摘 要：随着社会的快速发展，预应力协调作用在煤巷锚杆-锚索支护的应用十分重要。其能够让支护的可靠性得到全面性的提升，而且还能让预应力得到整体性的平衡。本文主要针对预应力协调作用在煤巷锚杆-锚索支护的应用进行分析，并提出了相应的优化措施。
关键词：预应力;协调作用;煤巷锚杆;支护
在煤巷锚杆-锚索支护应用中，预应力的整体协调十分重要，其能够与锚索支护体系相互配合。并形成相应的支护保护，让锚索的支护保护处于一种独立的状态。从而形成一个良好的支护体系，让整体的预应力得到平衡，最终实现锚索的全方位支护。
1 锚杆预应力的重要作用
预应力是锚杆支护中的一个重要参数，对于无预应力的锚杆支护就会使得架棚支护属于被动支护的状态，而预应力的锚杆支护就会属于主动支护的状态。对于锚杆（索）预应力来说，其应用的相当广泛，在对岩土工程进行作业时，锚杆（索）预应力将会得到较为广泛的认可，在某些水利水电的工程中都会普遍的应用到预应力锚杆（索），例如：在进行煤巷锚杆-锚索支护的过程中，锚索的预拉力值可以高达3000kN;这个时候需要对其锚杆的预应力进行整体的分析。同时在将锚索的预应力提高的同时，还需要有效的将塑性区减少。
2 锚索支护的数值模拟模型
为了能够将锚杆和锚索的预应力清晰、有效地反映出来，此时需要联合支护所产生的应力场，在不考虑原有的岩应力场的条件下，可以对有限差的分数值采用模拟软件FLAC进行测量，最终，能够将锚杆与锚索的预应力引起的应力场分布特征模拟分析出来。
2.1 模型的建立
在对本次試验中的数值进行计算时，采用的是锚固体FLAC方式，从而能够将三维数值模型建立出来，对于模型尺寸可以设定为长×宽×高= 15.0m×2.0m×18.0m，对于模型可以总共划分为60750个单元。在本次试验中，模型的卷道顶板的材料为泥岩，底板的材料为砂质泥岩。
在对锚杆和锚索进行测量的工作中，可以采用cable单元模拟模式进行测量，本次试验中的锚杆的长度为2.4m，弹性模量大约为200GPa，直径可达到22mm，拉断载荷为254kN，屈服载荷为190kN，可将锚固进行加长工作时，加长后的锚固长度为1.0m;锚索直径为22mm，弹性模量为195GPa，长度可达到6.0m，锚固长度为1.5m拉断载荷为600kN。在对顶板进行试验时，可以在顶板上布置6根锚杆，而锚杆之间的间距应设置为900mm，在两帮之间可以分别布置4根错杆，错杆之间的间距应设置为900mm，对于顶板的锚素之间可以设置2根锚杆，采用cable单元模拟可以对锚索和锚杆进行测量，锚杆的直径为22mm，弹性模量为200GPa，长度可达到2.4m，拉断载荷为254kN，对于锚固可以进行加长工作，在加长之后的锚固长度可以变为1.0m;锚索的直径为2mm，弹性模量为l95GPa，长度可达到6.0m，锚固长度可达到1.5m，拉断载荷为600kN。在顶板进行试验时，在顶板上可以布置6根锚杆，锚杆之间的间距应设置为900mm，在两帮之间可以分别布置4根锚杆，锚杆之间的间距应设置为900mm，在顶板的锚索之间可以布置2根，如下图所示的是巷道锚杆（索）布置：
可以在增加锚杆端部的作用范围和拉应力值的同时，还将巷道表面的压应力值增加。总而言之，在形成连续的压应力区时，需要将支护结构联合起来，对于压应力区中的压应力值一般保持在80NPa左右;在对锚索的预紧力增大的同时，巷道表面的最大压应力值也会随之增加，此时对于锚索预紧力的增加，可以明显看出锚杆端部的拉应力作用范围会随之减少。
2.2 煤巷锚杆-锚索支护的应力分布
在对锚杆端部的作用范围和拉应力值增加的同时，巷道表面的压应力值也会随之增加。连续有效的压应力区会形成于联合的支护结构中，而在本次试验中的压应力区中的压应力值一般保持在100kPa左右;在增加锚索预紧力的同时，也会使得巷道表面的最大压应力随之增加，同样的，在增加锚索预紧力的同时，需要将锚杆端部的拉应力作用范围随之降低，相比于前两个组合，在隔度的作用范围较小时，需要不断的将锚杆预紧力矩增加，在这种情况下，需要将更大的锚索预紧力对锚杆墙部的拉应力进行平衡。其反映出来的作用范围和应力值大小都相差不大时，需要将本次试验中的压应力区的压应力值保持在100kPa左右;从试验结果可以得知，当锚杆的预紧力在锚杆端部形成较大的拉应力区的时候，对于锚索应该提供更大的预紧力，用来平衡拉力，当锚索的预紧力位于200kN时，锚索还不能够将锚杆端部的拉应力区进行平衡，当锚索预紧力达到300kN时，锚索才能够达到有效的平衡拉应力区。
3 预应力协调作用在煤巷锚杆-锚索支护的应用
3.1 锚索支护体系设计
在对支护试验的试验地点进行选择时，可以看出堡子公司件的差别，对现场的锚杆预紧力矩逐步进行转化，顶板的锚杆直径可达到22mm，相比于实验室结果而言较小，将锚索的张拉力可以定为900mm×1000mm，避免造成每排预紧力的损失。在进行巷道的施工过程中，从巷道的锚杆和锚索可以分别按照高强度和低松弛的预应力依次进行编号。在进行掘进工作的期间，顶底板的移近量为60mm左右，其中顶板下沉深度仅有24mm，而底部长度大约为36mm;对于巷道两帮的移近量平均可达到151mm，其整体的移近量为87mm左右，在巷道中的主要变形部位为煤帮;对于控制效果而言，需要对整个巷道的变形量从巷道的稳定性来进行控制。在对最新型的预应力锚杆支护系统正式采用之前，对于该试验中的巷道在此之前早就使用过普通的锚杆支护系统，在此支护系统中的锚索预紧力为150kN，锚杆预紧力矩可达到80N·m，由于该试验中的巷道变形量较大，需要进行综合性的调整。
3.2 煤巷锚杆-锚索支护中预应力的协调
桩锚支护的优点十分突出，其不仅能够有效防止基坑变形。而且还能让整体的预应力得到相应的平衡。
我们通过实践经验，我们确定了一些基本数据，在支护配筋方面，我们决定使用12根HRB335纵筋、间距200mm的HPB235箍筋、间距2.0m的HPB235加强筋。对于锚杆的设置我们也进行了精密的计算，最终决定设置两道锚杆，而且我们将采用直径为150mm，入射角为15度的锚杆。对于水泥浆液的抗压强度、注浆压力、上层锚杆长度、锚固段长度、下层锚杆长度、自由段长度等需要经过精密的计算确定最终数值。在整体的支护过程中，由于其土层会有随机变化性。所以，需要对其钢丝网混凝土护面的参数进行相应的计算。一般情况下，其混凝土的厚度应该大于50mm，设计强度保持在C15左右最佳。同时，在进行支护的过程中，需要保证其整体预应力的协调。让锚杆锚索支护的作用全面的发挥出来。
4 结语
预应力协调作用在煤巷锚杆-锚索支护的应用十分关键，其能够让整体的预应力得到有效地协调，而且还能让支护体系得到全面性的优化。在进行锚杆支护体系的建立过程中，需要结合实际情况，采用多种支护方式对其预应力的分布情况进行全面性的分析，最终实现煤巷锚杆-锚索支护的预应力协调。
参考文献：
[1]康红普.煤矿井下应力场类型及相互作用分析[J].煤炭学报，2008（12）.
[2]康红普，姜铁明，高富强.预应力锚杆支护参数的设计[J].煤炭学报，2008（07）.
[3]王金华，康红普，高富强.锚索支护传力机制与应力分布的数值模拟[J].煤炭学报，2008（01）.
[4]康红普，王金华，林健.高预应力强力支护系统及其在深部巷道中的应用[J].煤炭学报，2007（12）.