礦井巷道的穩(wěn)定性直接關(guān)系到煤礦安全生產(chǎn)與開采效率。錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)能夠深入穩(wěn)定巖層、施加高預(yù)應(yīng)力、有效控制圍巖變形等，在礦井支護(hù)體系中占據(jù)關(guān)鍵地位。國能神東煤炭上灣煤礦（簡稱上灣煤礦）作為特大型現(xiàn)代化礦井，生產(chǎn)規(guī)模大、巷道復(fù)雜，錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)質(zhì)量的優(yōu)劣對整體生產(chǎn)運(yùn)營影響深遠(yuǎn)。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)不合格率較高，開展礦井巷道錨索補(bǔ)強(qiáng)研究，可降低錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)不合格率，保障作業(yè)人員生命安全、減少設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)，降低巷道維修成本、提升煤炭開采效率，對礦井可持續(xù)發(fā)展意義重大。

文章來源：《智能礦山》2026年第3期“革新·改造”欄目

第一作者：夏宇，工程師，上灣煤礦QC小組活動高級推進(jìn)者，主要從事煤礦井下安全生產(chǎn)管理工作。E-mail：78499025@qq.com

作者單位：國能神東煤炭上灣煤礦

引用格式：夏宇，陶濤，張強(qiáng). 基于工藝化的礦井錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)不合格率控制方案 [J]. 智能礦山，2026，7（2）：49-52.

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礦井錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)現(xiàn)狀

國外在礦井錨索支護(hù)技術(shù)方面起步較早，在材料研發(fā)、施工工藝和質(zhì)量控制等方面取得了許多成果。部分國家采用高強(qiáng)度、耐腐蝕的新型錨索材料，結(jié)合先進(jìn)的自動化施工設(shè)備，有效提高了錨索支護(hù)的質(zhì)量和效率；在質(zhì)量控制方面，建立了較為完善的檢測和評估體系。國內(nèi)對礦井錨索支護(hù)的研究也在不斷深入，近年來在錨索材料、施工工藝等方面取得了一定進(jìn)展，但在工藝優(yōu)化與不合格率控制的系統(tǒng)性研究方面仍存在不足，尤其是針對復(fù)雜地質(zhì)條件下的工藝優(yōu)化方法和質(zhì)量控制措施還需進(jìn)一步完善。

筆者聚焦上灣煤礦錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)不合格率控制，深入分析現(xiàn)有支護(hù)工藝存在的問題，從鉆孔、錨索安裝、注漿、張拉鎖定等關(guān)鍵環(huán)節(jié)入手，提出針對性工藝優(yōu)化策略。梳理國內(nèi)外錨索支護(hù)先進(jìn)技術(shù)與管理經(jīng)驗(yàn)。運(yùn)用案例分析法，統(tǒng)計(jì)分析上灣煤礦實(shí)際數(shù)據(jù)，明確不合格率現(xiàn)狀與影響因素；借助現(xiàn)場試驗(yàn)與數(shù)值模擬，驗(yàn)證優(yōu)化工藝的可行性與有效性，形成一套可推廣應(yīng)用的基于工藝優(yōu)化的不合格率控制方案。

礦井錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)概述

（1）錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)原理與作用

錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)是利用錨索的錨固力和預(yù)應(yīng)力，將不穩(wěn)定的巖體與深部穩(wěn)定巖體連接在一起，形成整體承載結(jié)構(gòu)，限制圍巖變形，防止巷道頂板和幫部坍塌，提高圍巖穩(wěn)定性，為礦井的安全開采提供可靠的支護(hù)保障。

（2）錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)工藝流程

錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)工藝流程主要包括鉆孔、安裝錨索、注漿、張拉鎖定等環(huán)節(jié)。首先，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鉆孔，鉆孔的深度、角度和孔徑需滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；然后，將錨索插入鉆孔中進(jìn)行注漿，使錨索與圍巖緊密結(jié)合；最后，張拉鎖定錨索，施加預(yù)應(yīng)力，完成支護(hù)施工，錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)工藝流程如圖1 所示。

圖1 錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)工藝流程

（3）錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)在礦井中的應(yīng)用場景

錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)廣泛應(yīng)用于礦井回采巷道、交叉點(diǎn)、斷層破碎帶等區(qū)域。在回采巷道中，用于控制巷道頂板和幫部的變形；在交叉點(diǎn)，由于受力復(fù)雜，需要更強(qiáng)的支護(hù)能力；在斷層破碎帶等地質(zhì)條件較差的區(qū)域，錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)能有效提高圍巖的穩(wěn)定性，確保巷道的安全使用。

礦井錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)不合格率現(xiàn)狀分析

（1）不合格率相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與界定

依據(jù)煤礦行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及上灣煤礦內(nèi)部規(guī)定，錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)不合格判定標(biāo)準(zhǔn)為：錨索長度不足設(shè)計(jì)長度95%、錨固力低于設(shè)計(jì)值80%、錨索外露長度超過200 mm或小于50 mm、托盤未緊貼巖面、接觸面積小于 80%、鋼帶扭曲變形，影響支護(hù)效果；錨索張拉力不均勻，偏差超過設(shè)計(jì)值10%等。以上標(biāo)準(zhǔn)是保障錨索支護(hù)安全可靠的關(guān)鍵指標(biāo)，任何1項(xiàng)不達(dá)標(biāo)都可能導(dǎo)致支護(hù)失效，引發(fā)安全事故。

（2）數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計(jì)分析

收集上灣煤礦 2023年5—11月錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)數(shù)據(jù)，涵蓋施工記錄、質(zhì)量檢測報(bào)告等。對數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)，該礦井錨索支護(hù)的總體不合格率達(dá)到了15%，其中，錨固力不達(dá)標(biāo)占比40%，錨索長度不足占比30%，托盤安裝問題占比20%，其他問題占比10%。從不同區(qū)域來看，斷層破碎帶附近的不合格率明顯高于其他區(qū)域，錨索支護(hù)不合格原因占比統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 錨索支護(hù)不合格原因占比統(tǒng)計(jì)

（3）不合格率高的主要因素剖析

礦井錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)不合格率高的因素是多方面的。材料方面來看，部分錨索材料質(zhì)量不穩(wěn)定，強(qiáng)度不足、耐腐蝕性能差；施工工藝方面，鉆孔精度不高、注漿不飽滿、張拉應(yīng)力不均勻；在設(shè)計(jì)方面，對地質(zhì)條件考慮不充分，錨索參數(shù)設(shè)計(jì)不合理；地質(zhì)條件復(fù)雜、施工人員技術(shù)水平參差不齊、質(zhì)量管理體系不完善等也是重要原因。

基于工藝優(yōu)化的控制策略制定

工藝優(yōu)化的目標(biāo)是錨索支護(hù)不合格率<5%，提高支護(hù)安全性和可靠性，降低施工成本。在優(yōu)化過程中，遵循科學(xué)性原則，確保優(yōu)化措施有理論依據(jù)；遵循可行性原則，結(jié)合礦井實(shí)際施工條件；遵循經(jīng)濟(jì)性原則，在保證質(zhì)量的前提下降低成本，關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)優(yōu)化措施包括以下4個(gè)方面。

（1）鉆孔工藝優(yōu)化

針對鉆孔深度、角度和孔徑偏差問題，引入高精度定向鉆機(jī)，利用先進(jìn)的測量儀器實(shí)時(shí)監(jiān)測鉆孔參數(shù)。制定嚴(yán)格的鉆孔操作規(guī)程，強(qiáng)化培訓(xùn)施工人員，鉆孔深度誤差控制在±50 mm以內(nèi)，角度誤差不超過±1°，鉆孔工藝優(yōu)化前后參數(shù)對比見表2。

表2 鉆孔工藝優(yōu)化前后參數(shù)對比

（2）錨索安裝工藝優(yōu)化

改進(jìn)錨索安裝工具，采用自動化錨索推送裝置，提高錨索插入深度的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。規(guī)范錨索安裝流程，在安裝前對錨索進(jìn)行檢查，確保無扭結(jié)、破損等問題。加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)督，要求錨索插入深度必須達(dá)到設(shè)計(jì)長度的98%以上。

（3）注漿工藝優(yōu)化

根據(jù)不同地質(zhì)條件，選擇合適的注漿材料，如在破碎巖體中采用高早強(qiáng)水泥基注漿材料。優(yōu)化注漿設(shè)備，采用智能注漿泵，實(shí)現(xiàn)注漿壓力和流量的精準(zhǔn)控制。嚴(yán)格控制注漿參數(shù)，注漿壓力一般控制在1.5～ 2.5 MPa，注漿量以鉆孔填滿且有少量溢出為準(zhǔn)。

（4）張拉鎖定工藝優(yōu)化

采用高精度液壓張拉設(shè)備，配備壓力傳感器和位移傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測張拉應(yīng)力和位移。制定標(biāo)準(zhǔn)化張拉程序，按照設(shè)計(jì)要求分級張拉，每級張拉完成后穩(wěn)定5～10 min。加強(qiáng)檢測鎖定裝置，確保鎖定牢固，鎖定后預(yù)應(yīng)力損失不超過設(shè)計(jì)值5%。

引入自動化錨索安裝機(jī)器人，完成自動完成鉆孔、錨索安裝、注漿等多道工序，提高施工效率和質(zhì)量。應(yīng)用智能監(jiān)測系統(tǒng)，通過在錨索上安裝傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測錨索的受力狀態(tài)和圍巖變形情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題并采取措施。推廣使用新型高強(qiáng)度、耐腐蝕錨索材料，提高錨索的性能和使用壽命。

工藝優(yōu)化策略的實(shí)施與效果評估

上灣煤礦礦井地質(zhì)條件復(fù)雜，存在多條斷層和破碎帶，巷道支護(hù)難度大，具有一定的代表性。按照制定的工藝優(yōu)化方案逐步實(shí)施。首先培訓(xùn)施工人員，掌握新施工工藝和操作方法，更換和安裝高精度定向鉆機(jī)、自動化錨索安裝機(jī)器人等新設(shè)備，在施工過程中，嚴(yán)格按照優(yōu)化后的工藝流程和參數(shù)進(jìn)行操作，加強(qiáng)現(xiàn)場管理和質(zhì)量檢測。

實(shí)施效果評估指標(biāo)主要包括不合格率、巷道變形量、錨固力、經(jīng)濟(jì)效益等。采用現(xiàn)場檢測的方法，定期檢測錨索長度、錨固力、外露長度等；利用全站儀等設(shè)備監(jiān)測巷道變形量；通過成本核算分析經(jīng)濟(jì)效益。工藝優(yōu)化策略實(shí)施前后對比分析主要包括以下5個(gè)方面。

（1）不合格率

實(shí)施工藝優(yōu)化前，22106 回風(fēng)巷道錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)不合格率為0.8%；實(shí)施后，經(jīng)過3個(gè)月跟蹤檢測，不合格率降至0.15%，遠(yuǎn)低于0.3%的目標(biāo)值，支護(hù)質(zhì)量顯著提升。

（2）巷道變形量

實(shí)施前，巷道頂板月下沉量平均為50 mm，兩幫月移近量平均為40 mm；實(shí)施后，頂板月下沉量控制在20 mm以內(nèi)，兩幫月移近量控制在1mm以內(nèi)，巷道穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)。

（3）錨固力

實(shí)施前，錨索錨固力抽檢合格率為85%，平均錨固力為設(shè)計(jì)值的88%；實(shí)施后，錨固力抽檢合格率達(dá)到98%，平均錨固力達(dá)到設(shè)計(jì)值的95%，錨固效果大幅提高。

（4）施工效率

實(shí)施前，每班平均完成錨索支護(hù)10 套；實(shí)施后，采用自動化設(shè)備，每班平均完成錨索支護(hù)18套，施工效率提高80%。

（5）成本投入

實(shí)施工藝優(yōu)化初期，在設(shè)備采購、人員培訓(xùn)等方面投入增加，但從長期看，由于不合格率降低、巷道返修率減少，總體成本投入降低約15%。

質(zhì)量管理體系建設(shè)與保障措施

（1）建立完善質(zhì)量管理制度

制定涵蓋錨索支護(hù)材料采購、施工過程、質(zhì)量檢測等全流程的質(zhì)量管理制度。明確各環(huán)節(jié)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和責(zé)任分工，建立質(zhì)量追溯制度，確保出現(xiàn)問題能夠及時(shí)追溯到具體環(huán)節(jié)和責(zé)任人。

（2）加強(qiáng)人員培訓(xùn)與技術(shù)提升

定期組織錨索支護(hù)施工、檢測等人員參加培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容包括新工藝、新技術(shù)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等。邀請專家進(jìn)行授課和現(xiàn)場指導(dǎo)，增強(qiáng)作業(yè)人員的技術(shù)水平和質(zhì)量意識。實(shí)行考核上崗制度，考核合格后方可從事相關(guān)工作。

（3）強(qiáng)化現(xiàn)場監(jiān)督與質(zhì)量檢測

安排專職質(zhì)量監(jiān)督人員進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督，對施工過程中的關(guān)鍵工序和環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)檢查。增加質(zhì)量檢測頻率，采用多種檢測手段，如無損檢測、拉拔試驗(yàn)等，確保錨索支護(hù)質(zhì)量符合要求。

（4）持續(xù)改進(jìn)與動態(tài)優(yōu)化

根據(jù)質(zhì)量檢測和現(xiàn)場反饋情況，定期評估和總結(jié)工藝優(yōu)化效果。分析存在的問題，不斷改進(jìn)優(yōu)化策略和質(zhì)量管理體系，實(shí)現(xiàn)工藝和質(zhì)量的持續(xù)提升。

總 結(jié)

（1）分析了礦井錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)不合格率及其原因，制定并實(shí)施基于工藝優(yōu)化的控制策略，建立完善的質(zhì)量管理體系保障措施，工藝優(yōu)化有效降低了錨索支護(hù)不合格率，提高了支護(hù)的安全性和可靠性。

（2）將多種先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用于錨索支護(hù)工藝優(yōu)化，提出了不合格率控制方法，建立了動態(tài)質(zhì)量管理體系。目前案例分析僅針對特定礦井，研究成果的普適性還需進(jìn)一步驗(yàn)證；在復(fù)雜地質(zhì)條件下的工藝優(yōu)化研究不夠深入。

（3）未來將進(jìn)一步擴(kuò)大范圍，研究不同類型礦井的錨索支護(hù)，完善工藝優(yōu)化和質(zhì)量控制方法；加強(qiáng)對新材料、新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，提高錨索支護(hù)的智能化水平；深入研究復(fù)雜地質(zhì)條件下的錨索支護(hù)工藝優(yōu)化策略，為礦井安全生產(chǎn)提供更有力的技術(shù)支持。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學(xué)研究總院期刊中心擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄8種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計(jì)劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

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主編：王國法院士

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