礦井錨桿支護(hù)技術(shù)存在的問題及對(duì)策研究

靖永明

【摘 要】錨桿支護(hù)是利用深入圍巖內(nèi)部的錨桿桿體對(duì)圍巖進(jìn)行加固，提高被錨固圍巖自身的穩(wěn)定性來達(dá)到支護(hù)的目的。該文論述了錨桿支護(hù)技術(shù)在地質(zhì)、設(shè)計(jì)、圍巖監(jiān)測(cè)等方面存在著一些問題，并提出了相應(yīng)的對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】錨桿支護(hù)；問題；策略；圍巖監(jiān)測(cè)

一、錨桿支護(hù)技術(shù)存在的問題

（1）地質(zhì)方面的問題。錨桿支護(hù)質(zhì)量與巷道地質(zhì)工作密切相關(guān)，煤礦地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜、基礎(chǔ)信息匾乏。我國煤礦有圍巖穩(wěn)定的l、2類巷道，也有圍巖不穩(wěn)定和極不穩(wěn)定的4、5類巷道。所以，錨固結(jié)構(gòu)要具有相應(yīng)的變形適應(yīng)性并保持足夠的承載能力及對(duì)圍巖變形的約束力，使圍巖重新形成平衡狀態(tài)，這給錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用帶來了較大的困難。地應(yīng)力實(shí)測(cè)技術(shù)是煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)體系的核心技術(shù)之一，實(shí)施地應(yīng)力實(shí)測(cè)是煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。（2）設(shè)計(jì)方面的問題。第一，錨桿支護(hù)的機(jī)理?，F(xiàn)有錨桿支護(hù)理論存在一定的局限性，還不能滿足復(fù)雜條件下特別是全煤及軟巖條件下巷道圍巖支護(hù)設(shè)計(jì)的要求。傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)理論有：懸吊理論、組合梁理論、組合拱壓縮拱）理論。它們以一定的假說為基礎(chǔ)的，從不同角度、條件闡述錨桿支護(hù)的作用機(jī)理，并且力學(xué)模型較為簡(jiǎn)單，計(jì)算方法簡(jiǎn)單?，F(xiàn)有較為成熟的錨桿支護(hù)理論也難以滿足指導(dǎo)回采巷道特別是全煤巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的要求，需要加強(qiáng)多方面的研究。第二，錨桿支護(hù)參數(shù)選取。錨桿支護(hù)參數(shù)的選取主要是采用經(jīng)驗(yàn)法、工程類比法和理論計(jì)算法，而這三種方法存在著弊端，不能完全確定錨桿支護(hù)參數(shù)。正確進(jìn)行錨桿支護(hù)參數(shù)的選取已成為關(guān)鍵問題。第三，錨桿種類。隨著新型材料的不斷發(fā)展，各種新材料錨桿也不斷涌現(xiàn)。而單獨(dú)進(jìn)行錨桿生產(chǎn)與研發(fā)的單位卻較少，在材料、工藝上沒有實(shí)現(xiàn)規(guī)范化，浪費(fèi)材料，也影響了錨桿的支護(hù)效果。頂板巖層的層間錯(cuò)動(dòng)會(huì)使錨桿、錨索發(fā)生剪切破壞。金屬錨桿結(jié)構(gòu)不合理，在偏心載荷超過錨尾材料的強(qiáng)度極限時(shí)，錨尾發(fā)生破壞。（3）圍巖監(jiān)測(cè)方面的問題。頂板離層指示儀測(cè)定錨桿錨固的離層狀況，對(duì)頂板出現(xiàn)冒落危險(xiǎn)進(jìn)行報(bào)警，以杜絕頂板事故。對(duì)頂板離層監(jiān)測(cè)普遍使用的是離層指示儀，這是一種機(jī)械式測(cè)量方法。確定錨桿支護(hù)巷道頂板離層界限值，采用數(shù)值計(jì)算程序模擬及經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出，但公式中的系數(shù)需在具體礦區(qū)環(huán)境下不斷檢驗(yàn)和修正。在實(shí)際運(yùn)用中，還需要與錨桿受力大小、巷道表面位移、巷道外觀形態(tài)變化等進(jìn)行考慮。進(jìn)行錨桿支護(hù)要綜合考慮各種復(fù)雜因素，如地質(zhì)因素、工程因素、設(shè)計(jì)因素、施工因素等，從這些因素中找出可靠、經(jīng)濟(jì)的錨桿支護(hù)方案。

二、提高錨桿支護(hù)技術(shù)對(duì)應(yīng)策略

（1）加強(qiáng)錨桿支護(hù)理論的研究。第一，加強(qiáng)巷道圍巖礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的研究。深入研究不同載荷環(huán)境下巷道圍巖的變形、破壞規(guī)律，分析圍巖在不同變形、破壞階段的平衡結(jié)構(gòu)特性，研究巷道圍巖強(qiáng)度破壞與工程破壞之間的差異及規(guī)律，揭示圍巖穩(wěn)定一失穩(wěn)的本質(zhì)。第二，加強(qiáng)錨桿作用機(jī)理的研究。要研究不同錨固方式所形成的錨固體的力學(xué)特性，完善錨桿錨固理論。第三，加強(qiáng)進(jìn)行錨固體變形機(jī)理的研究。掌握不同形式錨固體的變形特性及其適用范圍。進(jìn)行錨固體結(jié)構(gòu)特性研究。（2）完善描桿支護(hù)施工機(jī)具。第一，完善錨桿鉆機(jī)性能與質(zhì)量，開發(fā)新型錨桿鉆機(jī)。因煤巷地質(zhì)與生產(chǎn)條件復(fù)雜，現(xiàn)有的錨桿鉆機(jī)還不能完全滿足使用要求，其性能與質(zhì)量還需進(jìn)行完善與提高，要開發(fā)底板錨桿鉆機(jī)和液壓幫錨桿鉆機(jī)。第二，機(jī)掘設(shè)備應(yīng)科學(xué)配套。連續(xù)式采煤機(jī)與錨桿鉆車等組成配套生產(chǎn)系統(tǒng)，使用連采機(jī)成套分離系統(tǒng)裝備，充分發(fā)揮其機(jī)動(dòng)靈活、協(xié)調(diào)連續(xù)作業(yè)速度決等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)掘進(jìn)兩條巷道，為長(zhǎng)壁式綜采工作面準(zhǔn)備巷道。第三，引進(jìn)和研制中型掘錨機(jī)組。國內(nèi)的煤及半煤巖巷道各種中小型掘進(jìn)機(jī)后配套裝備已配套生產(chǎn)，定型批量生產(chǎn)，引進(jìn)或研制裝機(jī)容量為400kW～500kW的中型掘錨機(jī)組，適合我國煤礦煤巷工況條件，便于采用國產(chǎn)機(jī)械化后配套設(shè)備，符合我國煤礦的技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況。（3）縮小W型鋼帶與國際先進(jìn)水平的差距。W型鋼帶組合錨桿支護(hù)技術(shù)盡管近幾年在一些煤礦應(yīng)用，并取得了可喜的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，但W型鋼帶生產(chǎn)廠家中滾壓成型的廠家有限，大部分是沖壓成型，這不利于鋼材的有效利用，使W型鋼帶質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)難以保證。W型鋼帶雖然整體強(qiáng)度較高，但在錨桿留設(shè)孔處的強(qiáng)度較低，有時(shí)導(dǎo)致托板或螺母壓人孑L中，使鋼帶失效，有待于繼續(xù)改進(jìn)。

隨著煤礦開采深度的增加和困難條件下回采巷道樹脂錨桿技術(shù)的應(yīng)用，樹脂錨桿正向高強(qiáng)度、大載荷方向發(fā)展，這要求樹脂錨固劑材料與之相適應(yīng)，向高強(qiáng)度方向發(fā)展。目前使用的不飽和聚酷型樹脂錨固劑一般存在固化收縮的問題，因此，發(fā)展無收縮和膨脹性樹脂錨固劑勢(shì)在必行。國內(nèi)樹脂錨固劑生產(chǎn)設(shè)備還比較落后，自動(dòng)化程度較低，這對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量帶來不利影響，研制高性能的錨固劑生產(chǎn)設(shè)備和安裝機(jī)具非常必要。