淺談煤礦井下巷道錨桿支護(hù)技術(shù)

桿支護(hù)是由錨固在煤礦巷道四周鉆孔內(nèi)的一系列桿體(木質(zhì)體、金屬件、鋼筋混凝土和聚合物體等)系統(tǒng)組成的。這些桿體配以支撐件和背板，靠他們的錨固力和向巖體穩(wěn)定部分的懸吊作用，防止破碎巖石冒落。煤礦巷道應(yīng)用錨桿支護(hù)技術(shù)可以提高礦井的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，因此在礦井生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。本文首先介紹錨桿支護(hù)的形式，重點(diǎn)分析錨桿支護(hù)作用原理及優(yōu)點(diǎn)，探索錨桿支護(hù)施工安全的一些事項(xiàng)，以供同行參考。

關(guān)鍵詞:煤礦 巷道 錨桿支護(hù) 施工

中圖分類號(hào):TD353文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)08(a)-0044-01所謂的錨桿支護(hù)就是在巷道掘后，先向圍巖打眼，在眼孔內(nèi)錨入錨桿，把巷道圍巖予以加固，充分利用圍巖自身的強(qiáng)度，從而達(dá)到支護(hù)巷道的目的。錨桿與一般的支架不一樣，它不單單是消極地承受巷道圍巖所產(chǎn)生的壓力和阻止破碎巖石的冒落，還要通過(guò)錨入圍巖內(nèi)的錨桿來(lái)改變圍巖本身的力學(xué)狀態(tài)，在巷道周圍形成一個(gè)整體而穩(wěn)定的巖石帶，錨桿與圍巖共同作用而達(dá)到支護(hù)巷道的目的。因此說(shuō)錨桿支護(hù)是一種積極防御的支護(hù)方法。錨桿支護(hù)能最大限度地保持圍巖的完整性、穩(wěn)定性，控制圍巖變形、位移和裂隙的發(fā)展，能充分發(fā)揮圍巖自身的支承作用，變被動(dòng)支護(hù)為主動(dòng)支護(hù)，有效的改善礦井的支護(hù)狀況，加快施工進(jìn)度，降低了施工成本，已經(jīng)成為當(dāng)今煤礦巷道支護(hù)改革的主要趨勢(shì)。

1 錨桿支護(hù)的形式

錨桿支護(hù)按組合構(gòu)件分為7類支護(hù):①單體錨桿;②錨桿網(wǎng);③錨桿鋼帶;④錨桿粱;⑤錨桿桁架⑥錨桿錨索;⑦多種組合，包括錨帶網(wǎng)、錨梁網(wǎng)、錨桿桁架網(wǎng)、錨帶網(wǎng)索等。根據(jù)巷道圍巖穩(wěn)定性，采用合適的錨桿支護(hù)形式。

(1)錨桿布置方式。錨桿的布置一般有“三花”布置、“五花”布置和矩形布置等，錨桿的間排距一般取0.6m、0.8m 和1.0m，頂板條件良好或采用聯(lián)合支護(hù)方式可取1.1m和1.2m。

(2)錨固方式。錨桿的錨固方式可分為端頭錨固、加長(zhǎng)錨固和全長(zhǎng)錨固。應(yīng)根據(jù)錨桿桿體性能和圍巖強(qiáng)度來(lái)選擇錨固方式。

(3)樹脂錨固劑。樹脂錨固劑與不同材質(zhì)的桿體配套已成為現(xiàn)代錨固工程的最佳材料。它黏結(jié)能力強(qiáng)、固化速度快，耐久性好，抵御外界和人的影響因素能力強(qiáng)，安全可靠性高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，貯存期長(zhǎng)。

(4)鉆孔、錨桿、樹脂藥卷直徑的合理匹配。錨桿支護(hù)的目的是控制巷道圍巖變形破壞，使巷道圍巖保持穩(wěn)定。錨桿錨固力的大小直接關(guān)系到其控制圍巖變形的能力。為了使錨桿獲得最大的錨固力，并且能夠順利安裝，煤巷錨桿鉆孔直徑應(yīng)為28mm。

2 錨桿支護(hù)作用的原理

隨著錨桿支護(hù)工程不斷的推廣使用，對(duì)各種錨桿支護(hù)理論不斷的發(fā)展和完善中，總結(jié)出如下三個(gè)主要作用。

2.1 懸吊作用

錨桿支護(hù)的懸吊作用，明顯的表現(xiàn)在直接頂較薄，老頂較堅(jiān)固的情況下，錨桿將下部不穩(wěn)定的巖層懸吊在上步穩(wěn)固的巖層上，由錨桿承擔(dān)軟巖或危巖的重量，以達(dá)到井巷穩(wěn)定的目的。這一理論提出的較早，有一定的實(shí)用價(jià)值。但它也是存在一些缺點(diǎn)的，如表現(xiàn)為沒有考慮圍巖的自承能力，而且將被錨固體與原巖體分開。錨桿懸吊適用于錨固到頂板堅(jiān)硬穩(wěn)定巖層。

2.2 組合梁作用

為了解決懸吊理論的局限性，在層狀地層中提出了組合梁理論。組合梁理論適用于頂板由多層小厚度連續(xù)性巖層組成的巷道，其原理是在沒有穩(wěn)固巖層的薄層狀巖層中，錨桿將薄層巖石錨固成一個(gè)巖石橋梁，提高頂板的承載能力。錨桿的錨固力及桿體強(qiáng)度和巖層的性質(zhì)是決定組合梁穩(wěn)定性的重要因素。

2.3 減小跨度作用

巷道頂板上打上錨桿，相當(dāng)于在該處打上點(diǎn)柱，因此，就好把巷道頂板巖石懸露的跨度縮小了，從而提高了頂板巖層的抗彎曲能力。這就是錨桿的減跨作用，起源于錨桿的懸吊作用，也是不能提供用于錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)的方法。

2.4 擠壓加固作用

在塊狀圍巖中，錨桿可將巷道周圍的危石彼此擠緊，對(duì)巖石起到擠壓加固作用，在圍巖周圍一定厚度的范圍內(nèi)形成一個(gè)既要能維持自身穩(wěn)定，又能阻止其上部圍巖松動(dòng)和變形的加固拱，從而保持巷道的穩(wěn)定性。

總而言之，使用錨桿支護(hù)，可發(fā)揮其加固拱作用和懸吊作用，使復(fù)合頂板內(nèi)的各煤巖體與錨桿緊固成一個(gè)所謂的“組合梁”，從而提高頂板巖層的抗彎強(qiáng)度，減少各巖層層面滑移、離層和冒落的機(jī)率，從而保證巷道的穩(wěn)定性。適應(yīng)了國(guó)家天然林保護(hù)工程實(shí)施以來(lái)所導(dǎo)致的木材無(wú)法采購(gòu)的外部環(huán)境，使其代替了不環(huán)保的木支護(hù)。

3 錨桿支護(hù)施工的安全注意事項(xiàng)

(1)巷道錨桿支護(hù)施工必須有作業(yè)規(guī)程，并且嚴(yán)格按作業(yè)規(guī)程的規(guī)定組織施工。(2)錨桿眼必須按作業(yè)規(guī)程要求的間距和排距布置，錨桿至迎頭的間距必須小于錨桿的設(shè)計(jì)排距。(3)打眼前，必須敲幫問頂，撬掉活矸，按規(guī)定架設(shè)臨時(shí)支護(hù)，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。鉆眼時(shí)應(yīng)按事先確定的眼位標(biāo)志處鉆進(jìn)。鉆完后應(yīng)將眼內(nèi)的巖粉和積水吹干凈。(4)錨桿眼應(yīng)做到當(dāng)班打的眼當(dāng)班錨。錨桿外露長(zhǎng)度要符合作業(yè)規(guī)程的規(guī)定，一根錨桿上不允許上兩個(gè)托板或螺帽。(5)錨桿眼必須按照規(guī)定角度打眼，不得打穿皮眼或沿順層面、裂縫打眼。(6)使用樹脂錨桿時(shí)應(yīng)用防護(hù)手套，未固化的樹脂藥包和固化劑具有毒性和腐蝕性，應(yīng)避免與皮膚接觸。破損的藥包應(yīng)及時(shí)處理，嚴(yán)禁樹脂藥包接觸明火。(7)錨桿安裝時(shí)的預(yù)應(yīng)力必須符合作業(yè)規(guī)程的規(guī)定，否則將可能導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。如1990年10月1日，某礦西三采區(qū)12304副巷掘進(jìn)工作面發(fā)生了一起大面積冒頂重大事故。冒頂區(qū)24根水泥錨桿中脫落17根，當(dāng)場(chǎng)死亡6人。事故原因是該處在推廣錨桿支護(hù)的初期，對(duì)錨桿支護(hù)的原理認(rèn)識(shí)不清，作業(yè)人員沒能按要求操作，安裝錨桿時(shí)，幾乎所有螺帽都沒有擰緊，造成大面積冒頂，嚴(yán)重地威脅了礦井的安全生產(chǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，錨桿無(wú)論在煤礦巷道支護(hù)中發(fā)揮著重要的作用，不僅能夠降低礦井的生產(chǎn)成本，而且還能提高礦井的經(jīng)濟(jì)效益。隨著科技的發(fā)展，錨桿支護(hù)技術(shù)會(huì)在煤礦中最擁有發(fā)展?jié)摿Φ闹ёo(hù)技術(shù)，它所創(chuàng)造出的高產(chǎn)高效從而推動(dòng)了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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