论文(锚杆支护)
国家职业资格鉴定
掘砌工论文
（国家职业资格一级）
论文题目：推广锚杆支护促进安全生产
姓名：周满凤
身份证号：320621************
准考证号：
所在省市：江苏徐州
所在单位：徐矿集团三河尖煤矿
推广锚杆支护促进安全生产
周满凤
徐矿集团三河尖矿
摘要：本文通过对锚杆支护在煤矿生产过程中巷道支护方面的分析与论比，得出在巷道支护方面的发展方向和改进的措施，具有很强的指导意义。
搞好煤矿安全生产是保护国家财产和人民群众生命安全的一件大事，他关系到国民经济的发展和社会的稳定，随着我国社会主义市场经济体制的发展，煤炭工业面临着良好的发展机遇，煤炭企业正在向高产、低耗、安全和集约化生产发展。但是煤炭企业安全生产形式仍较为严峻，一方面，煤矿开采水平正在不断加深生产条件复杂化；另一方面，一些煤炭企业仍然存在着盲目追求最大经济效益，不重视安全生产的行为，因此必须加强对煤矿企业安全文化的监察，通过培训学习，全面提高煤矿企业从业人员的安全素质是非常必要的。
一、推进锚杆支护是我矿掘进队伍的必经之路
为了保持巷道的稳定性，防止围岩垮落或过大变形，巷道掘进后一般都要进行支护。过去大多是架设棚式支架与砌筑石材整体式支架来维护巷道，现在锚杆支护在矿山得到了较广泛的使用，这是支护技术的一次重大革新与进步。
二、锚杆支护作用原理
1 悬吊作用
悬吊作用是指用锚杆将软弱的直接顶吊挂于其上的坚固老顶上，或者是用锚杆将因巷道开挖而引起松动的岩块连结在松动区外的完整坚固岩体上，使松动岩块不致冒落。
2 组合梁作用
组合梁作用是指将层状岩体各层间用锚杆连结并紧固，锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，提高了岩层的整体抗弯能力。在相同载荷作用下，组合后的组合梁比未组合的板梁的挠度和内应力都大为减少。
3 挤压加固拱作用
通过光弹性试验可以论证锚杆的挤压加固作用。在弹性体上安装具有预应力的锚杆，在弹性体内便形成以锚头和紧固端为顶点的锥形
体压缩区，因此，如若将锚杆沿拱形巷道周边按一定间距径向排列，在预应力作用下，每根锚杆周围形成的锥形体压缩区彼此重叠联结，便在围岩中形成一个厚度均匀的连续压缩带，它不仅能保持自身的稳定，而且能承受地压，阻止上部围岩的松动和变形，这就是挤压加固拱。显然，对锚杆施加预张拉力是形成加固拱的前提。锚杆预应力的作用，一方面在锥形体压缩区内产生压应力，增加节理裂隙面或岩块间的摩阻力，防止岩块的转动和滑移，这意味着增大了岩体的粘结力，提高了破碎岩体的强度；另一方面，锚杆通过锚头和垫板对围岩产生压应力，改善了围岩的应力状态，使压缩带内的岩石处于三向受力状态，从而使岩体强度得到提高，这就是挤压加固拱力学特征。
上述几种锚杆支护作用并非是孤立存在的，实际上是相互补充的综合作用，只不过在不同的地质条件下某种支护作用占主导作用而已。
三、锚杆支护的类型
锚杆支护的类型很多，按锚杆材料分类，有木锚杆、竹锚杆、金属锚杆、树脂锚杆、快硬水泥锚杆。按锚杆作用方式分类，有端部锚固型锚杆、全长胶洁型锚杆、摩擦型锚杆、长锚索法。常见的两种主要锚杆支护如下：
1 顶板锚杆——超高强度螺纹钢锚杆
（1）锚杆杆体：锚杆杆体采用φ22mm无纵筋左旋螺纹钢杆体，材质为20MnSi经中频调质处理，其强度提高到：屈服强度平均610MPa，屈服载荷平均231.8kN，极限强度平均820MPa，极限载荷平均311.6kN，伸长率平均19%。
（2）锚固形式：全长锚固。
（3）锚杆托盘等附件：锚杆托盘为压制碟形托盘，其承载能力大，消耗材料少，强度与锚杆杆体相适应。为了提高锚杆的预紧力，配有减摩擦尼龙垫；为了适应锚杆安装角度和防止树脂剂外流，还附有球形垫。锚杆螺母的强度与锚杆杆体等相匹配。
2 煤帮锚杆
煤帮锚杆主要有三种：
（1）竹木锚杆：因为煤帮锚杆要承受重复拉伸，而竹木锚杆
本身强度较低，所以不宜在围岩变形较大的巷道中使用。但由于其成本低、操作方便，也常应用在压力不大的巷道两帮。
（2）金属锚杆：金属锚杆有全长树脂锚杆、端锚金属锚杆和管缝式锚杆。其中以φ22mm左螺纹钢锚杆全长锚固为普遍，配有托盘，同时采用塑料网和梯子梁护帮。
（3）化学锚杆：主要有复合玻璃钢锚杆和双楔胀壳式可回收锚杆两种。复合玻璃钢锚杆的杆体以高强度玻璃钢为原料，内端头做成左旋麻花结构，层部是把M16的圆钢螺栓高压压入玻璃钢杆体内。目前我国设计的该锚杆杆体外部最大尺寸不超过φ26mm，适用钻孔直径φ28mm~φ32mm 。双楔胀壳式可回收锚杆的杆体为普通圆钢。将高强度塑料加工成的两组楔椎体。在钻孔内部的楔椎体中锒钳上一个螺母，用以固定锚杆杆体，锚杆的锚固方式是靠两个楔椎楔紧后外壳与钻孔壁之间摩擦力来实现的。锚杆杆体与锚固端是靠螺纹连接的，所以拆卸十分方便，便于杆体回收。
四、锚杆支护的施工
1 钻锚杆眼
目前，我国大多使用掘进用的凿岩机来钻锚杆眼，劳动强度大，特别钻顶部眼时作业条件差，有时影响钻眼质量。如果采用钻装锚机组掘进巷道，钻锚杆眼则由该机组完成，可提高钻眼质量，也改善了钻顶部眼的安全及操作条件。但目前钻装锚机组尚未得到推广使用。因此，应重视研究与使用单体轻便式的钻锚杆眼的钻机。
我国在岩石巷道中多采用钢筋或钢丝绳砂浆锚杆。灌注砂浆采用砂浆锚杆注浆罐。注浆时要把注浆管插到眼底，随着砂浆的注入缓慢拔出，以保证水泥砂浆注得饱满均匀。这种设备类型较多，但都大同小异，其结构简单，现场皆可自制。
2 锚杆质量检验
锚杆质量检验包括：锚杆的材质，锚杆的安装方向、深度、排间距，螺帽的拧紧程度以及锚固力。锚杆的材质应在实验室进行检验；其他检验则应建立制度在施工过程中即时进行检查。用螺帽拧紧锚杆时，其锁紧力应达到锚固力的40~80%，在其未被混凝土覆盖前要经常检查，如有松弛现象应及时予以拧紧。锚固力需要用锚杆拉力计进
行抽查检验。
五、锚杆支护质量要求
1 一般要求
（1）锚杆的长度、间距、排距、插入方向及排列方式等必须符合作业规程施工要求。
（2）首先点好钻孔孔位，找好孔中开钻后调正方向。
（3）锚孔钻完后，要按锚杆设计和安装说明要求，及时进行锚杆安装工作。
（4）安装锚杆前，必须检查锚孔的孔位、孔深、孔径及锚杆部件等，这些都必须符合规定。
（5）锚杆的外露长度应符合设计要求：金属锚杆杆体外露长度在无托板时不大于50mm，有托板时则露出托板外部分不大于50mm。
（6）安装方向要与托板顺纹垂直。托板要与巷道围岩表面接触严实，不得在托板上垫木料、石块或多加托板。
（7）使用的树脂药卷必须符合锚杆支护设计要求。钻孔中装入双速树脂锚固剂时，必须注意孔底为快速，其余为慢速。
（8）安装中严禁撬弯锚杆杆体。
（9）要做好锚杆支护施工质量的检查和监测工作。
2 各种锚杆的安装质量要求
（1）快硬水泥锚杆要在安装前，将快硬水泥锚固剂放在清水中浸泡10s~15s，浸透药卷后，立即用炮棍将药包送入孔底，然后及时用大锤将锚杆打入孔内（注意别将螺纹打坏），用专用搅拌工具边旋转，边推进，约1min后锚杆头接近孔底时结束搅拌，经15min左右后达到终凝时再上托板，用手拧紧螺母，使托板与岩壁面紧贴，不得松动。
（2）树脂锚杆安装时，若用电钻安装要准备好接头。用锚杆杆体将药包送至孔底开始钻破药包。搅拌时间根据锚固剂型号而定。一般金属锚杆为30s，木锚杆20s。用木楔挤住杆体，待树脂固化后取下连接头。安装时要一锚到底，不能中断，然后才能取下电钻。树脂固化所需要等待的时间也因锚固剂型号不同而有差别，一般情况下树脂固化时间大约为15min。最后安装托板，并用扳手拧紧螺母固定。
注意过期的药包不能使用，同时树脂药包固化剂为有毒药物，要避免和皮肤接触，损坏的药包要及时处理，禁止接触火源。
（3）废钢丝绳锚杆安装时，要事先清除钢丝绳的油渍。砂浆配合比和水灰比要符合规定。注浆时注浆管要插至孔底100mm处，随着砂浆的均匀注入，注浆管要缓缓拔出，严禁拔管太快，造成砂浆脱节、注浆不饱满。注浆结束后应及时将注浆设备、管路清洗干净。
（4）金属倒楔式锚杆的安装，应将楔子打紧，按规定灌满砂浆，最后上紧托板，保证一定的锚固力。
（5）使用楔子式锚固安装竹、木锚杆时，要严格检查锚杆材料的质量、失效的禁止使用。在煤巷或半煤巷中使用竹、木锚杆支护，要加荆笆或金属（塑料）网和大托板，防止煤壁片帮而使锚杆失效。
（6）其他类型的锚杆，应按其锚杆设计和安装说明以及作业规程的规定执行。
实践充分说明，采用高强度锚杆支护与矿用工字钢支护相比较，在掘进与回采期间，巷道顶板下沉量降低了30%，两帮移近量降低了27%，提高了巷道的支护安全可靠性，同时简化了综采面的端头支护和超前支护工艺，提高了巷道掘进先进水平和工效，同时也能推动安全生产及质量标准化建设，并能取得明显的技术经济效益。锚杆支护是当今世界巷道支护技术的主要发展方向，它具有施工速度快，施工机械化程度高，成本低及节约材料等优点，是我矿快速、安全、经济的巷道支护方式，是掘进巷道支护的先进技术，它的推广使用将从根本上改变巷道支护状况，将有效地促进我矿安全生产及质量标准化建设稳步发展。