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　　錨桿支護是目前一些煤礦企業(yè)礦井巷道的一種常用支護形式，是煤礦支護改革的發(fā)展方向，其存在著支護成本過大、支護可靠性不足、預應力過小等缺陷。本文介紹了錨桿支護的相關理論和適用條件，分析了影響錨桿支護效果等問題。

 

 

　　目前錨桿支護理論有懸吊理論、組合梁理論和加固拱理論等。懸吊理論是最早的錨桿支護理論，特別是在頂板上部有穩(wěn)定巖層，而其下部存在松散、破碎巖層的條件下，這種支護理論應用比較廣泛。其主要缺陷是僅考慮了錨桿的抗拉作用，沒有涉及其抗剪能力及對破碎巖層整體強度的提高。

 

　　組合梁理論充分考慮了錨桿對巖層離層與滑動的約束作用，適用于層狀巖層。該理論認為，錨桿提供的軸向力將對巖層離層產(chǎn)生約束，并且增大了各巖層間的摩擦力，與錨桿桿體提供的抗剪力一同阻止巖層間產(chǎn)生相對滑動。

 

　　加固拱理論認為，即使在軟弱、松散、破碎的巖層中安裝錨桿，也可以形成一個承載結(jié)構。只要錨桿間距足夠小，就能在巖體中產(chǎn)生一個均勻壓縮帶，它可以承受破壞區(qū)上部破碎巖石的載荷。

 

 

　　錨桿支護設計方法不科學。雖然已制定煤巷錨桿支護規(guī)范，但設計時絕大多數(shù)采用工程類比法，支護形式和參數(shù)確定不盡合理，有可能支護強度太高，支護成本大，浪費了材料；在松軟、軟弱等特殊地質(zhì)條件下支護強度也可能不足，出現(xiàn)片幫、冒頂?shù)劝踩鹿省ｅ^桿的支護材料質(zhì)量不能完全達到要求。

 

　　在現(xiàn)有技術條件下，施工因素是直接影響錨桿支護可靠性的關鍵環(huán)節(jié)。施工人員對錨桿支護理論的系統(tǒng)認識不夠，對錨桿的安裝操作質(zhì)量管理不到位，施工達不到設計要求。錨桿支護中預應力普遍偏低。目前大量礦壓觀測發(fā)現(xiàn)，深井軟巖巷道(包括煤巷)掘進期間圍巖變形普遍在500～800mm以上，金屬支架與普通的錨桿支護此階段即遭到破壞。只有通過提高支護的預應力，從而消除或大大減緩巖層軟弱面的離層現(xiàn)象，同時減緩兩幫圍巖的應力集中程度和巖體破壞現(xiàn)象，初期圍巖變形才能得到有效控制，進而實現(xiàn)快速增阻，達到錨固工作阻力的效果。

 

　　3、錨桿與錨索聯(lián)合支護的研究

 

　　3．1錨桿與錨索聯(lián)合支護原理

 

　　一些綜放工作面其頂板抗壓強度較低，受壓后易冒落，所以用一般懸吊理論(將頂板懸吊于直接頂)所設計的錨桿往往較長(2．5m以上)而失去實際意義。對于這類巷道錨桿支護的理論基礎采用“圍巖松動圈巷道支護理論”。錨索支護彌補了錨桿長度的不足，預應力大，承載能力強。其實質(zhì)就是把錨索深入到深部穩(wěn)定巖石中，對被加固的巖體預先施加壓應力，限制巖體的松動變形，從而保持圍巖穩(wěn)定。

 

　　將巷道開挖后，裂縫與圍巖擴張所產(chǎn)生的碎脹力作為支護的主要對象。由于圍巖狀態(tài)不同，松動圈的大小也不同。當錨桿支護形成的壓縮圈厚度小于松動圈厚度時，錨桿支護的懸吊作用減弱，頂板會離層脫落。再采用預應力錨索補強加固，錨索長度大、預應力高、快速承載能力強，形成壓縮圈厚度大，在較大預應力的作用下，把上部穩(wěn)定巖層和下部組成的巖層梁再組合在一起，每根錨索周圍形成的壓縮區(qū)域彼此重疊，在復合頂板中形成一個厚度更大的均勻連續(xù)壓縮帶，各巖層面互相擠壓，層面摩擦大大增加，使復合頂板形成拱梁，從而有效的提高了頂板的整體性、穩(wěn)定性，加強了頂板的自承能力。

 

　　3．2聯(lián)合支護的幾種形式

 

　　錨桿與錨素聯(lián)合支護是煤巷巷道掘進過程中的一種主要支護形式，可以與鋼帶、金屬網(wǎng)、工字鋼梁聯(lián)合使用。最常用的是錨桿與錨索、網(wǎng)的聯(lián)合支護形式。錨桿與錨索、鋼帶抗彎強度小易貼頂承受載荷小，頂板平整時常用錨桿加固偽頂，錨桿與錨索加固直接頂；錨桿與鋼梁則能承受較大載荷。錨桿桁架是利用拉桿所產(chǎn)生擠壓力減少或消除下位巖層的拉應力。形成一種以頂板巖層受壓，拉桿受拉，類似桁架的承載結(jié)構，但兩幫圍巖體強度要高，若頂板完整性好，分層厚度又大，應該使用錨桿與錨索聯(lián)合支護，利用錨索鋼絞線較長的特點，在圍巖上部形成一個能防止其上部圍巖松動和變形的加固拱，從而保持巷道支護的穩(wěn)定性。

 

　　3．3二次支護在施工設計時，考慮到圍巖的自身承載能力，以現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)為指導，增大錨桿間排距，先布置低密度錨桿，后路及時進行二次支護，與迎頭支護平行作業(yè)，使支護強度達到最終支護密度。具體施工時，還要確定二次支護距離迎頭的距離。二次支護可采用小孔徑錨索或柔性錨桿，以彌補一般錨桿支護的不足，錨固到深層堅硬巖層，增強支護的可靠性。

 

　　3.4聯(lián)合支護效果和經(jīng)濟分析

 

　　單純采用錨桿支護，支護費用高，工人勞動強度大，工序復雜，單進低。錨桿、錨索聯(lián)合支護技術很好的解決了這些問題。（1）在掘進期間，巷道頂板下沉很小，兩幫移近量最大為5mm/d；（2）從頂板錨桿受力情況看，錨桿受軸向拉力最大56kN，整個錨桿桿體基本處于受拉狀態(tài)，經(jīng)測試，所有受測錨桿均未超過屈服極限，說明支護強度可靠。據(jù)不完全統(tǒng)計，用錨網(wǎng)、錨素聯(lián)合支護，每米巷道支護費用降低1000多元，對大中型煤礦而言，每年節(jié)約支護費用數(shù)千萬元，可以創(chuàng)造客觀的經(jīng)濟效益。

 

　　用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護，其運輸量、運輸環(huán)節(jié)及消耗量少，工人勞動強度大大降低。短掘短錨做到及時支護，消除了空頂作業(yè)，改善了安全環(huán)境，帶來顯著的社會效益。用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護，巷道斷面利用率可提高10～20％，通風阻力下降10％左右，可明顯的改善安全生產(chǎn)環(huán)境。

 

　　3.5錨桿聯(lián)合支護穩(wěn)定的圍巖采用單一的錨桿支護是可行的，但是在受到動壓影響，處于軟巖層中，圍巖容易變形、地層壓力大的不穩(wěn)定圍巖，則必須采用不同的錨桿聯(lián)合支護。對于不穩(wěn)定或極不穩(wěn)定巷道，這類巷道的特點是圍巖破壞范圍和變形量大，除錨桿支護配錨梁網(wǎng)組合支護外，還應采取加長錨桿長度、縮小錨桿間排距、頂板注漿、錨索加固等特殊手段加強支護。

 

　　4、結(jié)語

 

　　通過以上分析比較支護效果，以及具體施工實踐表明，采用錨桿與錨索聯(lián)合支護技術，提高了支護效果。可以加快施工進度，緩解了采掘失調(diào)的現(xiàn)象，為采煤接續(xù)提供了保障，減少了輔助運輸量、運輸環(huán)節(jié)及材料消耗，減輕了工人勞動強度，節(jié)約了大量人力物力，提高了勞動效率。并可以有效的控制巷道頂板圍巖的下沉，避免巷道的重復翻修，圍巖基本趨于穩(wěn)定，完全滿足巷道使用要求，達到預期的支護效果和目的。