锚杆支护技术在煤矿掘进巷道中的应用研究

王海龙

山西兰花沁裕煤矿有限公司 山西 晋城 048000

摘要：巷道是煤矿开采所必须的通道。在煤矿开采过程中，需要掘进大量的服务于回采的巷道，这类巷道的服务年限较短，巷道的支护成本一般较低。锚杆支护是一种合适的支护技术，其具有成本低，施工方便以及支护可靠的优点，在大多数煤矿巷道中得到了广泛的应用。由于矿山压力的作用，煤矿中正在掘进的巷道会产生变形，这对于巷道的使用是十分不利的。因此，在巷道掘进过程中，采用锚杆支护是方便经济的。本文首先介绍了煤矿掘进巷道中的支护技术的发展历史，然后分析了锚杆支护的优势，最后简单介绍了锚杆支护的应用。

关键词：煤矿开采 掘进巷道 锚杆支护 应用

1 引言

在煤矿开采过程中，需要开掘大量的巷道来服务煤层的开采。随着煤矿开采技术的发展，煤矿开采的速度越来越快，这对巷道的掘进提出了新的要求。采掘紧张是很多煤矿面临的棘手问题，一方面是掘进的速度慢，另一方面支护速度跟不上影响掘进。新开挖的巷道如果不进行及时的支护，会导致巷道的断面在矿山压力的作用下急剧减少，这对于煤矿生产是十分不利的。由于这类巷道的服务年限很短，一般只有两到三年时间，这就要求巷道的支护成本要低。因此，在煤矿掘进巷道中采用锚杆支护是十分有必要的，主要是由于锚杆支护的支护速度快、成本低以及安全可靠。本文首先介绍了锚杆支护的发展历史，然后介绍了锚杆支护的应用情况。2 煤矿掘进巷道中锚杆支护的必要性

在过去煤矿掘进巷道的长度较短，往往只有几百米，现在可达几千米。过去多采用采用型钢支护和木棚支护掘进巷道，而对于大范围的巷道支护，采用型钢支护或木棚支护显然是不经济的也是不现实的[1-2]。最主要的是过去的型钢支护或木棚支护的支护速度慢，人力劳动强度大，而且无法实现机械化。现在煤矿开采对巷道的断面有着严格的要求，这就要求支护的方式必须不断的创新和完善。随着煤矿开采深度的增加，采矿工作面的开采强度增加，这就对支护的强度提出了新的要求。为了保证巷道的支护强度，煤矿掘进巷道必须要采取新的支护方法。此外，随着综掘机的出现，巷道的掘进速度越来越快，如何有效的提高掘进巷道的支护效率显得尤为重要。因为要想保证煤矿掘进效率就必须使巷道支护效果和速度从根本上得到提升。因此，在掘进巷道中采用锚杆支护技术的应用是必要的。3 锚杆支护技术的作用

随着煤矿技术的发展，锚杆支护已经被大多数矿井所接受。其支护的效率较高，便于实现机械化，而且支护的成本较低。与锚网配合使用，锚杆支护的支护效果更好。经过多年的发展和应用，锚杆支护技术的效果和安全性得到了很大的改善。3.1 支护的适用性强

在多数情况下，锚杆的杆体选择是具有很高强度的螺纹钢[3]。根据锚杆使用的位置不同，锚杆杆体的材料应该会存在不同，例如：在靠近工作面一侧的锚杆 332

支护需要采用塑钢，由于在回采时会产生很强的动压作用在锚杆上。锚杆直接的选择应该根据巷道的围岩的特性，对于巷道围岩比较稳定的情况选择直径小的锚杆，相反，选择直接较大的锚杆。由于不同岩石地质是不同的，这样就会决定锚杆支护采用的原材料是不同的，在比较松软的煤矿中则是需要采用全长的锚固。3.2 改善巷道周围围岩稳定性

对于新开掘的巷道，其主要是都到地层压力的作用，因此需要采用一定的支护工具来维持煤矿巷道的稳定性，减缓巷道断面的缩小。只有这样才能为煤矿的开采提供了一定的安全空间[4]。由于巷道周围被岩石所包围，提高巷道围岩的稳定性就能保证巷道的安全性。在早期的煤矿掘进巷道中，多使用的金属支架、混凝土以及木材等方式进行支护。这种材料对巷道的支护能力有限，而且需求量大，支护的成本较高，需要大量的劳动力。因此，这种方式已经被淘汰，锚杆支护技术已经成为了巷道的支护的主要手段。3.3 改变巷道围岩的承载结构

经过多年的使用，锚杆支护的安全性已经被众多学者所证实。对于锚杆支护的主要原理存在着以下几点认识。第一，锚杆支护对围岩具有加固作用，在巷道进行支护时，锚杆一般是等间距排列的，在预应力的作用下，在锚杆周围会形成一个压缩性性区域，多个锚杆的压缩性区域连接起来就会形成了一定厚度的压缩带。这在一定程度上能改变了岩体的应力分布方式，防止岩体出现松动现象。第二，锚杆会对岩体起着一定的悬吊的作用，主要是指锚杆通过锚杆将岩石悬吊在巷道的周围，控制破碎岩块的下沉问题。第三，锚杆支护区域会形成组合梁，在煤矿掘进巷道中，在顶层来安装锚杆就会使得锚杆的预应力产生一定的组合梁作用，进而增强整体的承受能力，这种情况只适用于预应力锚杆。4 煤矿掘进巷道中的锚杆支护技术研究4.1 锚杆支护技术存在的问题

虽然锚杆支护技术的成熟度较高，应用广泛，但是我国的锚杆技术还存在一些问题，这与我国的煤矿地质条件复杂有关。存在的问题主要有以下几个方面，第一，机械化程度不高，由于我国复杂的地质条件，巷道的掘进多采用悬臂式的掘进方式，这就导致（下转第334页）

科学管理起点、中点及末端位置设置压带轮来防治飘带，具有改造费用低、安装施工简便及工程量小等特点，但同样存在压带轮轴导致大颗粒煤块通过不顺畅等问题，而且出现不顺畅情况后胶带局部受力过大还会导致输送带跑偏、煤块散落等问题。优化设计方案三：增加压带转载装置。该设计方案主要采取在变坡点处加装压带转载装置进行转载运输，压带转载装置主要包括三个改向滚筒和转载架，通过改造设计通过改向滚筒间高差实现物料转载运输，同时利用改向滚筒压带实现输送带变坡，从而达到有效解决输送带飘落问题的目的。相对于优化设计方案一而言，其在改造工程量、费用、所需要空间等方面都大大降低。总之，针对输送带飘落问题，三种优化设计方案各有优缺点，而且结合实际情况分析有些优化设计方案可行性并不高，因此在实际优化改造中，应结合具体情况采取不同优化设计方案。2019年第8期输送带被卡而出现问题。为此我们在针对其设计优化上可以在上部胶带上方相隔一定距离安装1组挡板，同时输送机尾部往上约30m左右在两侧胶带边安装防护围栏，以提升防滚落效果。第二，加装跑偏保护装置。在煤矿主斜井带式输送机头部、中部以及尾部这三个位置分别安装跑偏保护装置，从而保证胶带运转正常。3 结束语

总而言之，煤矿主斜井带式输送机作为煤矿生产重要的输送设备，对其进行运行优化设计应重点考虑改造费用、现场条件、改造效果等方面，这样才能实现带式输送机运行能力的全面提升，促进煤矿行业更好发展。参考文献

[1] 焦黎栋．李家楼煤矿主斜井带式输送机改造设计[J]．煤炭工程，2018，50（1）：19-21．

[2] 王建东．马莲台煤矿主井大倾角钢绳芯胶带输送机设计[J]．煤炭工程，2015，47（8）：14-15．

[3] 任金萍.煤矿主斜井带式输送机方案比选[J].科级经济导刊，2016（10）：80.

2.3 煤矿主斜井带式输送机其他设计优化内容

除了上面几项设计优化之外，为了更好地提升煤矿主斜井带式运输机工作效率笔者认为我们还应当对以下两方面内容进行优化：第一，加装物料防滚落装置。主斜井带式输送机运转时由于受到倾斜角度地影响部分体积较大的物料很容易出现滚落情况，这不仅威胁到人员生命安全，同时也会导致设备被砸到或是作者简介

王厚鹏性（1987-）男，本科 ，机电助理工程师，研究方向：机电工程。

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在进行锚杆支护时需要多个配套作业来辅助完成支护。支护时多了几道工序，导致掘进和支护的配合整体协调性差，支护的效率低，而且存在着重大的安全隐患。第二，锚杆支护施工与掘进的工作匹配程度低。在进行掘进巷道时，不能进行锚杆支护作业，只有在掘进工作停止后才能进行锚固作业，这就导致了掘进机的整体开机率低。此外，锚固的作业时间要明显长于掘进作业时间，这就出现了采掘和支护的重大矛盾，严重影响了巷道的快速掘进。第三，掘锚一体机技术还有待完善。在锚固的钻眼过程中，需要将钻孔中的岩屑清理掉，否则会影响锚固的效果，这就需要大量的水来冲洗钻孔，在冲洗过程中会有大量的水遗留在巷道中，这在一定程度上会影响巷道的施工。底鼓的出现，会导致巷道的地面凸起，严重影响巷道的使用。可以将底鼓起来的土体铲掉，但是这种方法作用不持久，需要反复的铲，工作量大。采用锚杆支护可以有效地防治巷道的底鼓现象，主要通过锚杆锚梁与巷道横角上的位置来拉近煤矿掘进巷道的底板。5 结束语

在煤矿掘进巷道中，锚杆支护已经成为一种主要的支护方式。这种支护方式具有方便、高效、成本低以及强度大的优点。对于掘进巷道而言，如果实现了掘锚一体化，这对于解决煤矿开采过程中的采掘紧张问题十分有帮助。本文只是粗略的介绍了锚杆支护的有关知识及其在巷道支护中的应用情况，可以为相关的工程技术人员提供一定的技术参考。4.2 锚杆技术的其他应用

第一，用于破损巷道的修复。例如，在采用混凝土支架对巷道进行支护时，由于巷道动压的存在，支护巷道的表面很容易出现一些裂缝，这些裂缝如果不进行及时的修复会导致巷道支护的整体性破坏。在这种情况下，可以利用锚杆对混凝土支架的裂缝进行锚固，防止裂缝的进一步扩大。煤矿巷道周围岩石表层面在出现浮石的情况下，是需要利用混凝土的锚杆方式来对其进行修复的。在事故发生时需要利用槽钢的锚梁来防止岩石的滚落，这样在一定程度上才会保证工作人员的安全。第二，减轻巷道的底鼓现象。巷道参考文献

[1]张伟敏.锚杆支护技术在煤矿掘进巷道中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2015（10）：49-50.

[2]刘建忠.锚杆支护技术在煤矿掘进巷道中的应用[J].科学之友，2013（12）：31-32.

[3]朱振平.锚杆支护技术在煤矿掘进巷道中的应用[J].山西化工，2017，37（5）：134-136.

[4]秦渤.锚杆支护技术在煤矿掘进巷道中的应用[J].能源与节能，2018（3）：185-186.

作者简介

王海龙（1973-），男，本科，毕业于东北大学，采煤工程师，研究方向：采煤技术。

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