【摘要】煤礦開(kāi)采作業(yè)的過(guò)程中，需要應(yīng)用到各種各樣的施工技術(shù)，只有充分認(rèn)識(shí)和掌握這些施工技術(shù)，才能夠提高煤礦開(kāi)采作業(yè)的質(zhì)量。本文圍繞煤礦錨桿和錨索兩個(gè)施工技術(shù)，對(duì)它們的施工工藝進(jìn)行了詳細(xì)分析。
一、前言
錨桿和錨索施工技術(shù)是煤礦開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中經(jīng)常使用的施工技術(shù)種類，為了能夠保證這兩種技術(shù)實(shí)施的有效性，必須要對(duì)它們的施工工藝流程進(jìn)行分析，保證具體應(yīng)用過(guò)程中的質(zhì)量。
二、錨桿支護(hù)作用原理
錨桿是一種安設(shè)在巷道圍巖體內(nèi)的桿狀錨栓體系。采用錨桿支護(hù)的巷道，就是在巷道掘進(jìn)后向圍巖中鉆錨桿眼，然后將錨桿安設(shè)在錨桿孔內(nèi)，對(duì)巷道圍巖進(jìn)行加固，以維護(hù)巷道的穩(wěn)定性。
1、懸吊作用
懸吊作用是指將要冒落的圍巖或者軟弱巖層，用錨桿懸吊于上部的堅(jiān)硬巖體上，由錨桿來(lái)承載圍巖或者弱巖的重量。
2、組合梁作用
可將平頂巷道層狀頂板看作是由巷道兩幫為支點(diǎn)的疊合梁，在荷載作用下，各層板梁都單獨(dú)彎曲，每層板梁的上下緣分別處于受壓和受拉狀態(tài)。但是用錨桿將各組合板梁壓緊之后，在荷載作用下，就如同一塊板梁的彎曲一樣，提高了板梁的抗彎強(qiáng)度，可以提高頂板巖層的承載能力。
3、擠壓加固拱作用
在巷道周圍系統(tǒng)地布置錨桿，使巷道拱部節(jié)理發(fā)育的巖體連接在一起，便在一定的范圍內(nèi)形成一個(gè)連續(xù)的、具有一定自承能力的拱形壓縮帶，使巷道圍巖由原來(lái)作用在支架上的荷載變成了承載結(jié)構(gòu)，以支承其自身的重量和頂板壓力。
4、減跨作用
在巷道內(nèi)安設(shè)錨桿，能夠減少壓力拱的高度和跨度。如在巷道跨中打一根錨桿，相當(dāng)于在該處打一根支柱，使原來(lái)的拱分為兩個(gè)小拱，小拱的跨度為原拱的一半。如果打三根錨桿，就相當(dāng)于將原來(lái)的拱分成四個(gè)小拱，壓力拱的跨度為原拱的四分之一，同時(shí)壓力拱的高度也明顯降低。
5、圍巖補(bǔ)強(qiáng)加固作用
巷道深處圍巖內(nèi)的巖石處于三向受力狀態(tài)，而靠近巷道周邊的巖石則處于二向受力狀態(tài)，后者的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于前者，因此容易受破壞而喪失穩(wěn)定性。在巷道內(nèi)安設(shè)錨桿后，有些圍巖又部分地恢復(fù)為三向受力狀態(tài)，增強(qiáng)了自身的強(qiáng)度。此外，錨桿還可以增強(qiáng)巖層弱面的抗剪強(qiáng)度，使巷道周邊的圍巖不易破壞和失穩(wěn)。
三、巷道掘進(jìn)與臨時(shí)支護(hù)
巷道掘進(jìn)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。一方面影響成巷速度；另一方面，巷道成形質(zhì)量直接影響錨桿、錨索支護(hù)各構(gòu)件的安裝與支護(hù)性能的發(fā)揮。
為了保持巷道圍巖的完整性與穩(wěn)定性，減小掘進(jìn)對(duì)圍巖的破壞，煤巷并應(yīng)優(yōu)先采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)。如果采用鉆爆法掘進(jìn)，必須采用光面爆破工藝。對(duì)掘進(jìn)有以下要求：
1、嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的巷道斷面與尺寸施工，不得超挖或欠挖。很多礦區(qū)規(guī)定，巷道掘進(jìn)尺寸與設(shè)計(jì)尺寸相差不得超過(guò)200mm。如果因?yàn)椴豢煽咕艿脑驅(qū)е鲁瑢?、超高、?yīng)根據(jù)實(shí)際情況變更支護(hù)設(shè)計(jì)，或采取補(bǔ)強(qiáng)加固措施。
2、保證成形質(zhì)量，盡量使巷道表面平整、光滑、避免凹凸不平，為錨桿、錨索支護(hù)各構(gòu)件的安裝創(chuàng)造良好條件。同時(shí)，也能使錨桿、錨索、鋼帶處于較好的受力狀態(tài)，有利于支護(hù)作用的充分發(fā)揮。掘進(jìn)工作面應(yīng)采用有效的臨時(shí)支護(hù)，嚴(yán)禁空頂作用。應(yīng)根據(jù)巷道地質(zhì)與生產(chǎn)條件，確定合理的最大控頂距，并根據(jù)圍巖條件的變化進(jìn)行調(diào)整。臨時(shí)支護(hù)宜采用有一定初撐力的支護(hù)方式，以便能主動(dòng)，及時(shí)地控制空頂范圍內(nèi)頂板的破壞與垮落。
四、錨桿支護(hù)施工工藝
錨桿應(yīng)緊跟掘進(jìn)工作面及時(shí)支護(hù)。錨桿支護(hù)施工工藝流程為：掘進(jìn)出煤，鋪、聯(lián)金屬網(wǎng)，上鋼筋托梁或鋼帶，臨時(shí)支護(hù)，鉆頂板中部錨桿孔、清孔，安裝樹(shù)脂藥卷和錨桿，用錨桿鉆機(jī)攪拌樹(shù)脂藥卷至規(guī)定時(shí)間，停止攪拌并等待規(guī)定的時(shí)間，擰緊螺母達(dá)到錨桿設(shè)計(jì)預(yù)緊力。從中部向外依次安裝其它頂板錨桿。幫錨桿的施工步驟與頂錨桿基本相同。
錨桿支護(hù)施工工藝中，鉆孔、攪拌樹(shù)脂藥卷與擰緊螺母為主要工序，其它可作為輔助工序。為了使錨桿支護(hù)各施工工序有序進(jìn)行，減少支護(hù)時(shí)間，提高安裝速度，合理安排各個(gè)工序，進(jìn)行施工工藝優(yōu)化。錨桿施工主要工序：鉆孔，攪拌樹(shù)脂藥卷與擰緊螺母為主線，在考慮輔助工序先后的基礎(chǔ)上，盡量使輔助工序與主要工序平行作業(yè)，合理利用工時(shí)，縮短總的支護(hù)時(shí)間。
為了提高錨桿支護(hù)速度，在巷道斷面尺寸允許的條件下，應(yīng)配置2臺(tái)甚至多臺(tái)錨桿鉆機(jī)同時(shí)作業(yè)，盡量安排頂板錨桿與幫錨桿同時(shí)作業(yè)。
五、錨索施工工藝
與錨桿相比，錨索具有深度大，強(qiáng)度大，可施加較大預(yù)緊力的特點(diǎn)。樹(shù)脂錨固錨索的施工很多方面與錨桿類似。
錨索應(yīng)緊跟掘進(jìn)工作面及時(shí)支護(hù)。錨索支護(hù)施工工藝流程為：定錨索孔位，鉆進(jìn)錨索鉆孔，清孔，往鉆孔內(nèi)裝入樹(shù)脂藥卷，用錨索頭部頂柱樹(shù)脂藥卷并送入孔底，升起鉆機(jī)并用攪拌器連接鉆機(jī)和錨索尾部，開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)攪拌樹(shù)脂藥卷至規(guī)定時(shí)間，停止攪拌等待規(guī)定時(shí)間后收縮鉆機(jī)卸下攪拌器，等待10~15min，套上托板安裝錨具，用張拉設(shè)備張拉錨索到設(shè)計(jì)預(yù)緊力。錨索支護(hù)施工工藝中，鉆孔、攪拌樹(shù)脂藥卷與張拉為主要工序。
六、關(guān)于錨桿錨索支護(hù)在井工礦中應(yīng)用分析
在運(yùn)輸巷以及回風(fēng)巷中，都是采用錨桿與鋼帶的配套使用。自工作面距離上半段停采線約6m的位置處，不能使用頂網(wǎng)或者是通過(guò)設(shè)置鋼絲繩對(duì)支架頂板予以控制，則是錨桿錨索與鋼帶配套支護(hù)對(duì)頂距離以及出架通道進(jìn)行控制。也就是說(shuō)，當(dāng)采煤機(jī)械設(shè)備在割第一刀時(shí)，需要在每隔1m位置處的單體支柱上設(shè)置一臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用兩臺(tái)錨桿鉆機(jī)間排距開(kāi)始打眼，再沿著工作面的斜方向設(shè)置錨索，從而達(dá)到支護(hù)頂板的目的。再距離停采線1.8m時(shí)，利用錨桿和錨索配合使用設(shè)置停止拉架。而通過(guò)實(shí)踐證明，錨桿錨索和金屬網(wǎng)等構(gòu)件的配套使用，可以起到很好的加固作用，這樣一來(lái)，被錨固的巖層便會(huì)構(gòu)成一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)體系，徹底改變圍巖下部的受力狀態(tài)，進(jìn)而全面提升了圍巖的整體承載力，有效控制巷道圍巖發(fā)生變形，使支護(hù)結(jié)構(gòu)更可靠、穩(wěn)定。并且，在應(yīng)用錨桿錨索支護(hù)技術(shù)后，能夠加快施工進(jìn)度，同時(shí)巷道頂板圍巖下沉現(xiàn)象得到有效控制，以免對(duì)巷道進(jìn)行再次翻修，確保圍巖穩(wěn)定性，這樣一來(lái)，可以確保巷道既定的支護(hù)需求，使其獲得良好的支護(hù)效果。錨桿錨索支護(hù)可以大大降低支護(hù)成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，為施工人員營(yíng)造一良好的工作環(huán)境。除此之外，錨桿錨索支護(hù)流程過(guò)于簡(jiǎn)單，便于操作，在巷道支護(hù)中應(yīng)用非常的廣泛。應(yīng)用錨桿錨索支護(hù)需要注意以下幾點(diǎn)問(wèn)題：
1、時(shí)效性
在掘進(jìn)巷道過(guò)程中，要快速將錨桿錨索支架予以安裝，避免頂板出現(xiàn)早期的離層現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，通常間隔100m，需要安裝一頂板離層儀器，便于對(duì)巷道的穩(wěn)定性進(jìn)行觀察，這主要是由于錨桿安設(shè)質(zhì)量和巷道的圍巖的穩(wěn)定性有一定的隱蔽性，導(dǎo)致在巷道頂板出現(xiàn)位移變化時(shí)，沒(méi)有明顯的預(yù)兆，所以，關(guān)于巷道安全性的監(jiān)測(cè)是非常重要的。
2、緊固性
在完成錨桿和錨索支架后，必須確保預(yù)緊力滿足既定標(biāo)準(zhǔn)，才能發(fā)揮更好的預(yù)防功能，這樣一來(lái)，懸吊作用也會(huì)變得更加的明顯，因此，強(qiáng)化檢查與維護(hù)是非常重要。
七、對(duì)煤礦錨桿支護(hù)技術(shù)的展望
1、繼續(xù)完善煤礦錨桿支護(hù)理論與技術(shù)
錨桿支護(hù)理論很多，但這些理論與實(shí)際應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展適應(yīng)性較差。所以，有必要結(jié)合煤礦自身特點(diǎn)，不斷探索煤礦錨桿支護(hù)理論，提高煤巷錨桿形式與參數(shù)選擇的實(shí)用性和科學(xué)性。我們要不斷消化吸收國(guó)外先進(jìn)的錨桿支護(hù)理論和設(shè)計(jì)方法，學(xué)習(xí)先進(jìn)的煤巷錨桿支護(hù)的工程監(jiān)控設(shè)計(jì)方法，根據(jù)我國(guó)實(shí)際，發(fā)展科學(xué)合理的錨桿支護(hù)技術(shù)，提高煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法的實(shí)用性和科學(xué)性。
2、發(fā)展掘錨新機(jī)具
根據(jù)當(dāng)前的施工工藝，主要有兩方面因素影響快速掘進(jìn)：一方面是錨桿機(jī)打眼及安裝速度；另一方面是掘進(jìn)機(jī)割煤速度?，F(xiàn)行煤巷快速掘進(jìn)施工方法的主要矛盾是掘進(jìn)工作面的開(kāi)機(jī)率較低，支護(hù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響單進(jìn)水平的提高。加快煤巷錨桿支護(hù)單進(jìn)速度的有效手段是發(fā)展掘錨聯(lián)合機(jī)組，實(shí)現(xiàn)“掘支錨一體化”平行作業(yè)。因此，發(fā)展掘錨新機(jī)具將是我國(guó)煤巷快速掘進(jìn)的一個(gè)發(fā)展方向。
3、進(jìn)一步研究錨桿支護(hù)監(jiān)測(cè)技術(shù)
要對(duì)煤礦井下的錨桿支護(hù)進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，驗(yàn)證初始設(shè)計(jì)的可靠性和合理性，并為修正初始設(shè)計(jì)提供依據(jù)。在日常工作中，很多必要的監(jiān)測(cè)工作并沒(méi)有順利進(jìn)行，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)效果大打折扣。但是，監(jiān)測(cè)的重要性不置可否，所以在日后的工作中，一方面要加緊研究錨桿支護(hù)監(jiān)測(cè)技術(shù)；另一方面，要提高人員素質(zhì)，使其清楚監(jiān)測(cè)的重要性，以便實(shí)時(shí)、有效地對(duì)煤礦錨桿支護(hù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證安全生產(chǎn)。
八、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，煤礦開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中，錨桿和錨索支護(hù)是非常重要的兩種技術(shù)。在具體煤礦開(kāi)采工程中，必須要嚴(yán)格按照錨桿和錨索支護(hù)的步驟、流程進(jìn)行支護(hù)施工，進(jìn)而保證施工的質(zhì)量和安全性。
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