煤井錨桿支護(hù)的探討

田慶志

隨著煤井支護(hù)改革工作的推進(jìn)，木支護(hù)已經(jīng)不能維護(hù)礦井的安全，傳統(tǒng)的支護(hù)形式將被淘汰。傳統(tǒng)的架棚或砌碹支架只能消極地承受井巷周?chē)牡貕汉妥柚蛊扑槊奥?，而錨桿支護(hù)則是通過(guò)錨入圍巖內(nèi)的錨桿，改變圍巖的受力狀態(tài)，充分發(fā)揮圍巖的自身承載作用，把圍巖從荷載變?yōu)槌休d。在巷道周?chē)腻^桿和圍巖的共同作用下，形成一個(gè)完整而穩(wěn)定的巖石帶，用來(lái)抵御井巷的地壓和圍巖的變形，從而保持圍巖的完整性和穩(wěn)定性。在今后的鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，錨桿支護(hù)將會(huì)成為最重要的支護(hù)方式。

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。

本文中我根據(jù)自己多年以來(lái)從事煤炭生產(chǎn)安全檢查工作的經(jīng)驗(yàn)并且結(jié)合所了解的相關(guān)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，對(duì)錨桿支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)和具體施工作一些探討，以供同行參考。

一、錨桿的支護(hù)作用原理

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?chē)到y(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)。

二、錨桿支護(hù)參數(shù)的確定

①錨桿支護(hù)參數(shù)的選擇。錨桿支護(hù)參數(shù)的選擇，主要是要確定錨桿支護(hù)的間距、長(zhǎng)度和直徑。在通常情況下，泥質(zhì)頁(yè)巖和頁(yè)巖中的錨桿長(zhǎng)度為巷道寬度的二分之一，錨桿的密度為每平方米一點(diǎn)二根至一點(diǎn)五根；砂巖和砂質(zhì)頁(yè)巖中的錨桿長(zhǎng)度為巷道寬度的三分之一，錨桿的密度為每平方米零點(diǎn)六根至一點(diǎn)二根；煤層中的錨桿長(zhǎng)度為巷道寬度的三分之二，錨桿的密度為每平方米一點(diǎn)八根至二根。錨桿的間距在通常情況下等于排距，通常值為零點(diǎn)六米至一米。錨桿的直徑，在采用軟鋼或者低合金鋼時(shí)取十二毫米至十八毫米。②錨桿布置。錨桿在巷道頂、幫巖面的布置，在圍巖比較穩(wěn)固時(shí)布置成方形，在圍巖的穩(wěn)定性比較差時(shí)布置成梅花形。

三、錨桿支護(hù)的施工與檢驗(yàn)

①錨桿的安裝。錨桿的安裝施工包括鉆錨桿眼和安裝錨桿兩道主要工序。在錨桿安裝施工之前，應(yīng)該根據(jù)錨桿布置方式設(shè)計(jì)要求，用巷道中腰線標(biāo)定出錨桿的眼位。打眼時(shí)，眼位、眼深、角度都必須符合要求。錨桿眼鉆好后，就可以進(jìn)行錨桿的安裝工作。為了保證錨桿的安裝質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)注意以下問(wèn)題：ａ．錨桿孔的深度要與錨桿的長(zhǎng)度配合適當(dāng)，錨桿孔過(guò)深或者過(guò)淺都會(huì)使安裝墊板和螺帽產(chǎn)生困難。金屬楔縫式錨桿孔的深度應(yīng)比錨桿短50毫米至70毫米，倒楔式錨桿孔的深度應(yīng)比錨桿短100毫米至120毫米。ｂ．錨桿孔的直徑與錨桿的直徑應(yīng)該配合適當(dāng)。ｃ．安裝托板時(shí)應(yīng)該盡量將巖面找平，使托板和巖面全部接觸，以求托板受力均勻，增強(qiáng)其承載能力。ｄ．螺帽要用扳手盡量擰緊，使桿體中產(chǎn)生較大的預(yù)應(yīng)力。②錨桿質(zhì)量檢查。錨桿質(zhì)量檢查，主要注意檢查錨桿孔直徑、眼深、間距、排距以及螺帽的擰緊程度和錨固力。

以上是筆者對(duì)煤炭安全生產(chǎn)工作中錨桿的支護(hù)原理以及具體施工的一些初步見(jiàn)解，隨著礦井支護(hù)體系和支護(hù)技術(shù)的發(fā)展與改進(jìn)，煤井錨桿支護(hù)作用的發(fā)揮還有待進(jìn)一步的深入研究。