的关键。然而，锚杆支护作为一种有效的采准巷道支护方式，由于对巷道周岩强度的强化作用，可显著提高围岩的稳定性，因而成为煤矿企业矿井巷道的一种主要支护形式。
1 锚杆支护的相关理论
目前，锚杆支护理论有悬吊理论、组合梁理论和加固拱理陀等。悬吊理论是最早的锚杆支护理论，特别是在顶板上部有稳定岩层，而其下部存在松散、破碎岩层的条件下，这种支护理论应用比较广泛。其主要缺陷是仅考虑了锚杆的抗拉作用，没有涉及其抗剪能力及对破碎岩层整体强度的提高。组合粱理论充分考虑了锚杆对岩层离层与滑动的约束作用，适用于层状岩层。该理论认为：锚杆提供的轴向力将对岩层离层产生约束，并增大了各岩层间的摩擦力，与锚杆杆体提供的抗剪力一同阻止岩层间产生相对滑动。加固拱理论认为，即使在软弱、松散，破碎的岩层中安装锚杆，也可以形成-个承载结构。只要锚杆间距足够小，就能在岩体中产生一个均匀压缩带，它可以承受破坏区上部破碎岩石的载荷。
2 锚杆支护系统的缺点分析
锚杆支护设计方法不科学。支护形式和参数确定不尽合理，有可能支护强度太高，支护成本大，浪费了材料，在松软.软弱等特殊地质条件下支护强度也可能不足，出现片帮、冒顶等安全事故。锚杆的支护材料质量不能完全达到要求。现有技术条件下，施工因素是直接影响锚杆支护可靠性的关键环节。锚杆支护中预应力普遍偏低。目前大量矿压观测发现，深井软岩巷道（包括煤巷）掘进期间围岩变形普遍在500mm～800mm以上，金属支架与普通的锚杆支护此阶段即遭到破坏。只有通过提高支护的预应力，从而消除或大大减缓岩层软弱面的离层现象，同时减缓两帮围岩的应力集中程度和岩体破坏现象，初期围岩变形才能得到有效控制，进而实现快速增阻，达到锚固工作阻力的效果。
3 煤矿井下巷锚网支护研究与实践情况
通过与一些科研院校合作，对煤矿进行煤巷锚网支护技术试验研究，采用综合机械化放顶煤工作面实体煤顺槽锚网支扩技术的巷道文护状况明显改善；综合机械化放顶煤（综合机械化采煤）沿空顺槽锚网支护技术目前已经在淮北矿区得到了广泛的应用，能有效地控制破碎项煤的冒落及变形破坏，特别是半圆拱形断面巷道稳定性好，锚杆受力均衡，便于施工与矿工钢支护相比较，其优越性主要表现为：锚网支护是主动支护，能及时加固围岩并利用围岩门身强度减少围岩变形，改善了巷道的支护状况，提高了煤层巷道支扩的可靠性减少了工字钢金属棚支设和回撤的工作量，减轻了辅助运输的压力和职工的劳动强度；简化了综合机械化放顶煤（综合机械化采煤）工作面端头支护形式，保证了工作面出口畅通，为工作面快速推进创造了条件。
4 联合支护的几种形式
钳杆与锚索联合支护是煤巷巷道掘进过程中的一种主要支护形式，可以与钢带、金属网、工字钢梁联合使用。最常用的是锚杆与锚索，网的联合支扩形式。锚杆与锚索.钢带抗弯强度小易贴顶承受载荷小，顶板平整时常用锚杆加固伪顶，锚杆与锚索加固直接顶；锚杆与钢梁则能承受较大载荷。锚杆桁架是利用拉杆所产生挤压力减少或消除下位岩层的拉应力。形成一种以顶板岩层受压，拉杆受拉，类似桁架的承载结构，但两帮围岩体强度要高，若顶板完整性好，分层厚度又大，应使用锚杆与锚索联合支护，利用锚索钢绞线较长的特点，在围岩上部形成一个能防止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道支护的稳定性。
5 联合支护效果和经济分析
单纯采用锚杆支护，支护费用高，工人劳动强度大，工序复杂，单进低。铺杆，锚索联合支护技术很好的解决了这些问题。据不完全统计，用锚网。锚索联合支护，每米巷道支护费用降低1000多元，对大中型煤矿而言，每年节约支护费用数千万元，可以创造客观的经济效益。用锚网、锚索联合支护，其运输量、运输环节及消耗量少，工人劳动强度大大降低。短掘短锚做到及时支护，消除了空顶作业，改善了安全环境，带来显著的社会效益。用锚网，锚索联合支护，巷道断面利用率町提高10%～20%，通风阻力下降10%左右，可明显的改善安全生产环境。
6 结论
采煤方法及工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革。为此，煤炭行业要针对自身实际，积极研究锚杆支护技术，并把这一用这一技术武装作为煤炭行业安全生产、高效运行的关键要素，切实将科学发展落到实处。
参考文献：
[1]袁丽生.矿巷道锚杆支护技术[M].北京：煤炭工业出版杜，2010