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　　我國煤礦的軟巖地層分布十分的廣泛，已初步地將錨梁網(wǎng)、錨噴網(wǎng)、錨索等一些應(yīng)用到軟巖巷道支護中，但采準巷道還要經(jīng)受采動的頻繁影響，大部分巷道服務(wù)年限內(nèi)所產(chǎn)生的圍巖變形量都很大，錨桿支護施工的安全可靠性仍是尚待解決的一個技術(shù)難題。

 

　　1我國錨桿支護理論發(fā)展歷程

 

　　目前，在我國較成熟的錨桿支護理論主要可歸納為分4大類：

 

　　1）基于錨桿的懸吊作用而提出的懸吊理論，該理論認為把由于開挖、爆破等一些造成的松動巖塊穩(wěn)固（懸吊）在穩(wěn)定巖層上，防止破碎巖塊的冒落，在堅硬節(jié)理發(fā)育的巖塊處，錨桿通常起這種作用。

 

　　2）基于錨桿的擠壓作用提出的組合梁理論，其實質(zhì)是通過錨桿的徑向力作用將疊合梁的巖層擠緊，增大層間的摩擦力，同時錨桿的抗剪能力也阻止層間錯動，從而將疊合梁轉(zhuǎn)化為組合梁。

 

　　3）基于錨桿的加固作用提出的組合拱理論，該理論認為錨桿能限制、約束圍巖土體變形，并向圍巖土體施加壓力，從而使處于二維應(yīng)力狀態(tài)的地層外表面巖土體保持三維應(yīng)力狀態(tài)，錨桿的組合拱作用機理是錨桿制約圍巖縱向和橫向變形的能力的組合。

 

　　4）國內(nèi)很多學(xué)者對錨桿作用機理做了大量的深入研究與探討，綜合錨桿各方面的作用而提出的松動圈支護理論、錨固體強度強化理論、典型類比分析法、錨注理論、最大水平應(yīng)力理論以及錨桿桁架支護理論等。

 

 

　　2.1錨桿支護支中預(yù)應(yīng)力普遍偏低

 

　　雖然我國錨桿支護得到了相對廣泛的應(yīng)用，但在錨桿支護設(shè)計和現(xiàn)場施工中，都忽視了提高預(yù)應(yīng)力這一關(guān)鍵技術(shù)因素。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

 

　　1）沒有將錨桿的預(yù)應(yīng)力作為錨桿支護設(shè)計的參數(shù)。增大錨桿預(yù)應(yīng)力能顯著減少深部巷道圍巖強度弱化，減小圍巖破碎區(qū)范圍，提高深部巷道穩(wěn)定性。高性能高預(yù)應(yīng)力錨桿支護可以解決大量的技術(shù)難題，在很大程度上可以代替目前廣為采用的錨桿錨索支護，能夠及時主動的加固圍巖，提高技術(shù)含量。2）現(xiàn)場施工中忽視高預(yù)應(yīng)力錨桿支護的重要性。通過多個煤礦井下的現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，工人在安裝錨桿過程中，用錨桿鉆機安裝上錨桿即可，沒有對錨桿進行加扭得習(xí)慣。由于我國的錨桿鉆機輸出扭矩較低，不能達到錨桿支護的高預(yù)應(yīng)力要求，在這種情況下高預(yù)應(yīng)力的錨桿支護很難達到理想的支護效果。3）忽視高預(yù)應(yīng)力的錨桿支護的滯后預(yù)緊。不論錨桿鉆機和氣扳機對錨桿螺母的扭矩多大，經(jīng)過一段時間后錨桿的預(yù)應(yīng)力都有一個急速下降期，甚至有的錨桿扭距力會下降到零。因此要求在煤巷錨桿支護設(shè)計時給出明確的二次緊固指標，以保障高預(yù)應(yīng)力錨桿的支護效果。

 

　　2.2錨桿及其附件加工不規(guī)范

 

　　1）錨桿桿體和螺紋不等強。雖然桿體強度高，但是由于螺紋部分加工時強度降低，從而降低了錨桿的整體強度，不能產(chǎn)生與強度匹配的高錨固力。在監(jiān)測錨桿錨固力時就大量的出現(xiàn)錨桿桿體與螺紋結(jié)合處的斷裂現(xiàn)象。

 

　　2）托盤加工粗糙，強度低。托盤加工的不規(guī)范往往造成錨桿螺帽與托盤之間，托盤與鋼帶之間不能形成面接觸而僅僅是點接觸，使錨桿的兩個減磨墊片不能發(fā)揮應(yīng)有的作用，既影響錨桿的受力平衡，又不能直觀的顯示錨桿的安裝質(zhì)量。

 

　　3）錨桿支護的附件剛度偏小。錨桿支護中鋼帶、托盤、金屬網(wǎng)等附件的作用不可小視，如果附件剛度過低，則圍巖作用在附件上的力不能有效的傳遞到錨桿上，導(dǎo)致錨桿受力不大，而鋼帶和托盤等附件則出現(xiàn)嚴重的變形或開裂、折斷，金屬網(wǎng)出現(xiàn)破網(wǎng)。此時往往人們總誤認為是錨桿支護的強度不夠，從而采取縮小錨桿間距、增大錨桿直徑等方法進行補救。

 

　　4）錨索性能差。目前煤礦錨索使用的鋼絞線直徑有15.25mm和17.80mm兩種規(guī)格，錨索直徑偏小，強度不夠，不能適應(yīng)圍巖的大變形。經(jīng)過大量的觀測表明，當錨索受力很大而錨桿受力很小時是難以避免錨索破斷失效的。應(yīng)該采用新材質(zhì)、大直徑的錨索使錨索與錨桿共同作用，以適應(yīng)深部巷道圍巖的大變形。

 

　　2.3錨桿施工機具落后

 

　　我國錨桿鉆機品種較多，但性能適宜且可靠性高的產(chǎn)品不多。到目前為止，我國已開發(fā)40多種不同類型的錨桿鉆機，但適于井下且性能可靠的只有3-4種品種。隨著煤炭開采深度的逐漸增加，巷道壓力不斷加大，支護難度也越來越大，尤其在沒有進行支護的底板破壞趨勢將會成為更加突出的問題。高性能高預(yù)應(yīng)力的錨桿支護是解決深部巷道支護的最有效途徑，但我國錨桿鉆機的輸出扭矩遠不能滿足高預(yù)應(yīng)力錨桿一次性快速安裝的需要，這與國外先進技術(shù)還有很大的差距。同時我國還沒有打底眼的錨桿施工機具，這將在很大程度上制約我國錨桿支護技術(shù)的進一步發(fā)展。

 

　　2.4錨桿檢測儀器與檢測技術(shù)不健全

 

　　錨桿支護是一項隱性工程，及時有效的施工檢測是監(jiān)督施工質(zhì)量、保證錨桿支護安全可靠的重要手段。我國雖也比較重視錨桿支護的檢測工作，先后研制了一些監(jiān)測與檢測儀器但性能不高，功能不全，還未形成系列配套的綜合檢測技術(shù)。錨桿檢測是施工質(zhì)量與安全工作的重要保證，因此，加大檢測儀器儀表的研制力度是非常重要的，它將為我國煤礦錨桿支護技術(shù)的發(fā)展提供安全保證。

 

　　3提高錨桿支護的建議

 

　　3.1要科學(xué)合理的對錨桿支護進行設(shè)計，結(jié)合我國的具體實際情況，以地應(yīng)力現(xiàn)場實測值為基礎(chǔ)，總結(jié)出“地應(yīng)力學(xué)評估→初始支護設(shè)計→現(xiàn)場監(jiān)測→信息反饋及設(shè)計的修正完善”的動態(tài)設(shè)計方法，該設(shè)計方法的針對性強，可靠性比較高，可以預(yù)測巷道頂板圍巖的穩(wěn)定性，工程質(zhì)量上容易于保證，有利于科學(xué)化地管理，從而簡化了設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集工作。另外在進行地應(yīng)力學(xué)評估時，生產(chǎn)部門應(yīng)運用先進的設(shè)備和技術(shù)，對地應(yīng)力大小、圍巖強度和結(jié)構(gòu)、圍巖位移及破壞范圍進行測試，要弄清煤層圍巖體物理力學(xué)性質(zhì)，認真的分析井下生產(chǎn)地質(zhì)資料，為合理支護設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。

 

　　3.2高強度、高預(yù)應(yīng)力組合式錨桿支護體系

 

　　1）開發(fā)推廣等強錨桿。在一般地螺紋鋼錨桿加工時采用先車后滾絲的工藝，螺紋處的桿體強度損失了20%左右。當巷道頂板受動壓或沖擊地壓影響時，往往在螺紋部位突然斷裂而使錨桿體失效。因此，應(yīng)采取措施提高螺紋部位的強度，使的錨桿在整體上具有等強性。

 

　　2）預(yù)應(yīng)力錨桿和錨索、桁架的組合支護。在高地應(yīng)力厚層復(fù)合頂板條件下控制巷道變形和防止頂板離層方面顯示出其巨大的優(yōu)越性，組合支護的關(guān)鍵就是同步承載和剛度匹配問題，按照目前的技術(shù)水平，高性能錨桿預(yù)拉力僅不超過20～30kN，因而錨索和桁架的預(yù)拉力一般不應(yīng)超過60～80kN，才能夠形成同步承載。

 

　　3）完善和發(fā)展配套的錨桿機具。在我國目前所使用的錨桿鉆機存在鉆頭、釬桿的零部件質(zhì)量不可靠、打眼及藥卷和擰螺母安裝速度慢等一些主要問題。因此，要實現(xiàn)快速掘進，一定要研制新型錨桿鉆機及其配套的系統(tǒng)零部件。當前由煤炭科學(xué)研究總院上海分院設(shè)計、中國礦業(yè)大學(xué)機械廠生產(chǎn)的MDS3型電動錨桿鉆機性能較好，有良好的應(yīng)用前景。另外現(xiàn)有掘進機不帶錨桿鉆機，不能實現(xiàn)切割與錨桿支護平行作業(yè)，嚴重影響掘進速度?，F(xiàn)在澳大利亞液壓工程公司生產(chǎn)的機載錨桿機，擁有ARO4000系列頂錨桿鉆機、ARO5500系列幫錨桿鉆機等型號，可安裝在任何型號掘進機上，能夠?qū)崿F(xiàn)頂幫錨桿的快速安裝。

 

　　4）加強施工人員的技術(shù)施工管理，要求工人嚴格按施工組織設(shè)計施工。在錨桿的安裝時，要嚴格按照施工順序和操作程序施工，無論是幫部錨桿或者頂部錨桿，在合理使用打眼錨桿機的同時.

 

　　要做到如下幾點很重要：

       第一，杜絕干打眼，保證在風(fēng)水電正常情況下工作。第二，在裝樹脂藥卷時，一定要把藥卷的順序搞對，快速和中速的不能搞混。第三，按要求安裝完錨桿后，必須用預(yù)應(yīng)力扳手將錨桿托盤螺絲擰緊，使其緊貼巖面，達到預(yù)應(yīng)力值。