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1、锚喷支护,中国矿业大学,一锚杆的结构类型,1. 砂浆锚杆：全长锚固 钢筋砂浆锚杆、钢丝绳砂浆锚杆,杆体材料宜用20锰硅、25锰硅或5号钢筋，亦可采用3号钢筋 杆体钢筋直径一般为1422mm，锚杆的抗拉拔力不得低于50kN,2. 木锚杆 38mm，L=1.21.8m，缝长250mm，设计锚固力1020kN，不防腐1年，帮支护 竹锚杆：最经济，主要用于围岩稳定的巷道支护以及断面小或服务年限短的回采巷道两帮支护。安装在煤体中不影响爆破和采煤机割煤等。,3.管缝式锚杆： 全长锚固型,管体宜用16锰、20猛硅等低合金钢，壁厚为22.5mm锚杆外径为3842mm，开缝宽度为1318mm托板宜采用盆形，板厚
2、不应小于4mm，面积不小于120mm120mm钻孔直径应小于管缝锚杆外径2.03.0mm,因管缝式锚杆管径大于孔径，需用风钻（需装特制顶具）或其他专用机具强行将杆体挤入钻孔，依靠管体的弹性变形恢复力而与孔壁紧紧挤压，在杆体全长产生锚固力。锚固力可达5070kN。,4. 树脂锚杆： 中速25min，快速0.51min，一个药包的锚固力可达50kN以上、端头锚固，（K2350和Z2350, 长度为2.00m、20mm螺纹钢，每孔安装两个树脂药卷，成本在30元左右）。,杆体直径1824mm，锚固力不应低于5吨，托板厚度不应小于810mm，面积不应小于150150mm,2. 树脂锚固剂适应性强，不仅应
3、用于井巷支护、井筒安装、水电工程预应力锚杆加固，而且在建筑物加固，高速公路修补、隧道施工、基础生根、设备基础及构件锚固等领域有它广泛的应用之地。,5. 快硬水泥和快硬膨胀水泥锚杆,成本低，材料来源广。 快硬水泥锚杆: 端头锚固长度为400mm时，水泥卷直径37mm，长270mm，水泥装量421g；端头锚固长度为300mm时，水泥卷直径37 mm，长205 mm，水泥装量320g。水泥卷使用前需浸水23min，在钻孔中经锚杆头搅拌，12min以后锚固力开始增长，1h后锚固力可达4060kN左右。,快硬膨胀水泥锚杆: 安装时，把水泥卷的塑料外套、纱网内的圆纸筒去掉，把水泥卷串入杆体放至阻挡垫圈，再
4、将锚杆头部和水泥卷插在水中浸35s后送入钻孔中，用带挡圈的套管将水泥卷冲压密实，而后安装垫板和紧固螺母。安装1个水泥卷的锚固力达2040kN；安装2个水泥卷的锚固力达6090kN。,6. 玻璃钢锚杆,采用玻璃纤维作为增强材料，以聚脂树脂为基材，经专用拉挤机的牵引，通过预成型模在高温高压下固化成为全螺纹玻璃纤维增强塑料杆体。加上树脂锚固剂、托盘和螺母组成玻璃钢锚杆。玻璃钢杆体具有可割性，很适合于综采工作面临时支护使用，而且具有良好的防腐性能，可以部分取代钢锚杆。,当杆体直径为16mm，粘结长度分别为100mm和200mm时，拉力分别为30kN和40kN，平均扭力小于10 Nm，可满足锚杆安装的要
5、求。 这种玻璃钢锚杆杆体可切割、轻质高强、便于安装；成本低，与金属锚杆相比，成本降低40%左右，可替代现有煤帮金属锚杆、木锚杆、竹锚杆等煤帮支护。,1. 悬吊作用 将软弱直接顶、伪顶悬挂在坚硬的老顶上或稳定的完整岩体上 缺陷：只适应于顶板 如果顶板中没有坚硬稳定岩层或顶板软弱岩层较厚，围岩破碎区范围较大，无法将锚杆锚固到上面坚硬岩层或者未松动岩层时，悬吊理论就不适用。,二锚杆支护作用机理：,2. 组合梁作用： 锚杆锚固力一方面增加各岩层间的摩擦力，防止岩石沿层面滑动，避免各岩层出现离层现象；另一方面，可增加岩层间的抗剪刚度，阻止岩层间的水平错动，从而将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁紧成一个较
6、厚的岩层（组合梁）。,缺陷：在顶板较破碎、连续性受到破坏时，组合梁也就不存在了。 组合梁理论适用于层状顶板锚杆支护的设计，对于巷道的帮、底不适用。,预应力锥型压缩区连续压缩带挤压加固拱自身稳定，承受地压，阻止上部围岩的松动变形,组合拱理论在一定程度上揭示了锚杆支护的作用机理，但在分析过程中没有深入考虑围岩支护的相互作用，缺乏对被加固岩体本身力学行为的进一步分析探讨，计算也与实际情况存在一定差距，一般不能作为准确的定量设计，但可作为锚杆加固设计和施工的重要参考。,3. 挤压加固作用（组合拱理论）,三锚杆支护参数的确定 按悬吊理论：长度：L = L1 + L2 + L3 ； L2锚杆有效长度；f
7、3时 H = 或取松动圈厚度间排距： a = ，Q为设计锚固力；k为安全系数。杆体直径： 按杆体承载力与锚固力相等原则设计, 按挤压加固拱理论： , 锚杆在松散体中控制角，取为45； 支护能力估算：拉麦公式单位面积的承载强度P为式中 破裂锚固体强度，按最软围岩验算，取 =10MPa； b组合拱厚度； R巷道的半径或1/2宽度。,四、锚杆支护的施工 1. 钻眼与安装：凿岩机锚杆钻机,MQT系列气动锚杆钻机【用途】：广泛应用于顶板硬度f8的各种岩巷、煤巷，进行顶板锚护作业时钻锚杆孔和安装锚杆。 【特点】：该机体积小，重量轻，转矩大，操作简单，维修方便、集钻孔、搅拌、安装锚杆于一身。【构造】：MQT
8、系列气动锚杆钻机由三大部分组成 1.支腿；2.回转部分；3.操纵臂。,验收规范第6.4.3条 锚杆支护，应符合下列规定： 一、根据设计要求并结合现场情况，定出锚杆的孔位； 二、锚杆的孔深和孔径应与锚杆类型、长度、直径相匹配； 三、孔内的积水及岩粉应吹洗干净； 四、锚杆的杆体使用前应平直、除锈、除油； 五、锚杆尾端的托板应紧贴壁面，未接触部位必须楔紧，锚杆体露出岩面的长度不应大于喷混凝土的厚度； 六、锚杆必须做抗拔力试验。,2. 质量检查：材质、长度、直径地面检查 方向、深度、数量、间排距打眼检查 螺帽的拧紧程度、托板的楔紧程度安装 锚固力安装后,ML-20型锚杆拉力计由一空心千斤顶和一台SYB
9、-1型高压手摇油泵组成，最大拉力200kN，质量12kg。试验时，用卡具将锚杆紧固在千斤顶活塞上，摇动油泵手柄，驱使活塞对锚杆产生拉力。压力表读数乘以活塞面积即为锚杆的锚固力。锚杆的位移量可从随活塞一起移动的标尺上直接读出。,空心千斤顶,胶管接头,高压胶管,压力表,手摇油泵,标尺,ML-20型锚杆拉力机,煤矿安全规程第四十四条采用锚杆、锚喷等支护形式时，应遵守下列规定：（一）锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离，锚杆的形式、规格、安装角度，混凝土标号、喷体厚度，挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等，必须在施工组织设计或作业规程中规定。（二）采用钻爆法掘进的岩石巷道，必须采用光面爆破。
10、,（八）锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧，确保锚杆的托板紧贴巷壁。（九）岩帮的涌水地点，必须处理。（十）处理堵塞的喷射管路时，喷枪口的前方及其附近严禁有其他人员,（七）锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进行顶板离层监测，并用记录牌板显示。对喷体必须做厚度和强度检查，并有检查和试验记录。在井下做锚固力试验时，必须有安全措施。,（六）采用人工上料喷射机喷射混凝土、砂浆时，必须采用潮料，并使用除尘机对上料口、余气口除尘。喷射前，必须冲洗岩帮。喷射后应有养护措施。作业人员必须佩戴劳动保护用品。,（三）打锚杆眼前，必须首先敲帮问顶，将活矸处理掉，在确保安全的条件下，方可作业。（四）使用锚固剂固定锚杆时，应
11、将孔壁冲洗干净，砂浆锚杆必须灌满填实。（五）软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。,喷射混凝土支护,张向东, 张树光, 李永靖. 喷射混凝土技术的发展与应用. 煤. 2001. 10（1）：1921王红喜,陈友治,丁庆军. 喷射混凝土的现状与发展.岩土工程技术. 2004. 18（1）：5154,一工艺流程,二支护作用原理封闭围岩，防止风化改善围岩的应力状态恢复三向应力状态填凹补平消除应力集中、密切岩体、柔性支护结构作用共同变形，围岩应力释放，抑制更大变形。射入缝隙，增强黏结岩块间的连接咬合作用得以维持组合拱防护锚杆间危石掉落,三喷射混凝土厚度与强度： 单独支护时50150cm之间，锚喷支护时50
12、120cm。 强度不小于C15。,技术规范：4.3.1 喷射混凝土的设计强度等级不应低于C15；对于立井及重要隧洞和斜井工程，喷射混凝土的设计强度等级不应低于C20；喷射混凝土1d龄期的抗压强度不应低于5MPa。钢纤维喷射混凝土的设计强度等级不应低于C20，其抗拉强度不应低于2MPa，抗弯强度不应低于6MPa。,技术规范条文说明： 4.3.3 喷射混凝土的收缩较大，若其厚度小于50mm时，喷层中粗骨料的含量甚少，更容易引起收缩开裂。同时，喷层过薄也不足以抵抗岩块的移动，常出现局部开裂或剥落。近几年来，有关部门对喷射混凝土支护使用情况调查结果表明，喷射混凝土支护层产生局部开裂剥落者，其厚度多在5
13、0mm以下，也有3040mm的。因此，本条规定喷射混凝土支护的最小厚度不应小于50mm。 根据锚喷支护原理，要求喷层具有一定的柔性。因此，规定喷射混凝土厚度一般不应超过200mm，特别在软弱围岩中作初期支护，喷层过厚，会产生过大的形变压力，易导致喷层出现破坏，这是不经济的。当喷层不能满足支护抗力要求时，可用锚杆或配筋予以加强。,四施工 1. 喷射机具 混凝土喷射机：干式潮式湿式 配套机械：混凝土搅拌机，喷射机械手,50年代开始研制WG25型双罐干式喷混凝土机，于60年代定型生产并大量应用，成为我国锚喷支护第一代喷混凝土机械。与此同时，也出现了ZHP2型转子式喷射机、LHP701型水平螺旋喷射机
14、、SPD320型风动单罐喷射机等不同类型的设备，但是除转子式喷射机外，其他都因工作的可靠性、使用寿命和粉尘较大等问题而被淘汰。但双罐式喷射机也因上料高和体积较大、笨重，采用钟型阀改变风压上料而使粉尘较大等缺点而急待改进或换型。,在瑞士的一条隧道中使用喷射混凝土机械手的情况,粉尘大、回弹率高是长期困扰喷射混凝土支护技术的两大难题。“七五”和“八五”期间，我国对喷射机及喷射工艺、喷射材料、外加剂等进行了系统的试验与研究。近10多年来，从单机到喷机组，从干喷机到湿喷机、潮喷机，从喷射主机到上料辅机，从粉状速凝剂到液体速凝剂竿进行了攻关，取得了显著的研究成果，使我国喷射混凝土支护技术和装备发展到了一个
15、新水平。,潮喷和干喷通用CP-5中型喷射机,2. 喷射材料和配合比 水泥硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，标号大于325 细骨料中砂或粗砂，细度模数大于2.5 粗骨料粒径小于20mm 速凝剂初凝小于5min，终凝小于10min 配合比水灰比0.40.45,3. 工艺参数 工作风压喷层质量和回弹率 工作风压= 0.1 + 0.001输料管长度（m） 水压拌和效果 水灰比喷层质量和回弹率 喷射距离与倾角回弹率 一次喷射厚度回弹率 分次喷射间隔时间及拌和料的存放时间（20min，2h）,高性能喷射混凝土在各阶段的性能特点要求如下 ： (1)喷射阶段。具有高粘聚性、附着性，回弹率低、粉尘小；(2)硬化早期。
16、早凝、早强，化学缩减小，干缩小；(3)硬化后期。强度适应，高抗渗、高抗碳化、高耐腐蚀。,在西班牙某隧道现场采用的Sika- Pm500型移动式喷射混凝土机,施工与验收规范第6.4.2条 喷射混凝土支护应符合下列规定： 一、喷射混凝土的原材料： 二、混合料的配比应准确。称量的允许偏差：水泥和速凝剂应为2，砂、石应为3。 三、混合料应采用机械搅拌。 四、混合料应随拌随用，不掺速凝剂时存放时间不应超过2h，掺速凝剂时存放时间不应超过20min。 五、喷射前应清洗岩面，水灰比0.40.45。 六、速凝剂的掺量应通过试验确定。混凝土的初凝时间不应大于5min，终凝时间不应大于10min。 七、当混凝土采
17、取分层喷射时，第一层喷射厚度：墙50100mm，拱3060mm；下一层的喷射应在前一层混凝土终凝后进行，当间隔时间超过2h，应先喷水湿润混凝土的表面. 八、喷射前应埋设控制喷厚的标志.,五. 喷射混凝土工程质量检测技术与方法,强度：常采用现场检测方法，包括预留试样（喷大板法或喷模法）、现场取样（凿方法或钻取并点荷载试验方法）以及拔出试验法等。 厚度：有针探法、打孔尺量或取芯法检测。 工程规格尺寸：包括挂线尺量法、激光测距法、超声波测距法等. 观感质量：观感质量检测包括喷射混凝土有无漏喷、离鼓现象；有无仍在扩展或危及使用安全的裂缝；漏水量；钢筋网有无外露；喷射混凝土表面平整密实。 工程基础深度检
18、测：锚杆喷射混凝土支护技术规范规定，喷射混凝土支护工程应设基础，基础深度不小于100mm。,采用光爆锚喷技术施工的大巷,王庄矿+630水平运输大巷，断面18m2，长1200m，光爆工艺，锚喷支护,一锚喷支护 支护主体锚杆； 喷射混凝土封闭围岩、防止危岩掉落,锚杆联合支护,二锚喷网支护, 支护主体锚杆 喷射混凝土封闭围岩、防止危岩掉落 增加抗裂性能和韧性 钢纤维混凝土 网铁丝网和钢筋网均匀分布喷层应力，提高喷层的抗拉能力和变形能力,验收规范第6.4.4条 钢筋网喷射混凝土支护，应符合下列规定： 一、钢筋使用前应清除污锈 二、钢筋网与岩面的间隙不应小于30mm，钢筋保护层的厚度不应小于20mm 三
19、、钢筋网应与锚杆或其它锚定装置联结牢固； 四、当采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。 五、钢筋网应与锚杆或其他锚定装置联结牢固，喷射时钢筋不得晃动。,Figure 15.8: Welded wire mesh, firmly attached to the rock surface,provides excellent reinforcement for shotcrete.,三锚网支护,锚网支护是以锚杆为主要构件并辅以其他支护构件而组成的锚杆支护系统，是近几年来发展起来并得到广泛应用的新的锚杆支护形式，主要用于煤巷支护，其类型主要有锚网支护、锚带（梁）网支护等。
20、 1.锚网支护 锚网支护是将铁丝网或钢筋网、塑料网等用托盘固定或绑扎在锚杆上所组成的复合支护形式。 各种网主要用来维护锚杆间的围岩，防止小块松散岩石掉落，也可用作喷射混凝土的配筋；同时，被锚杆拉紧的网还能起到联系各锚杆组成支护整体的作用。各种网负担的松散岩石的荷载主要取决于锚杆间距大小。,常用于锚网支护的网有铁丝网、钢筋网与塑料网等。 （1）铁丝网一般采用34mm的镀锌铁丝编织而成。菱形网网孔尺寸为40mm40mm100mm100mm。 （2）钢筋网是由钢筋焊接而成的大网格金属网。直径约610mm，网格约150mm150mm。这种网强度和刚度都比较大，不仅能阻止松动岩块掉落，而且能够有效地增加
21、锚杆支护的整体效果，适用于大变形、高应力巷道支护。 （3）塑料网具有成本低、轻便、抗腐蚀等特点，但是强度和刚度较低。目前国外已用聚酯网代替塑料网，聚酯网具有强度大、重量轻、刚度大等优点，但这种网的价格相对较高。,2锚带网支护 锚带网支护是由锚杆、钢带（钢筋梯）及金属网等组成。其中钢带是锚带网支护系统的关键部件。它将单根锚杆联接起来，组成一个整体承载结构，提高锚杆支护的整体效果。钢带是由23mm的薄钢板制成，钢带上有锚杆安装孔，使打眼、安装极其方便。根据制作钢带的材料不同，主要有平钢带、W钢带及钢筋梯等型式。,四、小孔径预应力锚索支护,预应力锚索加强支护在煤巷支护中占有重要地位。具有锚固深度大，
22、可将下部不稳定岩层锚固在上部稳定的岩层中；且可施加预应力，实现主动支护。因而在大断面、地质构造破坏地段、顶板软弱且较厚、高地应力、综放巷道等困难、复杂的巷道中，得到广泛应用。 采用锚杆钻机打2832mm的小钻孔、树脂药卷加长锚固、单根钢绞线的小孔径预应力锚索加强支护技术，简化了施工工艺及施工设备、缩短了锚固体养护和施工时间，实现锚索快速承载，提高了工效，是煤巷推广锚杆支护中一项重要的保证措施。,1小孔径预应力锚索材料及结构（1）锚索材料 小孔径预应力锚索主要材料为：钢绞线、锁具、锚固剂。 目前较为广泛采用7股5mm高强度钢绞线。可盘成卷便于运输，又能自身搅拌树脂药卷快速安装，适合在空间尺寸较小
23、的巷道中使用。 采用普通树脂药卷加长锚固，使用锚杆钻机带动钢铰线搅拌树脂药卷，安装工序简单。一般等待1h后即可安装锁具进行张拉，有利于巷道快速施工和围岩稳定。,（2）锚索结构 小孔径预应力锚索结构可分为三大部分：内锚固段、钢绞线自由段、外锚固段。内锚固段外径D的最大尺寸以不影响锚索在钻孔中搅拌树脂药卷为宜，一般比钻孔直径小68mm较好，可确保树脂药卷搅拌均匀。,毛刺,锁具,槽钢,钢垫板,围岩表面,钻孔,钢绞线,2小孔径预应力锚索施工工艺小孔径预应力锚索施工可分为地面准备、钻孔、锚固、张拉4个主要工序。,27mm钻头,钻杆,锚杆钻机,快速药包,中速药包,钢绞线,驱动器,锚固段,托盘,锁具,张拉器
24、,切割器,超高压隔油泵,MQY-180矿用锚索张拉机具适用于安全要求所必须的场合，如具有爆炸性瓦斯的煤矿井下作业。,MSY-180型矿用手动锚索张拉机具由YCD-180型预应力张拉千斤顶、SDB-63型手动油泵以及高压油管等组成，构成一组煤矿巷道锚索预应力张拉的必备设备。,对于节理、裂隙发育，断层破碎带等围岩松散、破碎的情况，可利用锚杆注浆技术，改变围岩松散破碎结构，提高其粘结力、内摩擦角和围岩的整体性，使围岩为锚杆提供可靠的着力基础，充分发挥锚杆对松散破碎岩层的锚固作用。注浆锚杆既是锚杆，又能用其进行注浆。,1普通金属锚杆；2注浆锚杆；3喷层与金属网；4注浆扩散范围；5锚杆作用形成的岩石拱；
25、6喷层作用形成的组合拱,五、锚注支护,对穿过断层破碎带、淋水带超前注浆，巷道注浆加固要求一定初锚力和需控压注浆的巷道，可采用可控压内注浆锚杆。,对于不考虑初锚力，不需控压注浆的巷道施工、修复和加固，可采用普通内注式注浆锚杆。,进浆管,逆止阀,锚杆螺母,托盘,止浆塞,锚杆体,活塞,分浆塞,弹簧,水泥药卷挡板,锚杆尾,倒楔,主要产煤国煤矿锚杆支护技术分析中国煤炭 第25卷第期（总第277期） 1999 年第 8 期Werld Coal,1999, No5, 4447 李孝尚译 本刊校1 概述大多数采用长壁工作面开采的煤矿面临的主要障碍是采区巷道掘进和支护问题。锚杆支护过程是妨碍煤炭开采进度的“瓶颈
26、”，在一个工作面采煤循环中所占的时间最长。房柱式开采煤矿面临同样的问题。当锚杆支护密度较大时，如果将锚杆支护的时间缩少一半，工作面煤炭产量几乎可以提高1倍。,连续采煤机的设计开机率一般超过95%，但一天内的实际开机时间只有4.77.2h。为了改变这种状况，需要采用一种综合系统方法，该方法将煤炭开采、顶板支护、煤炭运输、通风、设备维修和材料供应各环节进行合理配置、系统优化，以提高采煤设备的开机率。同时，新设备、新材料和新工艺的采用也有利于采煤设备开机率的提高。美国、南非、澳大利亚和英国等国的煤矿已经采用了良好的顶板支护设备和技术，但目前仍需要及时引进这种系统方法。中国、俄罗斯、波兰和印度等国煤矿
27、支护技术相对落后，为了增强自身在国际煤炭市场上的竞争能力，这些国家今后将不得不采用综合机械化顶板支护设备和技术。作为这种新型系统方法的一个组成部分，久益采矿设备公司（Joy Mining Machinery）研制了一种移动式顶板锚杆钻车JOY型多钻机平台操作锚杆钻车。该钻车已在澳大利亚和美国的煤矿创造了顶板锚杆钻进的的新纪录。,2 锚杆钻机国际锚杆钻机市场上的锚杆钻机可分为三类：（1）手持式钻机，如gophers、wombats和superoo钻机。（2）移动式钻机。这种钻机采用履带或橡胶轮，可安装1台、2台、3台或4台钻机。（3）机载钻机，即钻机被固定在连续采煤机和巷道掘进机上。由于锚杆机不
28、断易主，维修量大和报废率高，因此很难精确统计世界各国煤矿使用的锚杆机总数量。但据估计，世界各国煤矿可使用的移动式或机载式锚杆安装机（包括正在使用的、闲置、维修和转让的锚杆机）的数量如下表所示。,3 世界各国锚杆支护技术数值锚杆安装技术是目前世界上最常用的方法，占已安装锚杆的70%以上。使用该技术时，整个杆体均承受载荷，可以抵制分层煤体对锚固杆体的剪切力。另外30%的锚杆使用量大部分为机械点固锚杆，水泥锚杆、树脂点固锚杆和Swellex型锚杆仅在个别煤矿使用。一般地，锚杆长度为1.22.4m，直径为1622mm。每年世界各国煤矿安装约1.41亿根锚杆，其中美国煤矿的使用量占88%。锚杆安装过程分
29、4个步骤：钻眼；插入树脂胶卷；插入杆体，搅拌树脂；旋紧和固定锚杆。想减少锚杆安装时间是相当困难的，除非取消某些步骤。锚杆制造商尝试了各种改进技术，如：采用组合锚杆、一端带钻头的锚杆、树脂包在杆体内的锚杆、树脂注射以及其他技术。到目前为止，这些技术还没有得到完善。,3.1 美国美国是世界第二大煤炭生产国（仅次于中国），但按连续采煤机和顶板锚杆机的数量来分析，它的煤矿机械化程度最高。美国840个井工矿几乎全部采用连续采煤机采煤、机械化运煤（梭车批量运输或带式连续输送）方式和顶板锚杆机支护设备。美国一半多的煤炭产量来自房柱式开采工作面。采用位置变换法时，连续采煤机在煤巷中掘进，当超过最后一排顶板锚杆
30、15m时（操作人员在安全位置使用无线电遥控设备操纵连续采煤机），连续采煤机被开进另一条煤巷，此时使用一台移动式锚杆机在15m长的煤巷顶板上安装锚杆。在美国，即使是长壁工作面也采用多巷掘进系统，但在欧洲一般采用单巷掘进系统。这是美国大量采用移动式锚杆机的原因。在加强锚杆安装作业安全的同时，美国重点注意提高锚杆安装的速度和质量。,3.2 澳大利亚澳大利亚的51座井工矿中，有34座至少拥有1个长壁工作面。长壁工作面采用双巷掘进系统。长壁工作面采区煤巷掘进速度滞后是影响澳大利亚煤炭工业发展的一个主要因素。每掘进1m煤巷，安装6根顶板锚杆和2根煤壁锚杆，每班安装锚杆100120根。根据不同地质条件，安装
31、锚杆的根数也会变化。目前一些煤矿采用了安设有锚杆机的连续采煤机，但由于锚杆安装速度跟不上工作面回采速度，一些煤矿逐渐采用了位置变换开采法。3.3 南非一般地讲，南非大部分井工矿煤层是硬砂岩顶板，开采条件良好。南非57个井工矿均采用了不同的顶板锚杆安装形式，由于地质条件良好，锚杆安装作业并不构成采煤作业的“瓶颈”。为了阻止顶板岩层的局部冒落，一些煤矿安装了严格的顶板岩层监控系统。大部分煤矿采用了房柱式开采方式，长壁工作面所占的比重不足10%。,3.4 英国英格兰剩下的17座井工矿和苏格兰的Castlebridge煤矿均采用顶板锚杆作为长壁工作面的主要支护方式。英国几乎不采用房柱式开采方式，由于开
32、采深度大，长壁工作面采用单巷掘进，各工作面之间留有足够宽的煤柱。开采深度在7001200m的煤巷的顶板锚杆安装密度比大部分其它西部井工矿大，一般每掘进2.4m安装712根顶板锚杆，沿每侧煤壁每隔1.8m安装23根锚杆。3.5 俄罗斯俄罗斯煤炭工业正在发生重大改革和重组，一些亏损的煤矿被迫关闭。俄罗斯目前约有200座井工矿，全部采用单巷长壁开采系统。西伯利亚库兹巴斯矿区的一些煤矿采用顶板锚杆（点固锚杆或点固树脂锚杆）支护形式，锚杆长度1.61.8m，承载能力68t。随着经验的积累，这种支护系统将不断得到完善。但由于缺乏资金，对现代化锚杆支护设备的维护和改进工作进展非常缓慢。,3.6 波兰尽管波兰
33、是世界第4大井工矿煤炭生产国（年产量约120Mt，位居中国、美国和独联体之后），但是波兰没有一个煤矿将锚杆支护用作永久顶板支护技术。所有井工矿采用被动受力的钢型（U型钢）支架。随着高产高效长壁工作面的采用，工作面端头的U型钢支架的缓慢拆除速度和缓慢、昂贵的采区煤巷掘进速度严重阻碍了工作面的回采速度。由于缺乏操作经验、作业标准和地质条件差（尽管其它国家在相同地质条件下取得了锚杆支护作业的成功），波兰向锚杆支护技术的转变过程最缓慢。为了获得最大的煤炭回采率，采区巷道需要重复使用，这导致了顶板支护条件恶劣，不利于巷道快速掘进和工作面快速回采。,3.7 印度印度井工矿年产煤炭80Mt，其中90%来自非
34、机械化和半机械化（钻眼、爆破和采用侧卸式装载机装载）房柱式开采工作面。大多数井工矿采用锚杆支护方式，采用点固锚杆或承载能力为68t的水泥锚杆。目前一些井工矿对连续采煤机和全部机械化房柱式开采系统感兴趣，可能2000年这样一套系统将进行安装。同时树脂锚杆也将得到使用。3.8 中国作为世界上最大的井工矿煤炭生产国，中国采用了各种各样的顶板支护技术，从梯形支架到U型钢支架、钢梁，其中大多数主要煤矿采用了锚杆支护技术。全部机械化顶板锚杆安装技术（采用位置变换系统并使用移动式锚杆机）在神华集团所属的矿井得到了使用。目前中国有9台移动式锚杆安装机，预计将来会逐渐增加。中国大部分煤矿使用手持钻机安装锚杆。,
35、4 锚杆安装新技术目前世界上主要的井工矿煤炭公司要求更快的采区巷道掘进速度和更多的房柱式开采煤矿。最直接的解决办法是缩短锚杆安装时间，因此许多锚杆生产商寻求可靠的自动化工艺来实现此目的。对自动供给、锚杆旋转、树脂注入、特殊锚杆和一系列顶板锚杆钻机（从气动式到液压式）进行了一系列实验。下面介绍一下久益公司研制的新型移动式多钻机锚杆安装机。 该锚杆机安装有多台钻机、平台式设计、可移动，主要用于“位置变换”法连续采煤机采煤工作面。该锚杆机取消了摇臂和许多其他活动元件。宽大的敞开式平台能液压启动侧面节流阀，侧面节流阀降低，从而可创造更大的作业空间。“豆荚”形物料箱可储存5t重的消耗材料（300根顶板锚
36、杆、150根煤壁锚杆及其相应的树脂和托盘），且物料箱易于运输和卸载。连续采煤机履带装置利用油箱供油，油箱放在履带和底层的锚杆安装平台之间。,图1 多钻机锚杆钻机结构图 （钻车上安装有4台钻机，两侧的2台钻机固定在延伸着的滑杆上）,锚杆机上安装有两根先进的圆柱形临时顶板支架，操作时先将这两根支架固定在底板上，然后再固定在顶板上。这两根支架可提供210t的承载能力。另外，每台钻机的千斤顶可提供5t的承载能力。久益公司研制的第一台多钻机锚杆机于1998年在澳大利亚壳牌公司的Capcoal Central煤矿使用。该锚杆机于225分钟内安装了304根1.8m长的锚杆。该矿采区巷道宽5.2m，高2.6m，每隔1米安装4根树脂锚杆。使用该锚杆机平均每班可安装400根锚杆。久益公司的第二台多钻机锚杆机于1999年2月用于美国犹他州阿科煤炭公司所属的Sufco煤矿。2名操作人员使用该锚杆机于200分钟内安装了304根顶板锚杆。巷道宽6m，高3m。采用1.5m长的树脂锚杆，锚杆安装形式为1.5m1.5m。,
