摘要：目前，在煤礦的巷道掘進工序中，煤巷錨桿支護是巷道支護有效的一種方式，其技術(shù)相對先進、不但能夠強化巷道圍巖強度，支護成本經(jīng)濟合理，而且能大大減少工人的勞動強度、安全穩(wěn)定。本文從淮北煤礦實際出發(fā)，首先闡述了推廣煤巷錨桿支護快速掘進技術(shù)的重要性，然后分析了制約錨桿支護技術(shù)因素，對提高錨桿支護安全可靠性的相關(guān)措施進行了探索。
目前，推廣煤巷錨桿支護快速掘進技術(shù)的重要性在煤礦企業(yè)生產(chǎn)中，煤礦巖巷快速掘進是煤礦企業(yè)定持續(xù)穩(wěn)定高產(chǎn)的基礎(chǔ)，在煤礦巷道掘進工作中，快速支護施工工藝已成為提高巷道支護效果、實現(xiàn)快速掘進的關(guān)鍵。
1、錨桿支護系統(tǒng)分析
1.1錨桿支護理論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，具有直觀、易懂及使用方便等特點。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(yīng)用比較廣泛。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(rèn)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(rèn)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(gòu)。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。
1.2錨桿支護系統(tǒng)的缺點分析
1.2.1錨桿支護設(shè)計方法不科學(xué)雖然已制定煤巷錨桿支護規(guī)范，但設(shè)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?/div>
1.2.2錨桿的支護材料質(zhì)量不能完全達到要求如鋼材質(zhì)量、加工的螺紋質(zhì)量、樹脂藥卷質(zhì)量等均直接影響支護質(zhì)量。
1.2.3錨桿支護監(jiān)測儀器與技術(shù)不能滿足現(xiàn)場施工需要常用儀器的精確度、實用性不盡完善，不能完全反應(yīng)錨桿支護效果。
1.2.4現(xiàn)有技術(shù)條件下，施工因素是直接影響錨桿支護可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)施工人員對錨桿支護理論的系統(tǒng)認(rèn)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(shè)計要求。如有時只重視對頂板的支護而忽視了對巷幫和底板的控制，或有些工人技術(shù)不過關(guān)、責(zé)任心不夠，造成錨桿和錨索支護強度降低。施工中常見的巷道凹凸不平，錨桿、錨索托板不緊貼巖面，造成錨桿、錨索沒有預(yù)應(yīng)力而失效。
1.2.5錨桿支護中預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(yīng)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。在高阻條件下實現(xiàn)減壓，才可能將巷道掘進期間的圍巖變形量控制在300～400mm以內(nèi)，即高預(yù)應(yīng)力才能實現(xiàn)巷道的長期維護。
2、錨桿與錨索聯(lián)合支護
2.1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(shè)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(chǔ)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(yù)應(yīng)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(yù)先施加壓應(yīng)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(dāng)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(yù)應(yīng)力錨索補強加固，錨索長度大、預(yù)應(yīng)力高、快速承載能力強，形成壓縮圈厚度大，在較大預(yù)應(yīng)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(fù)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(fù)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。
2.2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(yīng)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(gòu)，但兩幫圍巖體強度要高，若頂板完整性好，分層厚度又大，應(yīng)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。
2.3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(fù)雜，單進低。使用錨網(wǎng)、錨素聯(lián)合支護，每米巷道支護費用降低1500多元，每年節(jié)約支護費用數(shù)千萬元。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(fēng)阻力下降10%左右，可明顯的改善安全生產(chǎn)環(huán)境。
2.4加強錨桿支護人員培訓(xùn)是關(guān)鍵
人是一切工作計劃的制定者和執(zhí)行者，無論從結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量上乘的錨桿到性能優(yōu)良的錨固劑，還是從靈活高效的錨桿鉆裝機具到靈敏精密的監(jiān)測儀器儀表，都需要人來操作。因此，重視和加強錨桿支護技術(shù)人員和施工工人的技術(shù)培訓(xùn)和崗位訓(xùn)練十分重要。
總之，錨桿支護作為一種有效的采準(zhǔn)巷道支護方式，對巷道圍巖強度的強化作用，可顯著提高圍巖的穩(wěn)定性，具有支護成本較低、成巷速度快、明顯改善作業(yè)環(huán)境和安全生產(chǎn)條件等優(yōu)點。因此成為煤礦企業(yè)礦井巷道的一種主要支護形式，代表了煤礦巷道支護技術(shù)的發(fā)展方向。
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