煤巷錨桿支護存在風險性分析

白利文

（河南工程咨詢監(jiān)理有限公司，河南 鄭州 450052）

錨桿支護作為一種有效的煤層巷道支護方式， 對巷道圍巖結(jié)構(gòu)的改變和強度的強化作用， 可顯著提高圍巖穩(wěn)定性，改善巷道受力狀況，減少巷道圍巖變形，加之具有降低工人勞動強度，支護成本較低，以及提高斷面利用率、改善作業(yè)環(huán)境等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于煤巷支護中。 但是錨桿支護具有同傳統(tǒng)的被動支護完全不同的支護特性，錨桿支護屬于主動支護，施工質(zhì)量具有隱蔽性、引發(fā)事故具有突發(fā)性。 所以如何提高錨桿支護錨固效果，控制巷道圍巖變形，必須先從煤巷錨桿支護中所存在的風險入手。

1 錨桿支護風險分析

1.1 由于施工不當所導致的風險

（1） 目前多數(shù)礦井頂部錨桿采用全長錨固， 而全長錨固時，有些施工人員為了便于安裝錨桿，施工的錨桿孔深度大于錨桿長度0.2m 左右 （錨桿孔打淺了安裝錨桿時較為困難），這樣就有0.2m 左右長的樹脂藥卷被推到眼底不起任何作用，錨桿生根在距離孔底0.2m 左右，造成了生根不牢靠，大大削弱了錨桿支護強度。

出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要有兩個原因： ①錨桿孔直徑大小與樹脂藥卷直徑大小匹配不合理，錨桿與錨桿孔壁的空間小，導致安裝錨桿時錨桿還未到孔底時就凝固， 無法達到安裝技術(shù)要求。 只有通過合理匹配好錨桿孔鉆頭與樹脂藥卷直徑大小，保證錨桿能夠順利安裝，才能使錨桿生根到錨桿孔底部。 ②施工人員為了安裝錨桿時省力、省時，故意把錨桿孔打深，為了避免出現(xiàn)此種情況，就需要把錨桿釬子長度控制到設(shè)計長度，以防錨桿孔長度出現(xiàn)“過剩”現(xiàn)象。

（2）安裝錨桿時，施工人員未按要求邊推錨桿邊攪拌樹脂藥卷，而是直至推不動錨桿才開始攪拌樹脂藥卷，這樣就導致樹脂藥卷不能均勻分布在錨桿眼的四周， 而且減少了錨固長度，不能保證在錨固范圍內(nèi)圍巖任何一點發(fā)生的離層和變形得到有效的控制，從而降低了錨桿支護系統(tǒng)的剛度，嚴重影響了支護質(zhì)量。

（3）安裝錨桿時預(yù)緊力未達到設(shè)計要求、錨桿角度未按設(shè)計要求施工、樹脂藥卷數(shù)量未達到要求、錨桿間排距等未按設(shè)計要求施工，這些都是錨桿支護的風險所在。 錨桿的預(yù)緊力是安裝錨桿時，通過螺母或采用漲拉方法施加在錨桿上的力。 錨桿預(yù)緊力的大小直接決定了錨固范圍的圍巖是否存在離層破壞情況。

由于錨桿支護具有較強的隱蔽性， 施工不當存在的風險難以發(fā)現(xiàn)，如果頂板條件出現(xiàn)惡化，就有可能出現(xiàn)冒頂事故，所以在施工的過程中，一定要加強施工過程控制，避免出現(xiàn)施工不當而產(chǎn)生的風險。 所以必須制定嚴格的考核制度，加強施工過程管理，層層把關(guān)，確保施工質(zhì)量不受人為影響，這樣才能保證施工的完整性、可靠性。

1.2 由于設(shè)計不當所造成的風險

（1）頂煤厚度在2.5m 左右時，用2.4m 左右長錨桿時將會導致錨桿生根在煤巖交界處，而此處是最為脆弱的地點，容易產(chǎn)生離層和變形，會造成錨桿支護范圍內(nèi)頂板整體下沉。 只有加長錨桿長度，使錨桿能夠生根到巖層中，才能有效控制圍巖變形。

（2）高地應(yīng)力巷道中，錨桿預(yù)緊力、錨固力都無法滿足地應(yīng)力要求，將會造成錨桿拉斷或整體失效，巷道支護被嚴重破壞。 為了保證巷道的正常使用不得不進行多次修復，從而造成較大的經(jīng)濟損失，并對安全生產(chǎn)構(gòu)成一定的威脅。 此類巷道采用單一的錨桿支護形式很難達到良好的支護效果，只有通過錨索補強或錨架復合支護才能滿足支護需求。

1.3 由于地質(zhì)條件變化所造成的風險

（1）巷道出現(xiàn)斷層或其它構(gòu)造時，圍巖層（節(jié)）理發(fā)育、頂幫壓力明顯增大；或者處于應(yīng)力集中區(qū)、頂板淋水區(qū)、裂隙發(fā)育區(qū)、巷道穿層地點、巷道頂板泥巖厚度大于1m 區(qū)域、巷道寬度大于5m 地段、 巷道交叉點等特殊區(qū)域未及時采取加強支護措施或加強支護措施未達到現(xiàn)場支護要求， 往往存在較大的風險。 只有充分分析地質(zhì)條件變化因素，及時觀察現(xiàn)場實際狀況，采取大于理論支護強度的措施方可應(yīng)對變化的地質(zhì)條件。

（2）頂板松軟易冒、破碎地帶，錨桿不可避免地出現(xiàn)不貼煤面現(xiàn)象時，也未再采取補救措施將是重大風險之一。 科學的錨桿支護，不是簡單地在頂板安裝錨桿，而是應(yīng)該使每一根安裝的錨桿都發(fā)揮它的最大作用， 與周邊的錨桿形成一個整體，實現(xiàn)錨桿支護組合梁、懸臂梁的作用。

1.4 由于支護材料所造成的風險

目前各大煤炭公司大多自產(chǎn)自銷支護材料， 支護材料質(zhì)量參差不齊，而有些材料支護強度過低，在應(yīng)力較大的條件下根本達不到工況點的要求，導致松散破碎區(qū)逐步變大，錨桿承受的壓力越來越大，最終發(fā)展到超過錨桿的錨固力，此時錨桿支護系統(tǒng)失效將和圍巖一起移動，現(xiàn)場所表現(xiàn)的就是錨桿不破斷但圍巖位移大甚至冒頂，使用這些材料將為支護安全留下巨大風險。

1.5 由于監(jiān)測不全面所造成的風險

目前采用的煤巷錨桿監(jiān)測手段有錨桿測力計、 頂板離層儀，而這些監(jiān)測手段都是對點監(jiān)測，并不能覆蓋全線，而錨桿支護具有很強的隱蔽性，巷道失穩(wěn)預(yù)兆不明顯，很難直接發(fā)現(xiàn)其是否已具有危險性。 因此制定一套完善的監(jiān)測制度非常關(guān)鍵，不僅要有監(jiān)測設(shè)備， 還要固定監(jiān)測人員隨時監(jiān)測支護情況，有異常要及時進行處理。

2 錨桿支護施工技術(shù)要求

2.1 錨桿支護設(shè)計原則

錨桿直徑、錨桿孔徑、樹脂藥卷直徑三者要合理匹配，錨桿孔徑要大于錨桿和樹脂藥卷直徑5-10mm 為宜。 選擇合理不僅為錨桿支護質(zhì)量提供強有力的保障，還為現(xiàn)場施工人員提供了有利的條件，并且還能提高施工進度；否則將會出現(xiàn)施工進度慢、材料浪費多、支護質(zhì)量不過關(guān)的局面。

2.2 錨桿安裝要求

首先向錨桿孔裝入樹脂錨固劑，然后慢慢升起氣腿，推進錨桿，用錨桿將錨固劑推入孔底。 然后打開鉆機馬達控制扳機（開關(guān)維持在最大速度的50%），支腿始終保持推力，當錨桿到達眼底時，將扳機扳到最大，以確保樹脂完全混合，直至感覺到有負載時，停止錨桿旋轉(zhuǎn)。 等樹脂錨固劑完全凝固后，開動鉆機，帶動螺母擰斷剪力銷，上緊螺母。

錨桿安裝完成后要符合下列要求：（1）錨桿間排距誤差為50mm。（2）錨桿孔軸向偏差要控制在設(shè)計規(guī)定的5°以內(nèi)。（3）錨桿孔深不得小于桿體有效長度， 且不得大于桿體有效長度30mm。 （4）錨桿端部必須推至孔底，外端螺紋露出螺母的長度為15～50mm。 （5）錨桿的孔位、孔深、角度、錨固力符合設(shè)計要求。 （6）進行快速承載檢驗時，5min 內(nèi)應(yīng)達到設(shè)計值的60%及以上。 （7）托盤必須緊貼煤壁，螺母擰緊，預(yù)緊力達到設(shè)計要求。

2.3 監(jiān)測監(jiān)控

（1）巷道變形觀測。巷道內(nèi)每30-40m 設(shè)置一個測站，采用十字布點法布置巷道頂幫觀察點。 當觀測巷道變形量在設(shè)計允許值之內(nèi)時，表明支護能夠滿足需要；反之，則表面支護強度低，需要更改設(shè)計，進行補強支護或改變支護形式。

（2）頂板離層儀。 必須緊跟迎頭安設(shè)頂板離層指示儀，其安設(shè)位置為巷道中頂位置，安設(shè)間距為50m，掘至采空區(qū)下方后不安設(shè)頂板離層儀。 在地質(zhì)構(gòu)造帶、應(yīng)力集中區(qū)、巷道交岔點等特殊條件下都應(yīng)安設(shè)頂板離層指示儀。

（3）加強支護的條件。 工作面若遇地質(zhì)條件變化，如斷層破碎帶、頂板松軟易冒、煤巖片幫、頂壓大、淋水較大等情況時，要及時縮小排距，每循環(huán)只準割一排；縮小排距仍不能保證支護安全時，要及時改為錨網(wǎng)架棚聯(lián)合支護(必要時打點柱或復棚加強支護)。若遇頂板冒落、冒空、片幫等現(xiàn)象時，要堅持冒多高、錨多高的原則。 錨網(wǎng)支護上方不得有木料和浮煤，架棚時按架棚支護標準支護，采用板皮或方木打木垛接實背牢。

3 結(jié)論

錨桿支護的風險性控制在巷道支護中舉足輕重， 控制好就可以使錨桿支護形成一個整體，保障巷道支護的長期有效性和穩(wěn)定性，適應(yīng)地質(zhì)和采礦條件的變化，并且能夠取得良好的經(jīng)濟效益；控制不好就有可能誘發(fā)各類頂板事故，對安全生產(chǎn)構(gòu)成較大威脅，從而造成不必要的經(jīng)濟損失。 錨桿施工時應(yīng)嚴格按照技術(shù)要求,可有效的控制支護風險,保證巷道支護的長期穩(wěn)定。

［1］王金華.我國煤巷錨桿支護技術(shù)的新發(fā)展［J］煤炭學報,2007,32(2):118

［2］錢鳴高,石平五,礦山壓力與巖層控制［M］.徐州:中國礦業(yè)大學出版社,2003