探究矿建工程巷道掘进锚杆支护设计

李 敏

（山西西山金信建筑有限公司， 山西 太原 030200）

0 引言

在矿建工程施工中，巷道掘进锚杆支护技术的有效应用可以强化巷道围岩稳定性，避免出现坍塌等安全事故。与此同时，大量工程实践表明，巷道掘进锚杆支护设计具有良好的经济性，有助于企业降低施工成本，实现效益最大化。因此，出于对成本管理、安全管理以及进度管理的多重考虑，矿建工程施工单位，必须在日常作业中有效运用并合理优化巷道掘进锚杆支护设计，从而整体推动我国矿业行业的发展。

1 锚杆支护技术简介

在矿建工程巷道掘进施工中，锚杆支护不仅主要用于加固围岩，同时还起到减跨作用、挤压加固拱作用、组合梁作用和悬吊作用。其中，通过加固围岩，离巷道较近的岩石会受到二向受力，深入的岩石会受到三向受力；减跨作用是指借助锚杆减少对力拱的高度和跨度；挤压加固则是借助锚杆连接巷道周围岩体，使其形成一个可以有效承接拱形压缩带的承载结构；组合梁支护主要用于提升梁板的抗弯强度；悬吊作用则是运用锚杆支撑围岩和软岩质量，避免其发生坠落，使巷道保持稳定。整体来说，锚杆支护技术的基本原理是通过提升岩层的抗剪强度而达到稳定巷道的目的。

2 矿建工程巷道掘进锚杆支护技术的特点

2.1 机械化程度高

在传统煤炭开采模式中，有关部门及施工人员往往会采用棚式支护方法开展巷道掘进施工，这种技术操作便捷，但却不符合当前矿业行业的发展趋势。因此，随着机械化作业发展成为行业热点，锚杆支护技术逐渐步入公众视野。通过运用锚杆支护技术，不仅可以在一定程度上节省人工成本，提升作业效率，同时可以增强施工人员安全保障，这正是机械化作业为创建工程发展所带来的重要变革[1-2]。

2.2 施工成本低

矿建工程巷道施工周期普遍较长，这意味着企业必须投入大量的人力、物力以及财力成本，成本控制难度系数较大。但是，随着锚杆技术在航道施工中的应用愈发普及，技术人员完全可以通过分析复杂巷道顶岩应力场制定支护方案，以锚杆施工技术为重要动力，提升工程建设效率，保证施工有序开展，减少不必要的成本支出。

2.3 支护强度高

锚杆支护技术是公认的安全系数较高的巷道施工技术之一。在具体实践应用中，技术人员可以借助锚杆支护技术加固巷道内壁岩石，避免出现塌方的事故。而且，经施工处理后，巷道的坚固性将会得到整体提升，也在一定程度为后期的施工作业筑牢了安全防线。

3 矿建工程巷道掘进

3.1 巷内支护

3.1.1 基本支护

在矿建工程巷道施工准备阶段，设计人员需要以巷道掘进锚杆支护技术为着手点，制定健全的新支护方案，并从以下几方面分析巷内基本支护情况：其一，明确支护形式。在支护施工中，出于安全和效率的双重考虑，施工人员必须注意控制围岩、支护局部结构收敛变形比，确保其符合工程设计标准，同时采取有效手段增加预应力和强力锚杆，避免巷道围岩出现局部变形。其二，科学选择材料。围岩结构变形可能受到多种因素共同作用，一次加固并不能高枕无忧。大量实践表明，在进行加固后，围岩依旧可能发生整体沉降现象，其根本原因在于支护高度不够、受力不均匀。针对这一现象，施工人员应优先选择柔韧性、延展性良好的支护材料，通过材料在主体锚杆和锚索之间发挥辅助作用，避免围岩沉降。其三，确定支护参数。在巷道施工中，相关人员可借助数字模拟技术对锚索和锚杆支护的参数进行分析和确定。通常情况下，直径22 mm、长度2.5 m 左右的树脂材料锚杆就可完成一次性加长。巷内支护示意图，如图1 所示。

图1 巷内支护示意图（单位：mm）

3.1.2 加强支护

加强支护结构是保障校内顶层和周边围岩稳定性的重要举措。在加强支护过程中，受掘进作业区域范围内占地基上压力以及巷道两侧填充物强度的影响，正常掘进作业可能受阻。为攻克这一难题，矿建工程施工人员可以重点加固巷道顶板加强支护，先解决顶层沉降问题，再克服顶板岩层离层现象，使顶板结构保持完整，发挥良好的支撑作用。除此以外，结合矿建工程项目的具体要求，设计人员以及施工人员也可以尝试运用专业的加强型支护液压支架，实现推拉自由移动[3-4]。

3.2 巷旁支护

巷旁支护是现阶段矿建工程巷道掘进作业的常见形式，同时也是一类比较具有代表性的锚杆支护技术。其中，应用最为广泛的当属充填式巷道支护，这一支护方式侧重解决因基层屋盖和岩层旋转下沉而引起的变形问题，同时可以拓宽巷道内部空间，稳定性和实用性均有所保障。

3.2.1 锚索施工

结合现阶段巷旁支护作业形式的应用经验来看，只有严格遵循施工规范，合理运用锚索、锚杆等材料，才能使得充填式巷子旁锚索支护技术效果得到充分彰显。具体来说，锚索施工中应注意如下要点：首先，为避免因出现松软饱水、破碎的岩层而引发坍塌缩孔事故，在锚索施工中不宜使用钻孔机钻孔，而可以尝试运用跟管钻进技术，并对巷道岩层的分布情况展开分析，合理控制钻孔的速度，通过技术控制避免出现钻孔扭曲的现象，实现顺利下锚。其次，选择合适的锚具，并通过涂抹黄油，防止钢绞线腐蚀[5-6]。

3.2.2 锚孔注浆

在将锚索束正确放入并且检查无误后，需要及时进行注浆作业，并且需要使用孔底注浆法对作业部位进行水泥砂浆灌注，在灌注作业过程中需要注意将压力控制在0.6～0.8 MPa 之间，以保证灌注作业的连续性，严禁在注浆期间中途停止，保证结构内部密实饱满，不存在空气或缝隙，需要注意的是在完成初次注浆工作后，混凝土在接下来的24 h 内会逐渐发生不同程度的收缩现象，在发生收缩后应当及时进行补浆。除此之外，注浆作业所使用的水泥砂浆应当避免长期保存，配完即用，并且在灌注过程中注意搅拌，保证成分均匀。在完成灌注作业后，为避免相关设备损坏或堵塞，应当对其进行充分的清理保养。最后，进行锚索张拉的条件是锚孔内水泥砂浆强度达到设计强度的80%[7]。

3.2.3 预应力张拉

相关研究结果表明，为保证施工项目最终符合施工要求，应采用分级法进行预应力张拉与锁定，并且在设计张拉完成7～10 d 后还需要依据施工现场的实际形况开展相应的补偿张拉，在完成后进行锁定。在大多数工程项目中在锚索完成安装与张拉后，其受力情况不会产生较大变化，且在距离掘进面21 m 左右时，锚索的受力情况应当保持稳定。同时必须要沿着巷道长度5 cm 来确定煤壁的位置，巷道的挖掘与拓宽工作要在前者向下3 cm 的范围内进行，以确保对锚杆的支护作用。

3 结语

锚杆支护技术在矿建工程巷道掘进中的应用可以提升向到围岩的稳定性，对施工质量控制、进度控制以及成本控制具有重要现实意义。因此，在技术应用环节，相关部门及人员应遵循技术原理，把握技术要点，科学设计锚杆支护技术应用方案，从而提升工程建设效果。