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锚索支护技术的研究与应用

徐占彪
摘 要：随着社会经济的快速发展，对资源和能源的需求量也不断加大，煤矿行业获得了很大的发展空间，但是在煤矿生产的过程中，在安全方面和技术方面也提出了更高的要求，锚索支护技术也在煤矿的应用中起到了重要的意义。本文对锚索支护技术做了一定的概述，并分析了锚索支护的作用机理以及锚索支护技术的具体应用，进而总结了锚索支护技术的优点，具有一定的可靠性和经济效益。
关键词：锚索支护技术；应用；研究
1 概述
锚索技术是近年来在英国、澳大利亚等采矿业发达国家广泛应用和发展的一项巷道支护技术，在较差的围岩条件下，为提高支护强度和效果，而通常采用锚索做加强支护。在巷道交叉点、断层带、破碎带和受采动影响难于支护的巷道中，都采用锚索做加强支护。我国自二十世纪六十年代引进这项技术以来发展迅速，目前在岩巷加固、边坡治理、建筑基坑护壁等工程上均有成功的应用。在国内煤矿巷道的施工中，伴随着锚杆支护技术的应用，锚索支护技术也等到了广泛的应用。
2 锚索支护技术的研究
锚索是采用有一定弯曲柔性的钢绞线通过预先钻出的钻孔以一定的方式锚固在围岩深部，外露端由工作锚通过压紧托盘 （或带孔的钢梁） 对围岩进行补强的一种手段。作为一种新型可靠有效的加强支护形式，锚索在巷道支护中占有重要地位。其特点是锚固深度在承载能力高，将下部不稳定岩层锚固在上部稳定的岩层中，可靠性较大；可以施加预应力，主动支护围岩，因而可获得比较理想的支护加固效果，其加固范围、支护强度、可靠性是普通锚杆支护无法比拟的。 锚索除具有普通锚杆的悬吊作用、组合梁作用、组合拱作用、楔固作用外，还具有对顶板进行深部锚固而产生强力悬吊作用，并且沿巷道纵轴线形成连续支撑点，以大预紧力减缓顶板下沉变形作用。
3 锚索支护的作用机理
锚索在支护密度较小时，主要起悬吊作用；当达到一定密度时，起的作用与锚杆相同，对煤岩体起到挤压加固的作用。众所周知，锚固平衡拱对巷道平衡拱外的顶板起到有效的支撑作用。由于锚索的长度、预应力、承载能力比锚杆大得多，所以锚索支护所形成的锚固平衡拱要比锚杆锚固平衡拱的承载能力大得多。普通锚杆长度受巷道高度限制，一般情况下超过2400mm时，施工就不太方便。锚索长度不受巷道限制，可达10m以上，完全能锚固到稳定岩层中，有效控制巷道顶板离层、垮落。为了能充分发挥锚索的作用，应选用不同的锚索长度。
4 锚索支护技术的应用
锚索支护技术就是将一定长度的低松弛高强度的钢绞线配以专用锚固工具，用树脂或水泥砂浆等锚固剂进行端部或全程锚固后，通过液压千斤顶在其尾部施加预应力，以达到对巷道围岩进行锚固支护的目的。
4.1 在悬吊中的应用
利用锚索高强度、深部锚固的特点，可以使顶板破碎、完整性较差的巷道，通过加打锚索，将完整性较差的顶板牢固地吊挂在稳固的直接顶或老顶上。由于断层落差大，使综采支架安装接顶带来难度，为了解决综采支架安装时刹顶的难度，避免综采支架的大起大落，在切眼掘送过程中就利用锚索的悬吊作用，用圆木在断层处进行接顶处理，使顶板趋于平缓；再如，对于大跨度、顶板完整性较差、压力大时，可以采用桁架梁结构对顶板进行加固，就是在长的工字钢或 U 型钢的两端及中间打孔，用锚索对其进行悬吊处理，从而起到控制顶板的目的，在拱形巷道，还可以通过在U 型钢上铺设钢筋网后喷碹来加固顶板。
4.2 锚索预紧力的应用
由于锚索通过深部锚固后，利用液压千斤顶的预紧作用，可以对巷道的两帮或顶板提供较大的预应力，从而可减缓巷道两帮及顶板的位移量。例如，在回采巷道煤巷掘进过程中，通过在巷道上帮每隔2米上下各布置一根锚固于顶板和底板岩石中的锚索，以及利用专设于巷道上帮顶板与底板处锚杆的锚固点，通过三环链和锚索使巷道上形成锚索的棱形网格结构，从而达到控制煤巷上帮移近量的问题。
4.3 在压坏巷道维修的应用
压坏的巷道一般处于矿山压力大的地区，常规的维修方法是刷大断面，重新支设棚式支架。由于矿山压力大，支架根本无法承受，所以是经常多次反复维修，费用高，效果差，安全无保证。锚索支护锚固力大，锚固深度大，用于巷道维修的效果好于其它方式。原采用木棚支护经常被压坏。采用锚索支护后，顶板下沉量明显减少，维修量少，甚至没有，每月可创造较大的经济效益。
4.4 在硐室交岔点处的应用
由于硐室交岔点处断面大，巷道跨度大，长时间岩层运动，上部岩梁很容易断裂。采用锚索对这些地点加强支护，可充分悬吊岩梁，防止岩梁断裂，失稳，引起冒顶事故。
5 锚索支护技术的优点
锚索支护材料体积小、重量轻，减少了辅助运输量、运输环节及材料消耗，减轻了工人的劳动强度。支护作业全部采用机械化快速施工，将工人从繁重的支护作业中解放出来。锚索支护的巷道在回采过程中，简化了回采工作面端头支护工艺，明显改善了端头区域维护状况；保证了安全生产，有利于工作面的快速掘进，为矿井高产高效创造了良好的条件；同时在顶板管理、通风防灭火及辅助运输等方面减少或消除了安全隐患，极大地改善了安全生产环境。
6 总结
锚索具有支护强度大、支护范围广等优势，一般需要和其它支护形式构成复合支护形式，不同的支护相互配合，取长补短，将起到事半功倍的效果。其具有柔性特点使围岩释放部分应力，又能充分发挥自身强度，与围岩共同作用，使得支护结构安全稳定。充分发挥锚索的支护作用，将会有效地控制围岩，降低矿井开采的成本。
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