錨桿在煤礦巷道支護(hù)的應(yīng)用

李向利

（同煤集團(tuán)永定莊煤業(yè)公司掘進(jìn)三隊(duì),山西 大同 037003）

0 前言

錨桿支護(hù)技術(shù)是目前煤礦巷道施工中重點(diǎn)發(fā)展并應(yīng)用的一項(xiàng)新技術(shù)，它具有眾多優(yōu)勢可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)支護(hù)技術(shù)的不足和局限性，使支護(hù)受力狀況可以得到極大的提高。

1 錨桿支護(hù)系統(tǒng)闡述

1.1 錨桿支護(hù)理論概述

錨桿支護(hù)理論不是單一的理論，是具有多個(gè)分支的系統(tǒng)理論，懸吊理論是其最先誕生的理論，它具有言簡意賅的操作特點(diǎn)，通過對巷道上部設(shè)置相應(yīng)的穩(wěn)定保護(hù)巖石層，下部設(shè)置小碎巖石層兩種結(jié)構(gòu)來具體實(shí)施巷道支撐。然而懸吊理論卻具有明顯的局限性，它主要考慮的是錨桿抵抗拉伸動(dòng)作的作用保護(hù)，對涉及的抗剪能力和材料體的強(qiáng)度系數(shù)考慮并不是足夠，存有需要改進(jìn)的問題。而作為錨桿支護(hù)理論的另一個(gè)重要組成是組合體架梁理論，此理論最大的優(yōu)勢是對錨桿在相應(yīng)的巖石層運(yùn)動(dòng)的限制作用進(jìn)行提升，使用方法是加大材料體之間的摩擦系數(shù)，非常適合巖石層按層狀分布的情況，當(dāng)錨桿桿體抵抗剪力增加后會(huì)產(chǎn)生一定對各巖石層之間相互約束力的作用。構(gòu)成錨桿支護(hù)理論另一個(gè)重要組成是加固承載理論，這項(xiàng)理論的最大優(yōu)勢是對懸吊理論不足點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)，對承載結(jié)構(gòu)形成相對穩(wěn)定的架構(gòu)，對巖石體形成相互之間力的協(xié)調(diào)和集中，避免上部作用力層的下壓造成的承載負(fù)擔(dān)，此理論是錨桿支護(hù)理論最優(yōu)越的理論，考慮和應(yīng)用的適應(yīng)度最高[1]。

1.2 錨桿支護(hù)的應(yīng)用前提因素

當(dāng)單一錨桿體應(yīng)用在煤礦巷道中對巖石巷道和相對結(jié)構(gòu)完善并具有合理巖石維護(hù)結(jié)構(gòu)的巷道具有加固優(yōu)勢，而對非巖石巷道和結(jié)構(gòu)不完整的圍巖巷道是起不到應(yīng)有的作用，同時(shí)在相對硬度系數(shù)不高的圍巖中以及存有破碎密集的圍巖巷道內(nèi)是不合適單一錨桿體應(yīng)用和實(shí)施的，并且對煤礦中的巷道和巷道抗上層力的作用和各側(cè)力的相對擠壓作用是下降的，這些都是不適用錨桿支護(hù)應(yīng)用煤礦巷道中的，需要對巷道結(jié)構(gòu)和圍巖組成進(jìn)行細(xì)致分析并參考結(jié)論考慮實(shí)施。

2 錨桿與錨索聯(lián)合支護(hù)分析

2.1 聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)分析

錨桿與錨索相互聯(lián)合支護(hù)通過相應(yīng)的金屬架構(gòu)網(wǎng)和鋼體連接以及工型鋼架體組合后應(yīng)用在煤礦巷道不斷延伸施工中。通過對相應(yīng)錨桿適宜參數(shù)的選取和支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化合理設(shè)置，可以提供低成本高質(zhì)量并且結(jié)構(gòu)優(yōu)化合理和科學(xué)技術(shù)完備的煤礦巷道支護(hù)質(zhì)量保障。把相應(yīng)的錨桿和錨索聯(lián)合起組成一種不同于傳統(tǒng)被動(dòng)受到力作用，而是主動(dòng)提供力支撐結(jié)構(gòu)的支護(hù)。通過相應(yīng)圍巖結(jié)構(gòu)的配合和對承載力的合理釋放到支護(hù)各處，并根據(jù)巷道圍巖具體情況的獨(dú)特性在運(yùn)行相應(yīng)的聯(lián)合保護(hù)配合及支架支撐機(jī)制原理。

2.2 錨桿與錨索相互聯(lián)合支護(hù)的可行性研究

獨(dú)立單一的錨桿與錨索在相互對巖體形成一個(gè)獨(dú)立的架構(gòu)支撐體，如果單獨(dú)對錨桿和錨索的間接進(jìn)行調(diào)整，則在群錨桿的綜合力作用支撐下形成不了應(yīng)力的相應(yīng)增加和力的轉(zhuǎn)移。在煤礦的巖圍外部巖石體內(nèi)可以形成足夠的對壓力的承載支撐結(jié)構(gòu)，對圍巖層完整情況的考慮和巖石相應(yīng)構(gòu)成要素的分析，包括硬度系數(shù)和巖石質(zhì)地結(jié)構(gòu)等狀況得出錨桿支撐體和相應(yīng)的巷道支撐體結(jié)構(gòu)的各單元質(zhì)量等要素的考慮和綜合判定。因此，對錨桿和錨索可以進(jìn)行架構(gòu)上的統(tǒng)一判定，促使建立一種結(jié)構(gòu)相對完整的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

煤礦巷道上部的壓力是最強(qiáng)的，因此巖層體的脆性和易被破壞性是支護(hù)結(jié)構(gòu)需要注重的重點(diǎn)。支護(hù)結(jié)構(gòu)需要在錨桿和錨索以及相應(yīng)的金屬架構(gòu)網(wǎng)體上進(jìn)行最優(yōu)化的合理配置和組合。動(dòng)過對相應(yīng)強(qiáng)度系數(shù)的判定得出頂部支護(hù)結(jié)構(gòu)可以承載的壓力強(qiáng)度載荷度的大小，并得出科學(xué)合理的估算值，進(jìn)而在錨桿架構(gòu)上把相應(yīng)的錨桿通過作用力的相對加強(qiáng)和分解在巖石體各部中，最后統(tǒng)一形成對煤礦巷道上部巖層壓力的分化和抗壓系數(shù)的提升。進(jìn)而消除錨桿在受到不同力施加后承擔(dān)的結(jié)構(gòu)，得出相應(yīng)的支撐范圍敘述，并在巷道兩側(cè)考慮其抗壓強(qiáng)度的系數(shù)，保持整體的完整。對巖層體的厚度要進(jìn)行測定，得出相應(yīng)的錨桿和錨索配合支持的合理方式，對長錨索要形成加固的拱形設(shè)計(jì)，使得煤礦巷道最上部的巖體穩(wěn)固系數(shù)提高[2]。

2.3 錨桿施工的步驟和過程的調(diào)控

首先，通過鉆具打出錨桿眼，把鋼架結(jié)構(gòu)支護(hù)在已經(jīng)升起的前探梁相應(yīng)撐起結(jié)構(gòu)內(nèi)，并且用相應(yīng)的工具把前探支護(hù)內(nèi)的碎物清除，保證無雜物影響。并用半圓木等固定好，開始對相應(yīng)錨桿打眼，一一往前遞進(jìn)，并在打完后把前剛體架置于工作面內(nèi)。隨后開始在相應(yīng)對按等距離推進(jìn)設(shè)置鋼架支護(hù)，一直到安裝結(jié)束。

其次開始安裝錨桿，在鉆好后的眼內(nèi)安裝相應(yīng)地錨桿，并清理浮煤碎屑。固定錨桿，通過鉆具對樹脂攪拌，時(shí)間控制在15秒到25秒之間。隨后在其凝固后取出鉆具，在15分內(nèi)安裝托板，并擰緊螺絲，緊密貼好圍巖體，對頂板要特別注意。

并且，按照錨桿位置定好錨網(wǎng)支護(hù)位置，相互距離在10厘米左右，并保持錨桿的與煤層的垂直。與頂板的角度不要低于75度，螺紋外漏控制在30毫米到10毫米之間，對不符合要求的進(jìn)行重新打補(bǔ)打。對煤礦巷道內(nèi)按照100米間距對其進(jìn)行錨桿拉力測試，并及時(shí)做記號(hào)，固定螺絲要用力矩扳檢查。對金屬鋼架網(wǎng)結(jié)構(gòu)要控制在200毫米內(nèi)，選擇鋼鐵網(wǎng)架逐一擰動(dòng)，對各點(diǎn)要力道均勻，布置不可起凹凸，保持對圍巖設(shè)定垂直[2]。

最后，開始進(jìn)行鋼架的支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝，鋼梁結(jié)構(gòu)和支撐骨架要高于260毫米左右，并設(shè)定三個(gè)纜線卡環(huán)，對相應(yīng)纜線位置進(jìn)行固定。測量鋼體架構(gòu)是否符合設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，并開始對纜線安裝，當(dāng)每一段時(shí)間施工結(jié)束后要開始逐一固定位置，要保持各鋼架體不能出現(xiàn)距離小于10米和傾斜情況發(fā)生。

3 結(jié)論

錨桿在煤礦巷道支護(hù)的實(shí)施應(yīng)用中，錨桿支護(hù)施工要考慮到煤巖體相應(yīng)的因素和狀況，通過對因素的分析可以更有效的推進(jìn)錨桿巷道支護(hù)技術(shù)發(fā)展。

[1]李進(jìn)朋,何善義.錨桿在煤礦巷道支護(hù)中的應(yīng)用[J].硅谷,2012(05):154.

[2]王博楠.巷道圍巖錨桿支護(hù)作用的加固拱理論及應(yīng)用研究[D].西安科技大學(xué),2013.

[3]王琦.深部厚頂煤巷道圍巖破壞控制機(jī)理及新型支護(hù)系統(tǒng)對比研究[D].山東大學(xué),2012.