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【摘要】本文简单介绍了“三软”煤层以及在“三软”煤层中主要的支护方式，锚杆支护以及锚杆与其它支护方式相结合在复杂煤层中的应用。
【关键词】三软；锚杆；支护
【 abstract 】 this paper briefly introduced the "three soft" coal seam and the "three soft" main support form in coal seam, and anchor bolt support and other supporting method combined with the application of coal seam in complex.
【 key words 】 three soft; Anchor; supporting
中图分类号： U455.7+1文献标识码：A文章编号：
0.引言
软岩煤层巷道的矿压表现为来压早、压力位移大、岩面变形时间长、底鼓，由蠕变、塑变及膨胀形变位移和压力共同组成。软岩矿物组成成分主要有高岭石、 伊利石及蒙脱石三种矿物。软岩的可塑性、流变性及膨胀性，取决于所含有粘土矿物的类型及数量 ,特别是含蒙脱石比例越高 ,岩体的工程力学性质越差。软岩亲水性较强，遇到水强度明显降低 ，长时间和水接触强度下降为标准强度的 40%-70%。在煤层巷道中如果围岩属于此类软岩，称为“三软”地层。此类岩层揭露后极易受风化潮解 ,岩石遇水容易膨胀，部分岩石遇水则泥化。加上矿山压力较大的影响，煤层巷道支护十分困难，尤其是深部巷道支护难度更大。
“三软”巷道的支护原则：
（1）需要保证巷道支护后能够持续保持稳定，尽量不需要返修，特殊情况下可考虑进行局部加固。
（2）在支护方案及支护机理上，要倾向锚网联合支护，利用围岩自身的承载能力，进行主动支护，确保支护结构稳定。
（3）要充分考虑到“三软”煤巷极不稳定的特性，利用全断面支护，把重点放在顶、底角及底板的治理。
（4）要加强对地下水的治理，增强围岩的物理力学性能，增加支护结构承载能力。
（5）要使支护方案在满足技术要求前提下，力保生产安全，降低成本，加快施工進度，降低劳动强度，提高企业经济效益。
随着目前煤矿开采深度不断增加，给支护带来了新的困难。对于软岩和三软岩层回采巷道的支护，问题就更加突出。由于锚杆支护相对于U型钢棚支护具有明显加固围岩的作用，在煤巷中得到广泛的推广应用。普通的棚架式支护属于“ 被动支护” ，不具有对岩层的初始阻力，伴随着围岩变形量的增加，棚架支护阻力增大。对于大变形软岩，锚梁网、锚网索联合支护相比较于棚架式支护有较好应对围岩变形能力。锚杆联合支护更加有利于改善软岩巷道的支护情况,确保巷道围岩长期稳定。
锚杆支护技术及其发展过程
煤巷锚杆支护是一种“主动”支护方式，锚杆支护有利于加固及提高围岩强度，确保巷道围岩的长期稳定。它与棚架支护相比 , 锚杆支护有节约钢材，减少支护成本，减少因为支护材料运输和装卸支架而产生的大量工作量，尤其是减少了工作面出口处支架的更替及超前维护工序 , 减轻工作人员劳动强度，改善了工作环境，对回采工作面的快速安全推进及实现企业高产、高效创造了有利条件。
我国的煤巷锚杆支护技术发展总体上经历了以下四个阶段: （1）20世纪80 年代中后期的起步阶段；（2）20世纪90年代初的攻关阶段；（3）1996～1997 年20世纪90年代末的引进及消化阶段；（4）20世纪90年代末至今的推广及提高阶段。
在第一阶段，我们主要是进行一些基础性的研究及试验 ，而煤巷锚杆支护的应用我们主要集中在少数几个矿区，如淮南、西山、新汶、徐州等。
在第二阶段，深层煤巷锚杆支护技术作为“八五”期间的重点攻关 项目进行，国家取得了一大批科研成果。
在第三阶段，我国引进国外先进技术，极大推动了我国煤巷锚杆支护技术的发展及提高。尤其在引进、吸收及消化基础上 ，结合我国煤矿开采条件具体情况 ，集中企业、科研单位和大专院校等多方面的优势 , 经过两三年大规模研究及试验，形成了适合我国煤矿开采条件的煤巷锚杆支护技术。
在第四阶段，我国各大矿区推广应用锚杆技术，取得了显著经济效益。煤巷锚杆支护的比例总体已达到20%以上， 少数企业超过50%，全国每年约260公里的煤巷采用锚杆支护。
新型锚杆支护的施工工艺探索
2.1新型锚杆支护施工基本要求：
（1）在打锚杆眼前，要先打点柱，然后敲帮问顶，尽量处理掉活动矸石，确保作业安全；控制施工爆破环节 ,在顶板及两帮处要预留断面；按锚杆原设计排距实行单循环排放，顶板掘进循环进度800毫米；下帮锚杆滞后度不超过1排 ,顶部和上帮不得滞后。
（2）在顶板破碎除铺设金属网时要从顶板中部向旁边铺,两边顶网需过肩窝,然后在巷道帮部加网直至底角；通过人工加大转矩,确保所有锚杆安装转矩比设计值大。
2.2安装顶板锚杆
首先要进行超前临时支护,于上网打点柱和护顶锚杆 ,其中护顶锚杆按每排 2到3根布置；打顶板锚杆时孔按设计的间排距点拍好眼位，利用单体锚杆钻机从下帮向上帮打锚杆眼。煤矿巷道顶板锚杆长度 2200毫米,采用直径为27毫米的钻头、跟锚杆等长的钻杆打眼；再将树脂药卷 ,用锚杆向锚杆孔处装进2节 中速树脂药卷 ,将其向孔底部推入；最后利用搅拌接头将钻机和锚杆的堵头螺母连接起来，升起钻机将锚杆推进 ,至到顶板岩面300-500毫米处开始搅拌 ,缓慢升起的钻机保持搅拌30秒后停机；50秒后重新启动钻机边旋转边推进锚杆使紧固,锚杆螺母在钻机的带动下顶破堵头 ，而托盘快速压紧顶板岩面 ,这时锚杆具有较大的拉力。
2.3安装帮锚杆
按照设计部位打巷道锚杆孔：采用煤电钻子 ,28毫米的钻头 ,下帮和上帮底部的两个眼采用2.2毫米长钻 ,上帮岩体部分的四个眼采用 2.5毫米长钻杆；然后用锚杆向锚杆孔里装入2节中速树脂药卷 ,慢慢将其推入孔底；用连接套把煤电钻和锚杆堵头螺母连接起来 ,把锚杆推入孔底 ,最后开动岩石电钻一边搅拌一边推进 ,保持 40秒，推入孔底后停止；60秒后重新开动钻机把螺母中的堵头顶断 ,使托盘快速压紧岩面 ,安装即完毕。
2.4 施工锚索
顶板眼:打眼深度最好为 6000毫米；送树脂药卷:向孔中装入1节快速树脂药卷及3节中速树脂药卷 ,最后用钢绞线慢慢把树脂药卷推入孔底。搅拌树脂：利用搅拌接头将单体锚杆钻机和钢绞线连接起来 ,升起钻机后推进钢绞线 ,一边搅拌一边推进 ,直到将其推入孔底 ,停止升钻机搅拌30秒后停机。张拉钢绞线:60分钟后用张拉千斤顶张拉钢绞线 ,此时安装完毕 ,可进入下一循环。
锚杆支护与其他支护技术的联合应用
3.1锚喷网支护
锚喷网支护是主要利用围岩自身强度来支护围岩 ,比较适用于稳定的岩层，而其断面形状多为直墙半圆拱形。锚喷网支护形式要求巷道在开挖后立即薄喷一层混凝土 ,加铺金属网后用锚杆把网和岩壁锚固紧 ,最后复喷混凝土形成一次支护，直到围岩变形趋于稳定后再喷混凝土到原设计厚度 ,即可形成二次永久支护。在此类支护中使用的锚杆进行支护最好使用全长锚固加长可拉伸的锚杆 ,这样一方面增大了锚固力一方面又允许围岩有一定的变形 ,从而实现高阻让压支护。
3.2锚喷多体联合支护
目前在我国矿井巷道中使用的锚喷多体联合支护形式主要有锚喷网梁联合支护、锚喷与砌碹联合支护、锚喷棚联合支护、 锚喷与 U型钢可缩支架联合支护、煤巷注浆加固支护等等。锚喷棚联合支护是先使用锚喷再架棚 ,巷道断面形状以马蹄形为好 ,断面利用率高、反拱工程量少 ,而且棚的受力合理。棚的材质最好以可缩封闭式U型钢。锚喷网梁联合支护方式适用于顶板压力相对较大 ,采用锚网喷支护顶板容易发生下沉或者出现破碎变形的巷道 ,而其支护方法是在上述锚网支护后在巷道顶板增加弧形的锚梁 ,最后再喷射混凝土。锚喷与U型钢可缩支架联合支护方式也可用在流变及膨胀性较高的软岩中 ,它是在锚喷网支护方式的基础上 ,再加上U型钢可缩支架而构成混合支护结构 ,它可发挥两者的特长 ,从而达到良好的支护效果。
结语
锚杆支护是一种主动支护 ,能较好的适应三软煤层的大变形 ,而锚杆支护与其它支护方式相结合，如锚网支护、锚网索支护等，对于复杂的煤井更能起到稳定岩层的作用。
【参考文献】
[1]王泽进，鞠文君.我国煤巷锚杆支护技术的新进展[J].煤炭科学技术，2000，34（9）：4-6.
[2]崔光华，王金华.我国煤巷锚杆支护技术的基本特点[J].煤矿开采，1999，（4）：9-12.
[3]姚向荣，石必明，宋玉.深部 “三软” 煤层巷道长锚杆支护工艺参数优化及应用[J].矿业安全与环保，2009，36（2）：57-59.
[4]韩焕胜.三软回采巷道锚杆支护技术研究[J].河北能源职业技术学院学报，2008，（4）：57-58.
【关键词】三软；锚杆；支护
【 abstract 】 this paper briefly introduced the "three soft" coal seam and the "three soft" main support form in coal seam, and anchor bolt support and other supporting method combined with the application of coal seam in complex.
【 key words 】 three soft; Anchor; supporting
中图分类号： U455.7+1文献标识码：A文章编号：
0.引言
软岩煤层巷道的矿压表现为来压早、压力位移大、岩面变形时间长、底鼓，由蠕变、塑变及膨胀形变位移和压力共同组成。软岩矿物组成成分主要有高岭石、 伊利石及蒙脱石三种矿物。软岩的可塑性、流变性及膨胀性，取决于所含有粘土矿物的类型及数量 ,特别是含蒙脱石比例越高 ,岩体的工程力学性质越差。软岩亲水性较强，遇到水强度明显降低 ，长时间和水接触强度下降为标准强度的 40%-70%。在煤层巷道中如果围岩属于此类软岩，称为“三软”地层。此类岩层揭露后极易受风化潮解 ,岩石遇水容易膨胀，部分岩石遇水则泥化。加上矿山压力较大的影响，煤层巷道支护十分困难，尤其是深部巷道支护难度更大。
“三软”巷道的支护原则：
（1）需要保证巷道支护后能够持续保持稳定，尽量不需要返修，特殊情况下可考虑进行局部加固。
（2）在支护方案及支护机理上，要倾向锚网联合支护，利用围岩自身的承载能力，进行主动支护，确保支护结构稳定。
（3）要充分考虑到“三软”煤巷极不稳定的特性，利用全断面支护，把重点放在顶、底角及底板的治理。
（4）要加强对地下水的治理，增强围岩的物理力学性能，增加支护结构承载能力。
（5）要使支护方案在满足技术要求前提下，力保生产安全，降低成本，加快施工進度，降低劳动强度，提高企业经济效益。
随着目前煤矿开采深度不断增加，给支护带来了新的困难。对于软岩和三软岩层回采巷道的支护，问题就更加突出。由于锚杆支护相对于U型钢棚支护具有明显加固围岩的作用，在煤巷中得到广泛的推广应用。普通的棚架式支护属于“ 被动支护” ，不具有对岩层的初始阻力，伴随着围岩变形量的增加，棚架支护阻力增大。对于大变形软岩，锚梁网、锚网索联合支护相比较于棚架式支护有较好应对围岩变形能力。锚杆联合支护更加有利于改善软岩巷道的支护情况,确保巷道围岩长期稳定。
锚杆支护技术及其发展过程
煤巷锚杆支护是一种“主动”支护方式，锚杆支护有利于加固及提高围岩强度，确保巷道围岩的长期稳定。它与棚架支护相比 , 锚杆支护有节约钢材，减少支护成本，减少因为支护材料运输和装卸支架而产生的大量工作量，尤其是减少了工作面出口处支架的更替及超前维护工序 , 减轻工作人员劳动强度，改善了工作环境，对回采工作面的快速安全推进及实现企业高产、高效创造了有利条件。
我国的煤巷锚杆支护技术发展总体上经历了以下四个阶段: （1）20世纪80 年代中后期的起步阶段；（2）20世纪90年代初的攻关阶段；（3）1996～1997 年20世纪90年代末的引进及消化阶段；（4）20世纪90年代末至今的推广及提高阶段。
在第一阶段，我们主要是进行一些基础性的研究及试验 ，而煤巷锚杆支护的应用我们主要集中在少数几个矿区，如淮南、西山、新汶、徐州等。
在第二阶段，深层煤巷锚杆支护技术作为“八五”期间的重点攻关 项目进行，国家取得了一大批科研成果。
在第三阶段，我国引进国外先进技术，极大推动了我国煤巷锚杆支护技术的发展及提高。尤其在引进、吸收及消化基础上 ，结合我国煤矿开采条件具体情况 ，集中企业、科研单位和大专院校等多方面的优势 , 经过两三年大规模研究及试验，形成了适合我国煤矿开采条件的煤巷锚杆支护技术。
在第四阶段，我国各大矿区推广应用锚杆技术，取得了显著经济效益。煤巷锚杆支护的比例总体已达到20%以上， 少数企业超过50%，全国每年约260公里的煤巷采用锚杆支护。
新型锚杆支护的施工工艺探索
2.1新型锚杆支护施工基本要求：
（1）在打锚杆眼前，要先打点柱，然后敲帮问顶，尽量处理掉活动矸石，确保作业安全；控制施工爆破环节 ,在顶板及两帮处要预留断面；按锚杆原设计排距实行单循环排放，顶板掘进循环进度800毫米；下帮锚杆滞后度不超过1排 ,顶部和上帮不得滞后。
（2）在顶板破碎除铺设金属网时要从顶板中部向旁边铺,两边顶网需过肩窝,然后在巷道帮部加网直至底角；通过人工加大转矩,确保所有锚杆安装转矩比设计值大。
2.2安装顶板锚杆
首先要进行超前临时支护,于上网打点柱和护顶锚杆 ,其中护顶锚杆按每排 2到3根布置；打顶板锚杆时孔按设计的间排距点拍好眼位，利用单体锚杆钻机从下帮向上帮打锚杆眼。煤矿巷道顶板锚杆长度 2200毫米,采用直径为27毫米的钻头、跟锚杆等长的钻杆打眼；再将树脂药卷 ,用锚杆向锚杆孔处装进2节 中速树脂药卷 ,将其向孔底部推入；最后利用搅拌接头将钻机和锚杆的堵头螺母连接起来，升起钻机将锚杆推进 ,至到顶板岩面300-500毫米处开始搅拌 ,缓慢升起的钻机保持搅拌30秒后停机；50秒后重新启动钻机边旋转边推进锚杆使紧固,锚杆螺母在钻机的带动下顶破堵头 ，而托盘快速压紧顶板岩面 ,这时锚杆具有较大的拉力。
2.3安装帮锚杆
按照设计部位打巷道锚杆孔：采用煤电钻子 ,28毫米的钻头 ,下帮和上帮底部的两个眼采用2.2毫米长钻 ,上帮岩体部分的四个眼采用 2.5毫米长钻杆；然后用锚杆向锚杆孔里装入2节中速树脂药卷 ,慢慢将其推入孔底；用连接套把煤电钻和锚杆堵头螺母连接起来 ,把锚杆推入孔底 ,最后开动岩石电钻一边搅拌一边推进 ,保持 40秒，推入孔底后停止；60秒后重新开动钻机把螺母中的堵头顶断 ,使托盘快速压紧岩面 ,安装即完毕。
2.4 施工锚索
顶板眼:打眼深度最好为 6000毫米；送树脂药卷:向孔中装入1节快速树脂药卷及3节中速树脂药卷 ,最后用钢绞线慢慢把树脂药卷推入孔底。搅拌树脂：利用搅拌接头将单体锚杆钻机和钢绞线连接起来 ,升起钻机后推进钢绞线 ,一边搅拌一边推进 ,直到将其推入孔底 ,停止升钻机搅拌30秒后停机。张拉钢绞线:60分钟后用张拉千斤顶张拉钢绞线 ,此时安装完毕 ,可进入下一循环。
锚杆支护与其他支护技术的联合应用
3.1锚喷网支护
锚喷网支护是主要利用围岩自身强度来支护围岩 ,比较适用于稳定的岩层，而其断面形状多为直墙半圆拱形。锚喷网支护形式要求巷道在开挖后立即薄喷一层混凝土 ,加铺金属网后用锚杆把网和岩壁锚固紧 ,最后复喷混凝土形成一次支护，直到围岩变形趋于稳定后再喷混凝土到原设计厚度 ,即可形成二次永久支护。在此类支护中使用的锚杆进行支护最好使用全长锚固加长可拉伸的锚杆 ,这样一方面增大了锚固力一方面又允许围岩有一定的变形 ,从而实现高阻让压支护。
3.2锚喷多体联合支护
目前在我国矿井巷道中使用的锚喷多体联合支护形式主要有锚喷网梁联合支护、锚喷与砌碹联合支护、锚喷棚联合支护、 锚喷与 U型钢可缩支架联合支护、煤巷注浆加固支护等等。锚喷棚联合支护是先使用锚喷再架棚 ,巷道断面形状以马蹄形为好 ,断面利用率高、反拱工程量少 ,而且棚的受力合理。棚的材质最好以可缩封闭式U型钢。锚喷网梁联合支护方式适用于顶板压力相对较大 ,采用锚网喷支护顶板容易发生下沉或者出现破碎变形的巷道 ,而其支护方法是在上述锚网支护后在巷道顶板增加弧形的锚梁 ,最后再喷射混凝土。锚喷与U型钢可缩支架联合支护方式也可用在流变及膨胀性较高的软岩中 ,它是在锚喷网支护方式的基础上 ,再加上U型钢可缩支架而构成混合支护结构 ,它可发挥两者的特长 ,从而达到良好的支护效果。
结语
锚杆支护是一种主动支护 ,能较好的适应三软煤层的大变形 ,而锚杆支护与其它支护方式相结合，如锚网支护、锚网索支护等，对于复杂的煤井更能起到稳定岩层的作用。
【参考文献】
[1]王泽进，鞠文君.我国煤巷锚杆支护技术的新进展[J].煤炭科学技术，2000，34（9）：4-6.
[2]崔光华，王金华.我国煤巷锚杆支护技术的基本特点[J].煤矿开采，1999，（4）：9-12.
[3]姚向荣，石必明，宋玉.深部 “三软” 煤层巷道长锚杆支护工艺参数优化及应用[J].矿业安全与环保，2009，36（2）：57-59.
[4]韩焕胜.三软回采巷道锚杆支护技术研究[J].河北能源职业技术学院学报，2008，（4）：57-58.