摘要：在煤炭的井下生產(chǎn)過程中，煤巷礦壓是必須面對并解決的重要前提條件之一。隨著煤巷錨桿支護技術(shù)在井下應(yīng)用的日趨成熟，為礦井的安全、高效生產(chǎn)提供了有力支持，但也必須充分認識到，錨桿支護作為一項系統(tǒng)工程，必須綜合考慮各種復(fù)雜因素的影響，以最可靠、最經(jīng)濟的錨桿支護方案為井下生產(chǎn)保駕護航，這無疑具有非常重要的意義。
錨桿對巷道的支護作用主要為通過對錨桿施加預(yù)緊力在圍巖中產(chǎn)生壓應(yīng)力區(qū)，并與錨索等其他支護構(gòu)件共同形成預(yù)應(yīng)力承載結(jié)構(gòu)，從而對巷道圍巖起到強化作用，對圍巖結(jié)構(gòu)面離層、滑動、節(jié)理裂隙張開等擴容變形產(chǎn)生約束作用，以保持巷道圍巖的完整性與穩(wěn)定性。
1、錨桿支護作用機理分析
1.1錨桿的早期作用
巷道開掘階段頂板破壞范圍較小，此時錨桿的作用主要是控制頂板下部巖層的滑動、離層、失穩(wěn)。錨桿安裝越及時，預(yù)緊力越大，則效果越好。
事實上，錨桿越粗錨桿預(yù)緊力越大，提供的抗剪力越大，巖層越不容易發(fā)生錯動。即使載巖層之間的粘結(jié)力喪失，在水平應(yīng)力作用下發(fā)生壓曲，壓曲臨界載荷也會得到明顯提高。
1.2錨桿的中期作用
掘進影響穩(wěn)定后至受到采動影響前，稱之為中期階段。此階段主要是由于巖石的流變效應(yīng)，致使隨著時間推移，巖層強度不斷降低，頂板下沉及錨桿受力逐漸加大，最后形成一定范圍的破壞區(qū)。當(dāng)巷道有煤柱時，殘余支撐壓力也影響巷道圍巖變形和破壞。
1.3錨桿的后期作用
當(dāng)巷道支護時間很長或受到回采影響后，巷道圍巖破壞區(qū)會進一步擴大，圍巖變形急劇增加，錨桿受力增大。會出現(xiàn)三種情況：一是錨固端仍處于穩(wěn)定巖層中，只是由于破壞區(qū)內(nèi)的巖層進一步擴容、離層而引起錨桿受力增加，頂板下沉增大。但只要保證錨桿不被拉斷，巷道仍能保持穩(wěn)定。二是穩(wěn)定巖層上移，錨桿完全處于破壞巖層內(nèi)。此時，錨桿的作用發(fā)生了較大變化，但只要錨桿參數(shù)選擇比較合理，頂板仍能保持穩(wěn)定。三是當(dāng)錨桿參數(shù)不合理或次生承載層所受載荷很大時，承載層內(nèi)仍會出現(xiàn)較大的擴容、離層，承載能力下降，厚度減小。
2、井下煤巷錨桿支護的施工工藝分析
2.1確定錨桿支護形式所應(yīng)掌握的原則
(1)一次支護原則。錨桿支護應(yīng)減少支護次數(shù)，盡量做到一次支護就控制圍巖變形；
(2)高強度、高剛度、高可靠性與低支護密度原則。在保證支護系統(tǒng)可靠性的條件下，可以通過提高錨桿剛度和強度，降低支護密度，減少單位面積上錨桿的數(shù)量，提高掘進速度；
(3)相互匹配原則。為最大限度地發(fā)揮錨桿整體支護作用，托板、鋼帶、螺母等錨桿構(gòu)件的參數(shù)與力學(xué)性能應(yīng)該相匹配，錨桿與錨索的參數(shù)與力學(xué)性能也應(yīng)相匹配；
(4)臨界支護強度與剛度原則。如果錨桿支護系統(tǒng)的強度和剛度小于臨界值，將導(dǎo)致巷道長時間處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，不能有效的控制圍巖的變形和破壞；
(5)高預(yù)應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力擴散原則。預(yù)應(yīng)力作為錨桿支護的重要因素，不但要采取措施提高錨桿預(yù)應(yīng)力，而且要通過托板、鋼帶等構(gòu)件實現(xiàn)錨桿預(yù)應(yīng)力的擴散，提高錨固體的整體剛度和完整性，使錨桿支護轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃又ёo。
2.2錨桿施工工藝過程
(1)巷道掘進與支護工藝過程：首先施工機具掘進出煤至巷道成形，其次敲幫問頂找掉危巖，然后施工機組機載式臨時支護托上金屬網(wǎng)或W鋼帶，再打第2、第4眼錨桿進行臨時支護，最后安裝其它錨桿及錨索；
(2)錨桿施工工藝：首先利用錨桿鉆機鉆進錨桿鉆孔，其次對孔洞進行清掃干凈，然后在孔底放入樹脂藥卷，接著將錨桿鉆機升起并利用攪拌器連接錨桿尾部和錨桿鉆機，攪拌樹脂藥卷，再用氣扳機擰緊螺母至設(shè)計扭矩，最后安裝其它錨桿；
(3)錨索施工工藝：首先應(yīng)定位錨索孔位，其次利用錨桿鉆機鉆進錨索鉆孔，清理鉆孔后放入樹脂藥卷，將樹脂藥卷送入孔底。然后用攪拌器聯(lián)接錨索尾部和錨桿鉆機，攪拌樹脂藥卷一定時間。停止攪拌后再等待規(guī)定的時間，收縮錨桿機，卸下攪拌器，15min后安裝錨具。最后用張拉設(shè)備張拉錨索使預(yù)緊力達到設(shè)計值。
3、煤巷錨桿支護中需要注意的幾個問題探討
(1)沿頂板掘進，實行光面爆破，以不破壞頂板和少震動巷幫煤體、特別是煤幫為原則，以保證巷道頂板和兩幫的平整，防止巷道周邊應(yīng)力集中，以滿足巷道自身的穩(wěn)定性。
(2)在斷面設(shè)計上，要確保巷道有足夠的掘進斷面，允許巷道有一定的變形量。
(3)在巷道布置上，要綜合考慮護巷煤柱的留設(shè)寬度，盡量避免將巷道布置在采動壓力集中區(qū)域內(nèi)。
(4)根據(jù)煤巷的特點，選擇合理的支護參數(shù)和支護形式。在支護形式上，可采用錨桿、錨網(wǎng)、錨噴、錨網(wǎng)噴等形式。在支護參數(shù)方面，關(guān)鍵是要確定錨桿的合理長度和排間距，錨桿長度一般應(yīng)大于煤巖松動圈0.2～0.4m，以適應(yīng)動壓對巷道的影響，對破碎的煤巖應(yīng)采用全長錨固錨桿，以對錨桿周圍的煤巖有一個固定作用。錨桿的排間距應(yīng)根據(jù)錨固力大小，梁網(wǎng)結(jié)構(gòu)強度，掘進后巷道圍巖松散破碎情況和朔性變形大小確定，一般為0.6～0.8m。錨桿必須要有托護結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生一定的托錨力。沒有托錨力的注漿鋼絲繩錨桿由于不能形成主動支護，因而不能用于煤巷支護。
(5)由于煤巷大都采用平頂型斷面，巷道上下幫頂端由于受剪應(yīng)力影響，因此頂板錨桿不宜全部垂直于頂板方向布置，而將靠巷道兩幫的頂板錨桿改成向幫有一個傾斜角度的布置，使錨固端超過兩幫非有效承載寬度，從而使錨固端受到兩幫的有效支撐。
(6)若圍巖出現(xiàn)弱面，必須采用特別加固措施防止在弱面處發(fā)生剪切破壞，造成事故。由于錨桿支護是一項隱蔽工程，必須加強煤巷錨桿施工質(zhì)量的管理，在巷道安裝多點位移計和離層儀監(jiān)測巷道圍巖內(nèi)部巖層的位移情況，同時對巷道的表面位移加以監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)失效錨桿要及時補打錨桿加強支護，維護巷道的穩(wěn)定。
4、結(jié)語
在煤礦生產(chǎn)過程中，支護是其不可缺少的一部分，對冒頂片幫等有非常重要的作用?？梢哉f，在煤炭生產(chǎn)實踐中不斷探索和提升煤巷支護質(zhì)量，不僅有利于改善煤炭生產(chǎn)的工作環(huán)境，更有利于保障安全生產(chǎn)，使經(jīng)濟效率得到顯著提升。當(dāng)前我國煤礦巷道主要采用錨桿支護，因此深入研究并提高錨桿支護質(zhì)量，對推動煤礦生產(chǎn)的安全和經(jīng)濟效益均有重要的現(xiàn)實意義。
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