第三节 锚杆支护技术
第三节 锚杆支护技术
鸡西小恒山煤矿采煤工作面压力极不稳定，经常出现压力波动影响正常生产，为解决这一问题，1988年，黑龙江矿业学院刘明远、李芳成、刘成、李凤义、尹鹤峰等对采煤工作面进行了矿山压力的观察和测定，反映了连续采煤机工作面及回采巷道矿压的规律，为回采巷道锚杆支护方式的选择，提供了理论方案和实践依据，促进了回采巷道锚杆支护技术在黑龙江省4个煤炭矿区推广应用，改进了巷道支护形式，降低支护成本并取得良好支护效果。该项成果1989年获东北内蒙古煤炭联合公司科技进步奖三等奖。
双鸭山矿务局集贤煤矿16号煤层是煤炭资源的主赋存区，顶板状况破碎、岩层结构复杂、矿压周期显现频繁，采用的锚网支护解决不了经常发生冒顶、坍塌的问题，对双鸭山矿务局煤矿安全生产造成极大影响。1993年，黑龙江矿业学院刘明远、李芳成、李凤义、张东日、于竟敏等研究提出锚带支护加局部锚带网支护的组合支护方式，解决了集贤煤矿16号煤层顶板控制问题，改善了巷道围岩状况，解决了复合顶板条件下局部冒顶和坍塌的问题，创立了复合顶板采用组合支护的新方法，此方法在双鸭山矿务局得到了推广应用。1993年11月通过双鸭山矿务局组织的技术鉴定，同年获得双鸭山矿务局科技进步奖一等奖。
双鸭山矿务局宝山煤矿巷道围岩松动圈测定，以前选择巷道支护方式大都靠经验，缺乏科学论证依据，所以造成支护效果的不佳，甚至失效。1993年，黑龙江矿业学院刘明远、李芳成、陶连金、李凤义、张东日等在双鸭山矿务局宝山煤矿，对井下各类岩石巷道、煤层巷道进行了围岩松动圈测试，获得了巷道在不同围岩受力条件下，围岩松动范围的实测资料，根据实测资料为其选择了合理支护方式，并取得了非常理想的围岩支护效果。该项目开创了黑龙江省煤矿巷道围岩状况测试研究决定支护效果的先例，对提高煤矿巷道围岩控制水平起到较大推进作用，1994年获得双鸭山矿务局科技进步奖一等奖。
双鸭山矿务局七星煤矿深部地压规律测定，双鸭山矿务局七星煤矿，由于矿井开采逐年加深，地压冲击和显现频繁，极大影响了煤矿安全生产，1993年黑龙江矿业学院刘明远、李芳成、李凤义、张东日、秦宪礼等在双鸭山矿务局七星煤矿开展深部地压显现规律的研究，总结了深部地压显现特征和规律以及临近深度等指标，提出了深部地压防治的基本原则和治理措施。通过对七星矿的地压规律的测定，掌握了方法积累了经验，同时对鸡西、鹤岗等老煤矿存在的此类问题进行了治理和解决，该项目获得双鸭山矿务局科技进步奖二等奖。
1995年，黑龙江矿业学院李芳成、李凤义、张东日、陶连金等对七台河矿务局新建煤矿回采巷道支护存在的问题进行了研究，提出了治理方案和措施，通过实际矿压观测，在新建矿回采巷道中采用锚杆支护，以较低的成本获得了良好的支护收益。并在七台河矿务局所属各矿中得到了推广和应用。1996年通过了七台河矿务局组织的项目验收。
1999年，为了解决鸡西矿务局杏花矿支护存在的问题，黑龙江矿业院尹鹤峰、王宏、于竟敏与杏花煤矿王泉荣、邹向炜、范新坤研制采用新型配方的ＲＳ混合锚杆。该锚杆由杆体和锚固剂两部分组成，杆体结构简单，煤矿可以自行加工，锚固剂采用科学配方质量控制方便。该项目于2000年3月通过省科委组织的鉴定，并在鸡西矿务局的城子河煤矿、东海煤矿、滴道煤矿、正阳煤矿得到了应用。建立了RS锚杆的设计、使用、质量管理等成套技术，随后该技术推广到鸡西矿务局全局以及黑龙江省地方煤炭局。通过几年的推广应用，资金节约达5亿元，2001年获得黑龙江省科技进步奖三等奖。
鹤岗矿务局2000年以后开始逐渐在全局推广使用钢锚杆。2001年，鹤岗矿务局开始引进预应力锚索，以解决地压大及破碎岩体使用铁棚支护问题。锚索用的锚绞线直径15.2毫米，破断力为26吨，属高强度钢绞线。锚固药卷直径23毫米，长度有600毫米和450毫米两种；锚索与金属网、钢带、钢筋配合使用。
自2002年始，鸡西矿业集团公司进行支护改革，广泛推广应用高强预应力锚杆支护技术和钢带、锚网、锚索联合支护技术，提高了巷掘进单进，巷道稳定性和安全可靠性，大幅度降低巷修率和二次支护费用，形成了以钻、装、锚连续一体化的施工技术，螺纹钢系列锚杆及钢带、锚网、锚索等性能优越、质量可靠的配套支护材料自制加工技术，锚杆、钢带、锚网索等各种联合支护方式在不同类型围岩复杂条件巷道的应用技术组成的锚杆支护工艺技术体系，达到国内先进水平。高强预应力锚杆支护技术2005年获黑龙江省科技进步奖三等奖。
煤层巷道薄层体及散体围岩锚杆支护技术，是现场急需解决的问题。2002年，黑龙江科技学院李凤义、张国华与辽宁工程技术大学梁冰等在黑龙江省双鸭山矿区、七台河矿区和辽宁省铁法矿区的典型煤层巷道薄层体及散体围岩（煤）控制开展了持续研究，首次针对煤层巷道2种类型围岩系统，提出了矿压显现及其控制方法。该项成果为煤矿解决煤层巷道复杂围岩控制问题提供了技术指导和应用范例，在黑龙江省双鸭山矿区、七台河矿区和辽宁省铁法矿区得到推广应用，2004年12月通过国家煤矿安全生产监督管理总局组织的项目鉴定，2005年获得中国煤炭工业协会科技进步奖三等奖。
双鸭山东荣二矿17号煤层是主采煤层，自该煤层开始采掘工作以来，由于回采巷道围岩破坏、收敛严重，使初期开采的综采工作面难以正常生产，月产始终在几千吨徘徊。2002年2月，黑龙江科技学院资源与环境工程学院李凤义、张国华、秦宪礼、兰永伟与东荣二矿孙久政等在分析了围岩破坏规律基础上，研究出煤层巷道超薄特殊复合顶板控制技术，采取小进尺、迎头锚喷、二次预紧等、跟班技术指导和施工质量监督等技术方法和管理措施，解决了该矿17号煤层回采巷道支护问题，保障了主力煤层工作面高产高效生产，当年施工回采巷道并进行了回采作业，综采面连续月产超10万吨。2002年12月通过双鸭山市科委组织的项目鉴定，同年获得双鸭山市科技进步奖一等奖。
2004年以后，鹤岗矿业集团公司制定了回采巷道推广锚杆支护暂行办法及煤巷锚杆支护暂行规定，同时对各矿采用锚杆支护进行补贴，煤巷锚杆支护在集团公司全面推广，并一律采用钢锚杆、树脂药卷端头锚固。其主要技术措施：锚杆支护设计，采用工程类比法；提高锚杆支护参数，煤巷锚杆采用树脂锚固剂，锚杆为直径20毫米左旋无纵筋螺纹钢，煤帮为16毫米左旋无筋螺纹钢，采用端头锚固；改善、提高煤巷支护的整体性；完善锚杆支护监测技术；采用先进的锚杆机具，自2004年开始使用MQT－100、MQT—120型锚杆钻机，煤巷锚杆支护进尺从2004年的23 395米提高到2005年的39 336米。
2004年，黑龙江科技学院孙广义、张国华、于竟敏、张继忠对鸡西杏花煤矿沿空留巷出现的顶板破碎、底臌的围岩控制进行了分析研究，采取前期切顶措施，保证支护具有较高的初撑力和较大的支护刚度；后期合理运用支架一围岩相互作用关系，加固顶板，提高其抗弯能力，尽可能保证顶板在硬帮边界少破坏而处于固支状态；减小巷道顶板旋转角度，增加离层带岩层的下沉角度，使离层带下位岩层冒落高度加大，在边界处能够充满更大的自由空间等措施，控制了沿空留巷的围岩支护问题，实现了减少巷道顶底板移近量60％，两帮移近量50％的目标，保证了安全生产。
鸡西矿业集团分公司东海煤矿二水平、下山32、35层、第五采区，开采深度已经达到1 160米，属于典型的深部开采矿井。由于深部开采严重造成巷道围岩应力分布不均，围岩松动变形，给巷道支护带来了困难，如不解决很可能造成停产。2005年，黑龙江科技学院孙广义、李凤义和东海煤矿陈刚、兰永伟、李兴伟对35号层四段下山巷道支护方案进行了研究，掌握了第五采区深部下山巷道，在不同支护条件下的围岩应力分布状态。理论分析得出了不同支护方式，改变了巷道围岩不同的应力分布状态，应力分布越均匀对围岩控制越有利的结论。采用锚索＋锚杆的支护形式，巷道变形得到有效控制，为深部开采创造了条件，并研究出深部巷道围岩非线性大变形机理及其控制技术。经过实践，试验巷道承受了3个回采工作面的动压冲击载荷，巷道没有发生松动变形，实现了巷道维修量降低70％、节约成本20％的目标，为企业创经济效益数千万元。
