[摘要]在煤礦開采過程中，隨著巷道埋深的增加，地質(zhì)環(huán)境日趨復(fù)雜，這無疑對巷道的穩(wěn)定性帶來了威脅，而應(yīng)運而生的錨桿支護技術(shù)經(jīng)過長期的發(fā)展和創(chuàng)新，為控制巷道變形和破壞，實現(xiàn)安全作業(yè)，提高開采效益帶來了新的契機。本文以位于豫、陜、晉三省交界處的義煤礦區(qū)為例，闡述了煤巷錨桿支護內(nèi)涵，并就其在義煤礦區(qū)的應(yīng)用進行了分析。
繼棚式支護形式之后，煤巷錨桿支護技術(shù)得以迅速發(fā)展，其憑借自身支護效果好、用工少、成本低、利于改善作業(yè)環(huán)境、實現(xiàn)安全生產(chǎn)的諸多優(yōu)勢，成為當(dāng)下煤巷支護的主流形式，而有著五十余年發(fā)展歷程的義煤礦區(qū)也不例外，其立足于自身實際，合理利用錨桿支護技術(shù)，促使采煤工作安全、快速開展，創(chuàng)造了巨大了經(jīng)濟效益和社會效益。
一、煤巷錨桿支護內(nèi)涵
煤巷錨桿支護技術(shù)最顯著的特征就是主動性，其通常是在充分發(fā)揮煤巷圍巖自身承載結(jié)構(gòu)作用的基礎(chǔ)上，與其組成錨固體，以此形成統(tǒng)一、整體的承載結(jié)構(gòu)，用于提高圍巖強度，限制巷道破壞程度和范圍。
煤巷錨桿支護參數(shù)和形式的確定應(yīng)注意下述幾點事項：一是最好通過一次支護達到圍巖變形的控制效果；二是要適當(dāng)增大錨桿的預(yù)應(yīng)力，并借助鋼帶、托板等設(shè)置增強錨固體的完整性與剛度；三是盡量在保證錨桿剛度、強度以及系統(tǒng)可靠的基礎(chǔ)上，減少錨桿數(shù)量和支護密度，用于加快掘進速度；此外還應(yīng)注意錨桿構(gòu)件之間應(yīng)相互匹配，臨界支護強度、剛度確定應(yīng)合理，綜合成本要經(jīng)濟等，以此實現(xiàn)錨桿支護技術(shù)先進、效果明顯、經(jīng)濟合理。
二、煤巷錨桿支護在義煤礦區(qū)的應(yīng)用
針對義煤礦區(qū)中水文情況復(fù)雜，屬于“三軟兩高”的煤巷，因先前實施的被動式棚式支護方案，不僅圍巖加固效果不理想，也影響巷道掘進速度，其維護頻率和成本也相對較大，可見其可行性較差。而合理的錨桿支護方案有著傳統(tǒng)支護方式不可比擬的優(yōu)勢，在“三軟兩高”這種典型煤巷中成效更為顯著，在此就其錨桿支護技術(shù)的應(yīng)用進行分析。
首先是選擇錨桿形式，當(dāng)下鋼錨桿是礦區(qū)煤巷錨桿支護的主要形式，尤其是經(jīng)優(yōu)質(zhì)鋼材制作的左旋螺紋鋼錨桿，相對而言，其強度高于一般桿體的3-4倍，甚至能夠達到超高強度的等級標(biāo)準(zhǔn)，在高應(yīng)力煤巷支護中效果更為顯著，而且因其表面自帶紋理，可有效粘結(jié)錨固劑和錨桿，利于提高巷道圍巖的剛度和強度，以及使用壽命。同時錨固方式的選擇也不容忽視，若以長度為劃分依據(jù)，錨固可被分為端錨固、全長錨固和加長錨固。雖然其各有各的優(yōu)劣，但相比之下樹脂錨固方式的錨固力較大，不僅便于施工，而且穩(wěn)定可靠，因此可合理采用該種方式。
其次是計算錨固參數(shù)，在該環(huán)節(jié)，需要科學(xué)、合理的計算錨桿長度，以此保證錨桿支護效果良好，通常會利用冒落拱高度、加固理論等方法加以計算。前者是以公式L=H1+Lb+0.5計算的，H1表示為1/f1[B/2+H·tg（45-Φ1/2）0]，其中H為煤巷高度，B為煤巷寬度，Φ1為煤巷幫體內(nèi)部的摩擦角，f1代表頂巖硬度系數(shù)；后者是以公式L=Lb+Lm表示的，Lm又是以N·（1.1+B/10）計算的，其中N為圍巖穩(wěn)定性能影響系數(shù)，取值范圍通常處于1.0-1.2之間，B為煤巷寬度。在獲取可靠的錨桿長度時，只需將相關(guān)數(shù)值帶入公式即可。
再者是確定施工方案，此時應(yīng)遵循煤巷錨桿支護技術(shù)原則，立足于巷道實際情況，結(jié)合行人、通風(fēng)等安全需要，根據(jù)上述計算結(jié)果，確定錨桿的長度、剛度、強度（包括相應(yīng)的臨界值）、數(shù)量、密度等，對其所施加的預(yù)應(yīng)力值，錨索、螺母、鋼帶、托板等構(gòu)件的力學(xué)性能，以及其型號、直徑、間距等具體參數(shù)，并預(yù)留適當(dāng)?shù)臄嗝妫糜跐M足對巷道圍巖變形的控制要求。
最后是強化施工控制，在具體實踐中，除了嚴(yán)格檢查支護材料、材質(zhì)、規(guī)格、強度、結(jié)構(gòu)等外，應(yīng)注意在巷道中每前進30-50m必須對錨桿進行拉拔力試驗，并如實記錄，為防止巷道兩幫圍巖向中心移動，以此降低桁拉桿的預(yù)緊力，應(yīng)對螺母的松緊程度進行檢查，確保其均處于擰緊狀態(tài)等。經(jīng)規(guī)范施工后，在預(yù)緊力方面，錨索為8-10t之間，頂錨桿應(yīng)為150kN，幫錨桿為100kN，且將錨桿間距誤差控制在50㎜以內(nèi)，其外長處于20-50㎜之間。此外還應(yīng)密切關(guān)注煤巷頂幫的情況，以此實現(xiàn)質(zhì)量達標(biāo)，安全施工。
該礦區(qū)在完成煤巷錨桿支護施工后，不僅提高了作業(yè)效率，保證了作業(yè)安全，也緩解了作業(yè)人員的勞動強度，節(jié)約了巷道維護成本，綜合效益明顯提高。
結(jié)束語
總之，錨桿支護憑借其增強煤巷穩(wěn)定性，加快巷道掘進速度，降低費用成本，改善作業(yè)環(huán)境，增加礦業(yè)收益等優(yōu)越性在義煤礦區(qū)中得以廣泛應(yīng)用，但我們應(yīng)遵循支護原則，立足煤巷實際，選擇最優(yōu)方案，規(guī)范施工，以此最大限度的發(fā)揮錨桿支護效用，促進煤礦作業(yè)安全、高效進行。
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