摘要：本文主要论证锚喷支护在不稳定岩石中支护的优越性。主要通过分析不同岩层的巷道围岩松动圈的理论，根据锚喷支护在不同岩层中的支护机理，详细论证了锚喷支护在不稳定岩层中的支护机理，并总结出了锚喷支护方式在李堂煤矿不稳定岩层中应用所取得的效果和结论。
关键词：锚喷支护；围岩松动圈； 碎胀力； 支护机理； 收敛变形
Abstract: this paper mainly demonstrates in unstable rockbolt rock supporting superiority. Through the analysis of the main different rock surrounding rock loose circle theory, according to the different rock in rockbolt support mechanism, detailed rockbolt demonstrates in unstable rock in supporting mechanism, and summed up the way LiTang bolt-shotcrete support in coal mine is not stable rock formation in application the achieved result and conclusion.
Keywords: bolt-shotcrete support; Loose circle surrounding rock; The hulking force; Support mechanism; Convergence deformation
中图分类号： U455.7+1文献标识码：A 文章编号：
锚喷支护作为一种新的支护方式，以其生产效率高，安全可靠，成本低，综合效益好和便于机械化作业而广泛被应用在煤矿以及其他采掘行业。但由于受传统支护理论的约束和对锚喷支护机理认识的局限，人们对锚喷支护在不稳定岩层中的应用尚持怀疑态度，锚喷支护是否在不稳定岩层中也能有效地支护围岩呢？下面本人就巷道围岩松动圈支护理论结合现场实际，对锚喷支护在不稳定岩层中的支护机理进行分析和论证。
1巷道围岩松动圈
对巷道围岩松动圈支护理论认为，巷道支护的难易，不是取决于围岩强度，而是取决于相互关系，巷道开挖后，主要从围岩的应力分布和围岩的岩体力学性质着手，若围岩应力小于岩体的强度，围岩只产生弹性和塑性变形，不产生破裂，围岩破裂的范围就称巷道围岩松动圈，围岩松动圈是围岩强度、地应力等多种因素的综合指标，它不仅综合地反映岩体强度、原岩应力、巷道断面、掘进方式等因素对围岩稳定的影响，而且能定量的反映围岩支护的难易程度。
2锚喷支护在不同岩层中支护机理
根据巷道围岩松动圈的大小，结合锚喷支护可将围岩分为三类，以确定锚喷支护在不同岩层中的支护机理，当围岩松动圈为0~400 mm时（称小松动圈）为稳定岩层，由于破张力造成的围岩收敛变形较小，一般只喷混凝土就可有效地进行支护，当围岩松动圈为400~500mm时（称中松动圈）为中等稳定岩层，这类围岩圈发展过程中将产生明显的收敛变形，如没有锚杆进行支护，喷层将产生破坏，甚至局部脱落现象，此时锚杆作主体支护，喷层作为局部支护（锚杆间的支护）和防止风化作用，若采用悬吊理论进行锚杆参数设计，可以获得最佳支护参数，当围岩松动圈大于1500mm时（称大松动圈）为不稳定岩层，这类围岩矿压显现明显，围岩松动圈发展过程中很强的破张力。在这种条件下，用组合拱理论进行锚杆支护参数设计，能够获得最佳支护参数，一般所选用的锚杆长度小于松动圈，锚杆能够将破坏了的围岩重新组合拱，使围岩进入支护状态，此时，围岩松动圈既是锚喷支护的维护对象，又可以通过锚杆使其成为支护结构的构件之一，而锚杆作为支护结构的主体，构件被及时安装在围岩内部，随着围岩松动圈的发展形成锚杆与围岩相互作用，相互挤压，相互锁合而形成具有教高强度的加固承载拱。
3锚喷支护在不稳定岩层中的应用
传统支护理论仅将冒落拱内围岩作为支护的对象，所以发现锚喷支护的喷层有破裂，破坏时，就认为是锚喷支护失败了，以为支护不能承受冒落拱内岩石的重量，且会随着时间的推移，支护被破坏的程度也会继续增大，因而对锚喷支护在不稳定岩层中的应用加以否定，而巷道围岩松动圈支护理论则认为支护对象不仅是松动圈的围岩，更重要的是围岩松动圈发展过程中的碎胀力，而这个远远大于松动圈内的重量，也就是说，围岩松动圈产生的变形才是破坏支护的真正的因素，据资料和现场观察，围岩作用在支架上的力，其最大值是在围岩松动圈发展过程中，得其稳定后作用力反而减少，由此可见，锚喷支护可能承受不了强大的碎胀力，但能承受围岩松动圈稳后以破碎的松动圈内的围岩的重量，这一点就是传统的支护理论时支护对象认识有误的地方。
在断层或不稳定岩层中采用锚喷支护时，过一段时间一般都会出现混凝土喷层斑裂脱落，人们往往以此为依据认为锚喷支护已失败，而这一点也充分说明了从在原岩体中开掘巷道到围岩应力稳定下来形成松动圈，有一个发展过程（其碎胀 力与松动圈大小成正比）即围岩松动圈发展期，且不同的软岩有不同的发展期（一般在40~50天）掌握围岩松动圈发展期这一参数，就能适时的进行二次支护，这对锚喷支护能否成功是十分重要的。
在不稳定岩层中，巷道的收敛变形一般十分明显，因此，混凝土喷层较难适应，需采用柔性喷层或加金属网来加强锚杆及锚索间维护能力，徐州李堂矿业有限公司在掘进运输巷施工中，曾有两条巷道穿过宽度近20米的同一条断层破碎带，当时，运输巷（断面12平方米）首先揭露此断层，原设计采用工字钢棚喷浆支护，但巷道施工30天后，断层段混凝土喷层先后出现斑裂，脱落巷道变形，导致巷道维修量大，原设计方式失败，最后重新支护，造成很大的人力物力的浪费，通过这次教训，本矿井在掘回风巷时根据围岩松动圈支护理论（断面12平方米）进行分析论证，对原设计重新修改，进行锚杆参数设计，[锚杆长度L=N（1.4+W/10）其中W为巷道跨度N为岩石稳定影响系数、N取1.4、另外锚杆间距D≤0.5L]，确定锚杆长度为2.2米，锚杆间、排距0.8米，拱部锚杆加锚索配金属网（边长1000×1000mm方格50×50mm的钢筋偏焊的网）巷道掘进时，必须采用光面爆破，一次成型，然后立即初喷10~20mm厚的混凝土封闭围岩，而后快速打眼，挂网安打锚杆补锚索长6米，再喷50mm厚的混凝土，待施工约50天左右，断层带混凝土局部出现破裂，然后，根据现场补打锚杆及锚索，将混凝土喷到设计厚度（100mm）整个支护过程既告完成，经过几年的使用，证明这种支护方法是正确地，是有效地支护围岩的同运输巷过断层段支护相比，由于支护形式的改变，施工方法简化，施工速度快，安全可靠，巷道成本紧是运输巷的一半，经济效益十分可观。
4结论
（1）巷道围岩松动圈内的岩石已破碎，通过锚杆配合锚索的加固相互挤压、相互锁合、相互作用而形成具有较高强度的加固承载拱，此承载拱能够有效完成支护围岩。
（2）只要在施工现场把好光面爆破成型、初喷、锚杆及锚索安装、以及把好混凝土喷射质量关，并掌握住围岩松动圈发展期适时地进行二次支护。
（3）由于支护形式改变，加快了施工速度，确保安全，是一种快速、高效、优质、经济的支护方式，提高井巷工程质量，减少巷道，维修量，值得大力推广。
作者简介：李国强（1965-），男，山东枣庄人，1987年毕业于山东矿院采矿专业，本科，工程师，现任徐州李堂矿业有限公司总工程师。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。