锚杆支护技术的应用及发展前景

发布时间：2021-04-12T13:13:49.963Z 来源：《中国建设信息化》2020年24期 作者： 乔长灿[导读] 本文综述了锚杆支护的现状，对其中的优缺点进行了分析和评价 乔长灿

淮河能源控股集团煤业公司朱集东煤矿，安徽淮南 232001

摘要：本文综述了锚杆支护的现状，对其中的优缺点进行了分析和评价，并对未来的发展趋势进行了初步分析。 关键词：锚杆支护；高承载力锚杆；锚固；趋势 前言

锚杆支护技术 , 国外一般称锚固技术或锚杆加固技术.它是一种结构简单的主动支护,它能最大限度地保持围岩的完整性、稳定性, 能有效地控制围岩变形、位移和裂缝的发展, 充分发挥围岩自身的支撑作用, 把围岩从荷载变为承载体, 变被动支护为主动支护,且具有运输施工方便、效率高, 有利于加快施工进度, 且施工成本低、支护效果好、施工噪音小等优点，锚固技术至今已100多年的发展历史。锚固技术作为一种技术经济优越的技术手段, 越来越广泛地应用主要产煤国家。可以预见, 该技术必将得到更广泛深入的研究和推广应用。 1 锚杆支护的优点

锚杆支护是一种安全、经济的支护方式 , 它是以锚杆为主体的支护结构的总称 , 它包括锚杆、锚喷、锚喷网等支护形式。锚杆锚固是在地层中,通过锚杆将结构物与地层紧紧连锁在一起,依赖锚杆与周围地层的抗剪强度传递结构物的拉力,使地层自身得到加固,达到保持结构物和岩体稳定的目的. 与传统的支护方式相比较,锚杆锚固技术有其自身的鲜明特点: 1.1 支护效果好

锚杆支护在支护原理上符合现代岩石力学和围岩控制理论,属于“主动”支护。锚杆安装以后,在围岩内部对围岩进行加固,迅速形成一个围岩—支护的整体承载结构,因而能够调动和利用围岩自身的稳定性,充分发挥围岩的自身承载能力,有效地控制巷道围岩变形,所以锚杆支护更有利于保护巷道围岩的稳定,改善巷道维护状况。与传统的架棚式支护相比,锚杆支护能更好地适应回采巷道围岩变形大的特点,并能保持围岩的完整性和稳定性,其支护效果优于工字钢支架,在工作面回采期间,工作面端头维护明显得到改善,提高了工作面的推进速度。 1.2劳动强度低、效率高

与传统架棚式支护相比,由于锚杆支护所采用的支护材料较少、重量较轻,巷道掘进时,极大地减少了支护材料的运输量,劳动强度也大为降低,有利于提高掘进工效。工作面回采时,也省去了钢棚支架的回撤工作,既降低了工人的劳动强度,又提高了安全系数。锚杆施工操作工序简单,可紧跟掘进工作面,便于组织掘进支护平行作业和一次成巷,有利于实现快速掘进支护机械化。 1.3经济效益明显

采用锚杆支护可减少支护材料投入,降低直接支护成本。由于锚杆支护基本不占用巷道的有效断面,所施工的断面即为净断面,因而在支护设计时,可以相应减少巷道断面,节省大量材料。锚杆支护可以减少巷道维修量,节约维护费用。总之,锚杆支护从支护材料、辅助运输、断面设计和维护费用等方面均可降低成本,经济效益明显。 2锚杆支护的缺点

尽管锚杆支护已经成功的应用于许多工程实践之中，但是岩土工程的复杂性使得锚杆支护仍存在着许多不能忽视的重大问题．主要表现在如下几个方面：

1）如上所述，各种锚杆支护理论都是在半经验、半理论的基础上发展起来的，难以完全消除主观因素的影响，这也就决定了各种理论天然就存在着诸多缺陷。

2）锚杆支护是以工程地质条件、支护类型及锚固参数等资料为基础设计资料进行设计的；但是，岩土体稳定性实际上与施工顺序、爆破方法和施工时间等因素也是密切相关的．因此，在以后锚固设计中应综合考虑这些因素，研发出更合理的设计方法，并最终将其规范化．

3）锚杆支护中常用的锚杆杆体材料是钢材，它的强度及韧性有限，抗腐蚀性能极差．这些特性都限制了更高强度锚杆的发展，增加了工程应用成本．在以后的研究中应时刻关注新材料方面的发展，将更多的性能更好、成本更低的材料引入锚杆支护系统中．

4）质量控制与施工管理环节十分薄弱。目前，我国经济、社会正处于转折期，法制不健全及有法不依的现象十分普遍，这也直接导致了一起起悲剧的发生．所以，在工程实践中，相关部门应努力提高劳动者素质，加强监督． 3锚杆支护的发展趋势 3.1结合信息化技术

随着地理信息系统及全球定位系统在锚杆监测中的广泛应用，锚杆监测正在朝着自动化、全天候、实时动态的方向发展．这不仅大大地促进了预测技术的发展，也使锚杆支护设计过程更加合理． 3.2进一步完善锚杆支护理论和技术

现有锚杆支护理论存在一定的局限性, 难以满足复杂条件下, 尤其是全煤及软岩条件下巷道围岩支护设计的要求。现有的悬吊、组合梁、加固拱等理论, 也均是针对一般巷道提出的; 而对于回采巷道, 仍沿袭传统的锚杆支护设计方法 , 缺乏合理性和可靠性。传统的理论在研究上经常会出现计算繁杂、定量描述不够准确等问题。因此，在锚杆支护的研究中，将各种数值分析软件（如FLAC2D/3D、MIDAS/GTS等会），各种不确定性理论（如概率论、模糊数学、灰色理论、神经网络理论、遗传算法、突变理论、混沌理论、粗糙集等）及各种力学理论（如塑性力学、断裂力学等）引入其中，以使计算更加精确，评价更加合理，理论假设更符合实际． 3.3锚杆支护监测技术及设计方法的研究

新的巷道支护监测技术, 力争在不破坏围岩及支护结构的前提下, 能够实现对围岩支护结构的应力、变形、离层以及破坏状态等信息的快速量测, 为及时修正支护设计提供可靠依据 , 为准确揭示锚杆的作用机理、把握锚杆的作用创造条件 , 建立完善的锚杆支护设计体系。 3.4发展组合锚杆支护技术

实践证明 , 对于岩体较破碎巷道或煤层巷 , 单纯的锚杆支护不能满足支护要求 , 需根据不同的地质条 , 采用适当的锚棚联合支护、锚杆金属网联合支护等等。因此 , 注重研究组合锚杆是锚杆技术发展的方向之一。

3.5支护材料标准化

对锚杆杆体、螺帽、木垫板、铁托盘、锚固剂等严格按照质量标准和检验标准进行检查, 不合格产品严禁入井 , 确保锚杆支护发挥最大作用。锚杆支护能主动地加固围岩, 最大限度地保持围岩的完整性、稳定性 , 控制围岩变形、位移和裂隙的发展, 充分发挥围岩自身的支承作用, 变被动支护为主动支护, 有效地改善矿井的支护状况, 具有施工方便、效率高, 有利于加快施工进度 , 且施工成本低、支护效果好, 已经成为当今巷道支护改革的主要趋势。 4结束语

明确锚杆支护技术与设计方法的发展方向及工作重点, 对推动我国煤矿锚杆支护技术的发展与锚杆支护形式的普及, 提高施工速度, 发展高产高效矿井, 降低成本, 促进质量效益的提高和煤炭经济增长方式的转变, 有着深刻的现实意义。 参考文献：

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