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摘要：目前锚杆支护技术尚存在一些不足，通过改进支护设计和加强施工中的质量控制，可以克服上述不足。文章正是对锚杆支护的设计和施工管理进行了探讨。
关键词：锚杆支护；设计；施工管理
中图分类号：U455.7+1文献标识码： A 文章编号：
锚杆支护技术的出现，是采矿发展史上一大技术突破，该技术支护效果好，成本低，已经得到广泛应用。但目前锚杆支护技术在实施过程中还有一些不合理的地方，一方面，有的锚杆支护过程中设计的参数不合理，造成支护过剩，浪费材料，增加成本；另一方面，在支护施工过程中常常出现施工质量不达标，造成支护不足，以致于发生安全事故。下面就锚杆支护的设计和施工管理进行一些简单地探讨。
1 常见的锚杆支护问题
常见的锚喷支护施工质量问题随着锚喷技术的广泛应用,锚喷支护的巷道也存在众多的质量问题。常见的锚杆支护问题表现在:设计参数不合理浪费材料或返修；施工质量不达标、技术措施及管理不到位,造成冒顶等生产事故等。
1.1 施工前锚杆支护整体设计过于简单化
只是进行一般性设计,即对施工区域主要部分进行了较详尽的设计、论证、检测、验收等。但没有对施工区域极少部分的复杂区域,进行详尽的施工设计、论证、检测、特殊锚杆及配件的要求等项工作,为施工质量留下隐患。大多数地段支护强度超强,造成了材料和工程的浪费,一些特殊地段,如:巷道类型(服务年限)、断层、交叉口、地应力、围岩状况、集中应力和采动应力等没有进行系统分析,这些区域恰恰是锚喷支护施工中,出现问题的主要区域,造成局部支护不足。
1.2 施工质量强度达不到标准
这样不仅浪费大量的人力、物力资源造成一定的经济损失,而且严重延缓了工程进度,影响整体布局和实施。主要表现在:施工质量不达标,技术措施及管理不到位造成冒顶等生产事故。这样不仅造成重大的经济损失,而且会造成人员伤亡,甚至对社会稳定带来不良影响。出现以上事故问题的原因概括起来表现在:施工质量不过关,在掘进巷道施工中,没有按规程标准施工,给锚杆支护质量带来极其不利的影响,同时也为支护安全留下重大隐患。如:如光爆质量不好,炮震裂隙过多,超凹度超标,巷道交叉处或开岔口没有采取特殊掘进和支护措施等。锚杆安装质量问题(锚杆间排距过大、锚杆“三径”不匹配、锚杆的预紧力不达标,安装不符合标准),锚杆质量问题(锚杆的强度不达标、配件不配套,螺母、托板等构件没有达到国家或行业标准,围岩破碎时锚固剂与围岩的黏结强度不够,锚固力小,控制变形效果差),绝大多数锚杆(锚喷)不及时造成顶板离层或风化等。
2 锚杆支护设计方法
随着矿井开采深度的增加,矿山压力不断增大,巷道围岩所受的压应力、剪应力超过围岩的强度极限,使围岩普遍处于破裂状态,巷道围岩的大量变形常常使支护难以承受。因此,巷道支护技术的中心任务是提高围岩强度和自承力、降低岩体应力集中。
2.1 巷道破坏变形的基本因素
1)矿井开采深度的加大,地压显现明显,对巷道的作用力也就越来越大。
2)巷道处在断层带、破碎、软岩等不稳定的岩层和煤层中,维护难度加大。
3)上部开采的留设的煤柱和残采煤柱,在岩(煤)层中形成了集中应力。
上述情况的存在,都不同程度地影响着巷道的支护状况。
2.2 巷道支护的基本原则
1)为了最大限度地控制变形破坏,巷道的开拓、布置则必须选在稳定和较稳定的岩层中,保证巷道不变形的首要条件是依靠围岩的自身强度。
2)巷道支护形式上,围岩不能无限地向深部扩大转移,必须具有良好的可缩性,又能有效地控制巷道围岩的松驰部分,同时防止顶板的离层,具有较强初撑(初锚)力,由被动受压变为主动支护。
3)既适应在高地压作用下的巷道围岩所产生的塑性变形,又能控制围岩松动范围的扩展,宜首先采取以高强度的锚喷(锚网)支护、高柔性或U形可缩支架的内外联合支护方式。
4)在无法躲避的极软围岩中及困难条件下的特殊工程,断面的形状,以圆形、马蹄形为主要形式,采取全断面封闭措施。
2.3 支护设计基本流程
（1）初始设计
初始设计是在对现支护方式进行调查分析后,以国内外相类似矿井锚杆支护方式及支护参数做类比,结合本矿具体条件,取长补短进行锚杆支护初步设计。
（2）进行地质力学评估
用应力解除法测出矿区地壳应力状态,并取样测定出巷道围岩物理力学性质,为锚杆支护完善设计提供依据。
（3）矿山压力与顶板离层观测
对按初步支护设计施工的巷道进行锚杆锚固力、巷道围岩表面和深部位移进行观测,在回采巷道内设置巷道顶板离层指示仪,测定锚固区内、外的顶板离层值。
（4）信息反馈和修改、完善设计
通过对巷道现场矿压观测结果进行分析,与所测出的地应力状态数据综合考虑,调整初步设计,完善最终设计。井下巷道(特别是回采巷道)突出特点就是承受采动支承压力,围岩破碎、变形量大。煤矿井下巷道锚杆支护设计,首先要对巷道所要经受来动影响过程及影响程度进行准确的评估,对巷道使用要求和设计目标要予以准确定位。
3 锚杆支护的施工管理
3.1 制约锚杆支护施工质量的问题
1)技术管理上存在缺陷,主要表现为:支护设计不合理或支护不及时,易造成顶板岩石发生滑移、松动甚至离层,不仅给锚杆安装与混凝土的喷射带来难度,而且也严重影响了支护工程的质量。片面强调支护成本,忽视技术问题,技术管理不到位、不规范、监测技术不实用、监测手段跟不上等原因。
2)施工队质量管理不到位,教育培训工作不到位,造成了人员素质整体水平偏低,不按质量标准施工,甚至对复杂的地质构造、地压、危岩活石等方面的技術处理,存在明显的缺陷；不做深入系统的检测,片面强调进尺考核,助长了部分施工单位,只重“喷浆”,轻“锚固”,致使施工质量不能满足设计要求,埋下了安全隐患。
3)监督机制难以产生强有力的制约作用使施工质量控制监测流于形式。
4)施工设备和支护材料产品质量制约施工质量。
5)技术法规不健全及检测技术相对滞后。检测与监测的难度大,不容易把握,相应的检测技术没有展开。
3.2 锚杆施工质量管理的对策
1)加强锚杆支护技术管理。
2)加强班组建设,行使质量否决权。
3)合理化工资杠杆导向,实行“按质论价、优质优价”。
4)发挥质量监督作用,完善质检队伍建设。
5)加强支护材料管理,提高装备和人员的技术水平。
6)建立质量保证期及质量保证金制度。
参考文献
[1]李通林等.矿山岩石力学[M].重庆：重庆大学出版社，1991.
[2]钱鸣高，石平五．矿山压力与岩层控制[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2003．
[3]何满潮，袁和生，靖洪文，等.中国煤矿锚杆支护理论与实践[M].北京：科学出版社，2004.
关键词：锚杆支护；设计；施工管理
中图分类号：U455.7+1文献标识码： A 文章编号：
锚杆支护技术的出现，是采矿发展史上一大技术突破，该技术支护效果好，成本低，已经得到广泛应用。但目前锚杆支护技术在实施过程中还有一些不合理的地方，一方面，有的锚杆支护过程中设计的参数不合理，造成支护过剩，浪费材料，增加成本；另一方面，在支护施工过程中常常出现施工质量不达标，造成支护不足，以致于发生安全事故。下面就锚杆支护的设计和施工管理进行一些简单地探讨。
1 常见的锚杆支护问题
常见的锚喷支护施工质量问题随着锚喷技术的广泛应用,锚喷支护的巷道也存在众多的质量问题。常见的锚杆支护问题表现在:设计参数不合理浪费材料或返修；施工质量不达标、技术措施及管理不到位,造成冒顶等生产事故等。
1.1 施工前锚杆支护整体设计过于简单化
只是进行一般性设计,即对施工区域主要部分进行了较详尽的设计、论证、检测、验收等。但没有对施工区域极少部分的复杂区域,进行详尽的施工设计、论证、检测、特殊锚杆及配件的要求等项工作,为施工质量留下隐患。大多数地段支护强度超强,造成了材料和工程的浪费,一些特殊地段,如:巷道类型(服务年限)、断层、交叉口、地应力、围岩状况、集中应力和采动应力等没有进行系统分析,这些区域恰恰是锚喷支护施工中,出现问题的主要区域,造成局部支护不足。
1.2 施工质量强度达不到标准
这样不仅浪费大量的人力、物力资源造成一定的经济损失,而且严重延缓了工程进度,影响整体布局和实施。主要表现在:施工质量不达标,技术措施及管理不到位造成冒顶等生产事故。这样不仅造成重大的经济损失,而且会造成人员伤亡,甚至对社会稳定带来不良影响。出现以上事故问题的原因概括起来表现在:施工质量不过关,在掘进巷道施工中,没有按规程标准施工,给锚杆支护质量带来极其不利的影响,同时也为支护安全留下重大隐患。如:如光爆质量不好,炮震裂隙过多,超凹度超标,巷道交叉处或开岔口没有采取特殊掘进和支护措施等。锚杆安装质量问题(锚杆间排距过大、锚杆“三径”不匹配、锚杆的预紧力不达标,安装不符合标准),锚杆质量问题(锚杆的强度不达标、配件不配套,螺母、托板等构件没有达到国家或行业标准,围岩破碎时锚固剂与围岩的黏结强度不够,锚固力小,控制变形效果差),绝大多数锚杆(锚喷)不及时造成顶板离层或风化等。
2 锚杆支护设计方法
随着矿井开采深度的增加,矿山压力不断增大,巷道围岩所受的压应力、剪应力超过围岩的强度极限,使围岩普遍处于破裂状态,巷道围岩的大量变形常常使支护难以承受。因此,巷道支护技术的中心任务是提高围岩强度和自承力、降低岩体应力集中。
2.1 巷道破坏变形的基本因素
1)矿井开采深度的加大,地压显现明显,对巷道的作用力也就越来越大。
2)巷道处在断层带、破碎、软岩等不稳定的岩层和煤层中,维护难度加大。
3)上部开采的留设的煤柱和残采煤柱,在岩(煤)层中形成了集中应力。
上述情况的存在,都不同程度地影响着巷道的支护状况。
2.2 巷道支护的基本原则
1)为了最大限度地控制变形破坏,巷道的开拓、布置则必须选在稳定和较稳定的岩层中,保证巷道不变形的首要条件是依靠围岩的自身强度。
2)巷道支护形式上,围岩不能无限地向深部扩大转移,必须具有良好的可缩性,又能有效地控制巷道围岩的松驰部分,同时防止顶板的离层,具有较强初撑(初锚)力,由被动受压变为主动支护。
3)既适应在高地压作用下的巷道围岩所产生的塑性变形,又能控制围岩松动范围的扩展,宜首先采取以高强度的锚喷(锚网)支护、高柔性或U形可缩支架的内外联合支护方式。
4)在无法躲避的极软围岩中及困难条件下的特殊工程,断面的形状,以圆形、马蹄形为主要形式,采取全断面封闭措施。
2.3 支护设计基本流程
（1）初始设计
初始设计是在对现支护方式进行调查分析后,以国内外相类似矿井锚杆支护方式及支护参数做类比,结合本矿具体条件,取长补短进行锚杆支护初步设计。
（2）进行地质力学评估
用应力解除法测出矿区地壳应力状态,并取样测定出巷道围岩物理力学性质,为锚杆支护完善设计提供依据。
（3）矿山压力与顶板离层观测
对按初步支护设计施工的巷道进行锚杆锚固力、巷道围岩表面和深部位移进行观测,在回采巷道内设置巷道顶板离层指示仪,测定锚固区内、外的顶板离层值。
（4）信息反馈和修改、完善设计
通过对巷道现场矿压观测结果进行分析,与所测出的地应力状态数据综合考虑,调整初步设计,完善最终设计。井下巷道(特别是回采巷道)突出特点就是承受采动支承压力,围岩破碎、变形量大。煤矿井下巷道锚杆支护设计,首先要对巷道所要经受来动影响过程及影响程度进行准确的评估,对巷道使用要求和设计目标要予以准确定位。
3 锚杆支护的施工管理
3.1 制约锚杆支护施工质量的问题
1)技术管理上存在缺陷,主要表现为:支护设计不合理或支护不及时,易造成顶板岩石发生滑移、松动甚至离层,不仅给锚杆安装与混凝土的喷射带来难度,而且也严重影响了支护工程的质量。片面强调支护成本,忽视技术问题,技术管理不到位、不规范、监测技术不实用、监测手段跟不上等原因。
2)施工队质量管理不到位,教育培训工作不到位,造成了人员素质整体水平偏低,不按质量标准施工,甚至对复杂的地质构造、地压、危岩活石等方面的技術处理,存在明显的缺陷；不做深入系统的检测,片面强调进尺考核,助长了部分施工单位,只重“喷浆”,轻“锚固”,致使施工质量不能满足设计要求,埋下了安全隐患。
3)监督机制难以产生强有力的制约作用使施工质量控制监测流于形式。
4)施工设备和支护材料产品质量制约施工质量。
5)技术法规不健全及检测技术相对滞后。检测与监测的难度大,不容易把握,相应的检测技术没有展开。
3.2 锚杆施工质量管理的对策
1)加强锚杆支护技术管理。
2)加强班组建设,行使质量否决权。
3)合理化工资杠杆导向,实行“按质论价、优质优价”。
4)发挥质量监督作用,完善质检队伍建设。
5)加强支护材料管理,提高装备和人员的技术水平。
6)建立质量保证期及质量保证金制度。
参考文献
[1]李通林等.矿山岩石力学[M].重庆：重庆大学出版社，1991.
[2]钱鸣高，石平五．矿山压力与岩层控制[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2003．
[3]何满潮，袁和生，靖洪文，等.中国煤矿锚杆支护理论与实践[M].北京：科学出版社，2004.