雙鴨山礦區(qū)隨著開采濃度的不斷增加，巷道圍巖條件也在不斷地變化，礦壓顯現(xiàn)劇烈，巷道支護越來越困難。雙礦集團不斷研究優(yōu)化巷道支護，大力發(fā)展錨桿支護技術(shù)，錨桿支護率由1995年的50%，發(fā)展到現(xiàn)在的95%以上，錨固力由原來的不足5噸，發(fā)展到7—13噸，目前大部分為端錨，這就要求錨桿的外部構(gòu)件必須與錨桿的支護能力相匹配，才能充分發(fā)揮錨桿的作用。
一、錨桿外部構(gòu)件作用機理
錨桿是由桿體、錨固粘結(jié)體和托板三部分組成，托板與輔助托板、網(wǎng)、梁等構(gòu)成外部構(gòu)件，其中托板是產(chǎn)生錨托力的主要構(gòu)件，同時對剪錨力也產(chǎn)生重要影響。托板通過擠壓圍巖表面提供錨托力，特別是與錨帶、錨梁、網(wǎng)相結(jié)合，形成封閉式的結(jié)構(gòu)，可明顯改善巷道圍巖受力狀態(tài)。對于端錨錨桿，主要是依靠托板與巖體接觸，壓緊巖石，使圍巖處于三向受力狀態(tài)，阻止圍巖表面破裂和變形。托板受載后將力仁慈給輔助托板、網(wǎng)、梁及錨桿桿體等，又進一步約束圍巖破裂和變形，提高圍巖的穩(wěn)定性。特別是在軟弱圍巖中，托板、網(wǎng)梁等外部構(gòu)件的作用更大。
二、錨桿外部構(gòu)件類型及影響因素
1、鐵質(zhì)托板。一般使用鑄鐵、廢舊工字鋼或U型鋼整平制作，有圓形托板、四方形托板、矩形托板及壓制而成的球面和錐形托板等。托板的尺寸要適中，太大一是不經(jīng)濟，二是托板承受的載荷過大，易鉆進圍巖風，影響錨桿錨固力。若托板太薄則易被錨桿拉進陷入巖體內(nèi)，使邊角離開巖面。三角形托板因尖角處易壓碎巖石故不適用于軟巖，只適用于硬巖。
2、輔助托板。一般由木質(zhì)、水泥、鎂菱土等材料制作，有圓形托板、四方形托板、矩形托板及壓制而成的球面和錐形托板等。輔助托板的尺寸一般比較大，用于煤巷兩幫及軟巖巷道，墊伏在鐵質(zhì)托板下面增加受力面積，防止托板鉆進圍巖內(nèi)，提高錨托力。
3、其它外部構(gòu)件。錨桿其它外部構(gòu)件包括W鋼帶、錨梁、金屬網(wǎng)、塑料網(wǎng)等。W鋼帶的破壞形式主要是錨帶的邊翹起、變形大而撕裂折斷、銹蝕損壞等。錨梁的破壞形式一般是壓扭、切斷、彎曲、開焊等。金屬網(wǎng)包括經(jīng)緯網(wǎng)、菱形網(wǎng)等，破壞形式主要有銹蝕、從接茬處開裂、放炮等原因引起網(wǎng)格不均勻等。
三、應(yīng)用及觀測分析
1、頂板支護形式包括：
?。?）錨桿支護，使用全螺紋鋼錨桿配鐵托板支護，托板采用鑄鐵、廢舊工字鋼抽筋或U型鋼整平制作，圓形托板、四方形托板、矩形托板及壓制而成的球面和錐形托板，直徑不小于110mm，使用廢舊工字鋼抽筋或U型鋼整平制作托板時面積不小于90cm2。此支護一般用于頂板較完整的Ⅰ、Ⅱ類圍巖巷道。
?。?）錨梁支護，在錨桿支護的基礎(chǔ)上，沿巷道化傾向加鋼筋梁支護，鋼筋梁采用Φ12mm以上圓鋼制作，寬度90mm，沿長度方向每800mm焊接一處。此支護形式一般用于Ⅲ類頂板較完整的巷道。
?。?）錨網(wǎng)帶支護，采用全螺紋鋼錨桿配鐵托板、W鋼帶、金屬網(wǎng)支護，一般用于Ⅳ、Ⅴ類圍巖巷道。
2、兩幫支護形式包括：
?。?）錨桿支護，作用全螺紋鋼錨桿、管縫錨桿、預(yù)應(yīng)力鋼絲繩錨桿配鐵托板支護，此支護一般用于1.3米及以下煤層的Ⅰ、Ⅱ類圍巖巷道兩幫。
?。?）錨網(wǎng)支護，在錨桿支護的基礎(chǔ)上，為防止煤層片幫，加網(wǎng)封閉圍巖。網(wǎng)采用金屬菱形網(wǎng)、經(jīng)緯網(wǎng)、塑料雙抗網(wǎng)。此類支護一般用于Ⅲ類圍巖巷道兩幫。
?。?）錨網(wǎng)梁支護，在錨網(wǎng)支護的基礎(chǔ)上，在托板與網(wǎng)之間沿走向或傾向加鋼筋梁，可增強兩幫抗變形能力。此類支護一般用于Ⅳ、Ⅴ類巷道兩幫。
3、支護要求托板緊貼巖面達80%以上，避免形成點接觸，造成受力不均勻而影響支護效果。
4、礦壓觀測。通過對9條采準巷道進行不同程度的錨托力觀測得出，二層煤巷道開挖影響階段錨托力變化值上幫為4.7—36.9kN，下幫為5.5—33.8KN，頂板為4.7—35.3KN。四層煤巷道開挖影響階段錨托力變化值上幫為6.3—11.2kN，下幫為1.57—12.3KN，頂板為0.8—15.4KN。均小于托板承載能力，滿足要求。
四、支護效果
對同一條巷道，錨桿托板的支護效果與巷道不同受力條件及服務(wù)階段有關(guān)。回采引起的圍巖變形量要比掘進階段大得多。另外，巷道布置在采空區(qū)上下部，還是在煤柱支承壓力帶，是跨采還是留設(shè)煤柱，是留雙側(cè)煤柱還是留單側(cè)煤柱，跨采期間巷道是無煤柱送巷還是留煤柱掘巷，以及掘巷時上區(qū)時采空區(qū)穩(wěn)定程度等，都將對錨桿托板的使用效果產(chǎn)生不同影響。超載時均發(fā)生在軌道巷回采面采過之后，這就要求區(qū)段軌道巷中，需要更換承載能力較大的托板，才能滿足安全生產(chǎn)需要。對于木質(zhì)輔助托板，有一定的壓縮性，能吸收部分變形能，木質(zhì)較差時，壓縮量小，易引起開裂損壞。水泥、鎂菱土輔助托板，為脆性鋼性支護材料，在壓力較大的巷道使用較差，易引起斷裂損壞。從使用情況看，木質(zhì)輔助托板優(yōu)于水泥托板，水泥輔助托板優(yōu)于鎂菱土輔助托板。金屬經(jīng)緯網(wǎng)及塑料雙抗網(wǎng)有的地點，易因放炮、變形等引起網(wǎng)格不均，影響支護效果，金屬菱形網(wǎng)使用效果較好。對于全錨方式，托板破壞后，錨桿仍起一定作用。
五、結(jié)論及建議
1、錨桿外部構(gòu)件的使用，必須根據(jù)巷道的服務(wù)年限、階段選擇，并進行礦壓觀測優(yōu)化設(shè)計，才能使錨桿外部構(gòu)件適應(yīng)各種困難條件下的巷道圍巖控制，推動支護改革發(fā)展，提高安全性及經(jīng)濟效益。
2、錨桿鐵托板是錨桿實現(xiàn)錨固力的關(guān)鍵構(gòu)件，在巷道開挖及穩(wěn)定階段，基本能夠滿足要求，在回采影響及以后，易因錨托力及變形量大等引起破壞，需采用增設(shè)支架或選擇開發(fā)使用高強度的鐵托板，確保支護安全可靠。
3、木托板要保證材質(zhì)規(guī)格要求才能發(fā)揮效能，水泥托板、鎂菱土輔助托板難以適應(yīng)壓力變形較大的巷道，研制開發(fā)高強度或有一定可縮性、經(jīng)濟性強的輔助托板是發(fā)展方向。
4、對于W鋼帶在淋水及服務(wù)年限較長的地點使用時，要加強檢測，因銹蝕強度達不到要求時及時采取加強支護措施。
5、對于金屬及塑料雙抗網(wǎng)，要提高編制質(zhì)量，在條件允許的情況下，采用滯后掛網(wǎng)，迎頭掛網(wǎng)及時噴漿封閉等方式。對于服務(wù)年限較長的巷道，為防止金屬網(wǎng)銹蝕，需及時噴漿封閉。
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