锚杆支护作为一种主动支护形式，能及时加固围岩，提高围岩强度及其承载能力，支护效果好，支护成本低，有利于工作面端头维修，便于实现矿井高产高效。随着煤巷锚杆支护技术日趋成熟，从锚杆设计，支护材料到施工工艺、安全监测等方面，己形成了适合我矿特点的煤巷锚杆支护成套技术，其应用范围也从Ⅰ～Ⅲ类煤巷，逐渐发展到Ⅳ～Ⅴ类煤巷，为大面积推广应用锚杆支护，尤其在全煤巷道中试验锚杆支护创造了有利条件。

一、煤巷道围岩变形破坏特点

在回采巷道矿压与支护方面提出了一种新理论，即最大水平主应力理论。这一理论认为，围岩层状特征比较突出的回采巷道开挖后引起应力重新分布时，垂直应力向两帮转移，水平应力向顶底板转移，从而引起集中应力，垂直应力的影响主要显现于两帮，导致两帮煤体破坏；而水平应力的影响则主要显现于顶、底板岩层，引起顶板离层或底板鼓起。

二、巷道围岩应力集中效应

巷道开挖，引起应力集中，使煤层受到附加集中应力的作用，由于煤层松散破碎，抵抗水平应力的能力极低，顶煤中会产生大范围的塑性区。离散元数值模拟计算结果表明，巷道开挖后巷道顶煤基本卸载，形成近似矩形的卸载松动区，顶煤破坏区达到岩石顶板，煤顶下沉量达242mm，而巷道两帮煤体虽然出现了大片塑性区，深度达4m，但并未产生松动破坏，煤体仍保持较高的残余强度，其位移量也较小，仅为55.3mm。厚煤层中巷道开挖后，使煤层抵抗水平应力的截面大为减少，巷道周围煤体抵抗水平应力的能力随之明显降低，煤体极易沿水平层理面向巷道空间挤入，致使巷道顶板的煤体受水平应力作用而产生严重破坏。甚至导致顶板煤层冒落。

三、全煤巷道锚杆支护机理分析

目前锚杆支护有三种理论：悬吊理论、组合梁和加固成型拱理论。但对于顶板为煤层的全煤巷道而言，这些理论仍无法解释锚杆支护对全煤巷道的作用机理。随着我矿锚杆支护研究结果表明，锚杆支护对于提高围岩（特别是松散围岩）自身的最大承载能力没有明显效果，但当围岩产生塑性破坏后，对提高围岩的残余强度及承载能力有显著效果；锚杆与其锚固范围内的煤体构成一种组合型锚固支护体，在锚杆的约束与抗剪作用下，使塑性破坏后易于松动的煤体或煤顶形成具有一定承载能力，并可适应围岩变形的平衡拱，从而提高了煤体的整体性，防止顶煤松散冒落，锚固平衡拱内存在着关键承载环，对巷道顶板可起到有效的支承作用。全煤巷道的关键技术主要是治顶，只要维持顶煤的稳定，就能保证巷道围岩的基本稳定。而全长锚固锚杆的作用就是通过对其锚固长度范围内的煤体提供轴向和横向约束，可有效地阻止煤块体之间的相互错动，防止锚固体的松散变形，保持锚固体的整体性，从而提高顶煤的承载能力和稳定性。

四、锚杆的两种约束效应

巷道顶板为层状岩层或松散煤体时，需采取组合锚杆支护方式，用金属网及W型钢带把锚杆联结起来，从而对顶煤起到整体加固作用。此外，由于顶煤与岩层界面上容易产生离层现象，导致顶煤下沉，当锚固体不能承受顶板压力时，甚至会造成顶板冒落。在这种条件下，最有效的方法就是采用锚索进行补强加固。锚索的锚固深度大，承载能力高，并可施加100kN以上的预紧力，因此可以有效地增加关键承载环的厚度，起到防止顶煤破坏冒落的作用。（见图）

五、试验方案

根据我矿试验顶板岩层条件，确定采用组合锚杆支护，即全长树脂锚固的高强度螺纹钢锚杆＋金属网＋W型钢带＋树脂锚固小孔径预应力锚索。高强锚杆以加固作用为主，使其锚固范围内的顶煤形成“锚固平衡拱”；锚索以悬吊作用为主，把潜在冒落范围内的顶煤悬吊在上部比较稳定的顶板岩层上，加大“锚固平衡拱”厚度，阻止顶煤下沉及冒落。煤帮锚杆采用18mm金属锚杆。

六、试验结果

我矿全煤巷道组合锚杆支护试验取得了成功，锚杆支护效果显著，顶帮煤体的整体性和稳定性较好，顶煤平均下沉量度为152.5mm，两帮相对移近量平均179.5mm，巷道断面平均收缩率仅为12.8%。而同类条件下采用矿工梯形支架支护时顶板下沉量可达450mm，是试验巷道顶板下沉量的3倍，支架损坏也比较严重，冒顶事故时有发生，需要经常翻修，浪费了大量的人力物力，并且给综采工作面上下端头维护带来严重困难。采用组合锚杆支护全煤巷道，有效地控制了巷道围岩的变形与破坏，一般情况下煤巷围岩变形量不大，充分发挥了组合锚杆加固煤岩体的有效作用，保持了巷道围岩的整体性和稳定性，保证了巷道在整个服务期间内不进行任何维修，同时减化了综采工作面端头拆棚、替棚维护的工序，改善了工人的劳动作业环境，为综采实现稳产、高产创造了有利条件。

七、结论

（1）通过矿压显现，组合锚杆在松散巷道中才能保证经受回采动压影响时能始终保持锚杆不受破坏。

（2）全煤巷道组合锚杆支护技术对于顶、帮煤体支护效果好，形成锚固平衡拱，有效地保持了其完整性和稳定性，巷道断面平均收缩率仅为12.8%，巷道在整个服务期限内不需维修，简化了综采面端头的维护工序，确保了综采面稳产高产及安全生产。

（3）、全煤巷道采用组合锚杆支护技术，不但具有显著的技术成果，而且具有明显的经济效益，通过与工字钢梯形支护费用比较，采用组合锚杆支护成本下降了20%。

说明：巷道顶板采用树脂锚杆、锚索、金属网及“W”型钢带作永久支护。锚杆布6排，间距0.8m，排距0.7m，锚杆长2.3m，顶板两边锚杆距帮0.35m，并对顶板成75⁰夹角，用水泥托板，标准螺母将网紧固在顶板上。锚索布3排，排距1.3m，间距1.6m,锚索长4m，巷中心布一排，两边锚索距帮0.8m，“W”型钢带将网紧固在顶板上，钢带长3m。