煤礦掘進(jìn)巷道中錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用探析

趙洪元

【摘要】錨桿支護(hù)技術(shù)是現(xiàn)階段煤礦掘進(jìn)巷道中應(yīng)用最普遍的支護(hù)技術(shù)。錨桿支護(hù)技術(shù)在煤礦掘進(jìn)巷道中的運(yùn)用有效提高了施工的安全性。本文對(duì)煤礦掘進(jìn)巷道支護(hù)技術(shù)的發(fā)展情況以及錨桿支護(hù)的作用理論作了介紹。對(duì)錨桿支護(hù)技術(shù)的設(shè)計(jì)以及具體施工要求做了詳細(xì)闡述。通過這些可以對(duì)錨桿支護(hù)技術(shù)的作用以及不足之處有清楚的認(rèn)識(shí)和了解。

【關(guān)鍵字】煤礦掘進(jìn)巷道；錨桿支護(hù)技術(shù)；應(yīng)用

煤礦生產(chǎn)過程中選用科學(xué)合理的支護(hù)方式是煤礦操作的一個(gè)安全保障，是保證煤礦安全、穩(wěn)定開采的一個(gè)前提。目前，煤礦掘進(jìn)巷道支護(hù)技術(shù)也經(jīng)過了一個(gè)長期的發(fā)展過程，最傳統(tǒng)的支護(hù)方式是木支護(hù)、砌碹支護(hù)，之后采用型鋼支護(hù)，現(xiàn)在掘進(jìn)巷道中采用較多的是錨桿支護(hù)。錨桿支護(hù)與其他類型的支護(hù)相比具有更理想的支護(hù)效果，具有安全、快速、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，在巷道掘進(jìn)的過程中能夠有效減少工作人員工作負(fù)擔(dān)，煤礦生產(chǎn)效率也可以得到有效提高。下面是對(duì)煤礦掘進(jìn)巷道中錨桿支護(hù)技術(shù)的分析。

1.煤礦掘進(jìn)巷道支護(hù)技術(shù)發(fā)展概述

煤礦掘進(jìn)巷道支護(hù)技術(shù)有一個(gè)長期的發(fā)展過程，主要經(jīng)歷了木支護(hù)、砌碹支護(hù)、型鋼支護(hù)、錨桿支護(hù)。錨桿支護(hù)與其他支護(hù)類型相比具有一系列優(yōu)勢，在煤礦掘進(jìn)巷道中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。錨桿支護(hù)技術(shù)從上個(gè)世紀(jì)50年代從國外引進(jìn)，在我國實(shí)際應(yīng)用中大致經(jīng)歷了兩個(gè)階段。一個(gè)是單體錨桿群支護(hù)階段，在這個(gè)階段，錨桿支護(hù)主要以水泥砂漿、鋼絲繩、木錨桿為主[1]。這個(gè)階段的錨桿主要起懸吊作用，沒有與周圍巖石共同起作用。這個(gè)階段的錨桿無托板，錨桿之間缺乏一定的聯(lián)系。另一個(gè)階段就是組合錨桿支護(hù)階段，組合錨桿支護(hù)的運(yùn)用跟煤炭開采實(shí)際情況息息相關(guān)。煤炭開采過稱號(hào)出現(xiàn)了煤礦軟巖問題，該問題的存在使單體錨桿群支護(hù)難以適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)條件。針對(duì)這種現(xiàn)實(shí)情況， 在組合支撐拱理論和組合支撐梁理論的指導(dǎo)下，組合錨桿支護(hù)在得到了發(fā)展和應(yīng)用。新型的組合錨桿在巷道支護(hù)中得到應(yīng)用和發(fā)展，比如水泥藥卷鋼筋錨桿，樹脂藥卷鋼筋錨桿等，均得到了良好應(yīng)用。新型組合錨桿支護(hù)不僅可以起到懸吊的作用，同時(shí)還具有組合梁嗯哼組合拱的作用，支護(hù)的承載能力顯著增強(qiáng)，煤礦掘進(jìn)巷道安全性也得到了更充分的保障。

2.錨桿支護(hù)的作用理論分析

錨桿支護(hù)具有懸吊的作用，通過錨桿支護(hù)巷道表層的圍巖用錨桿懸吊起來，錨主要固定在深層的圍巖上。錨桿支護(hù)的懸吊作用具有一定的局限性，如果巷道周圍的巖石是破碎圍巖體，這種巖體在沒有支護(hù)的條件下也會(huì)脫落，這種情況下錨桿支護(hù)的懸吊作用就發(fā)揮不出來。另外是組合梁理論，一般情況下煤系地層的圍巖大多是層狀的，像泥巖、頁巖等都是典型的層狀巖石。這種地質(zhì)環(huán)境下運(yùn)用錨桿將這些圍巖錨固成一個(gè)整體，可以有效增強(qiáng)錨桿承載力[2]。有的煤系地層較為破碎，圍巖體通過自身的摩擦和相互擠壓能夠使自身達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，在這種情況下，組合梁理論具有一定的缺陷，不能對(duì)該情況作出合理解釋。另外是組合拱理論，組合拱理論能夠有效解釋組合梁理論不能解釋的問題。比如圍巖體破碎但依然呈穩(wěn)定狀態(tài)的情況用組合拱理論可以做出合理解釋。在一些大斷面巷道中，運(yùn)用組合拱理論非常貼切，也更加實(shí)用。通過錨桿支護(hù)把相對(duì)破碎的圍巖進(jìn)行組合，防止其進(jìn)一步垮落，同時(shí)圍巖體也可以通過自身的摩擦以及相互擠壓形成承載力較強(qiáng)的拱形結(jié)構(gòu)，這樣可以防止圍巖進(jìn)一步變形，最終達(dá)到安全目的。這幾種理論從不同方面比較全面的解釋了錨桿支護(hù)的機(jī)理，隨著煤炭開采過程中新情況的出現(xiàn)，錨桿支護(hù)也在進(jìn)一步完善中，通過進(jìn)一步完善，其可以在煤礦掘進(jìn)巷道支護(hù)中發(fā)揮更重要的作用。

3.錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)及施工要求

3.1錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)依據(jù)

桿支護(hù)設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)充分考慮巷道斷面形狀和其穩(wěn)定性的問題，設(shè)計(jì)中也要和巖石巷道松動(dòng)圈做比較。因?yàn)橄锏浪蓜?dòng)圈的大小及形狀容易受采動(dòng)壓力的影響。如果對(duì)巖石松動(dòng)圈不加以認(rèn)真考量，采動(dòng)前后巷道圍巖的類型容易發(fā)生一系列變動(dòng)，巖石松動(dòng)圈可能會(huì)由小松動(dòng)圈變?yōu)榇笏蓜?dòng)圈，給實(shí)際施工的安全性帶來嚴(yán)重影響。對(duì)巷道巖體情況進(jìn)行分析時(shí)需要對(duì)圍巖的巖石強(qiáng)度、巖石性質(zhì)以及巖體的沉積變化和構(gòu)造影響等有清楚的了解，為錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。在巖體調(diào)查、采動(dòng)構(gòu)造條件、試驗(yàn)資料等基礎(chǔ)上進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，初步設(shè)計(jì)過程中可以借助于工程類比來來確定支護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)，在實(shí)施過程中根據(jù)工程反饋信息對(duì)初步設(shè)計(jì)做出及時(shí)修改和調(diào)整。

3.2錨桿支護(hù)施工要求

錨桿支護(hù)施工中首先需要確定好錨桿孔，錨桿孔的間距誤差應(yīng)該控制在100mm之內(nèi)，錨桿孔軸向偏差不能超過5°錨桿孔的孔深不能小于錨桿體的有效長度，但同時(shí)也不能長于桿體30mm的長度。錨桿安裝時(shí)其端部必須推至錨桿孔底，錨桿的尾端露出外面的長度不應(yīng)超過20mm。錨桿施工過程中整個(gè)掘進(jìn)工作面區(qū)域內(nèi)應(yīng)當(dāng)按照標(biāo)準(zhǔn)化施工懸掛作業(yè)牌板，牌板懸掛的地點(diǎn)需要具有良好的通風(fēng)和照明條件。這樣便于在施工中進(jìn)行監(jiān)督和檢查。施工中在一些特殊點(diǎn)應(yīng)當(dāng)采用特殊支護(hù)，比如在較為復(fù)雜的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)采取加密錨桿、錨索錨固等，這樣可以起到強(qiáng)化支護(hù)的作用。煤巷任何一個(gè)作業(yè)地點(diǎn)，都要嚴(yán)禁使用作為永久支護(hù)的錨索、錨桿、金屬網(wǎng)起吊設(shè)備等。對(duì)于支護(hù)巷道以及頂板等處的錨桿應(yīng)當(dāng)進(jìn)行定期檢查合和檢修，如果發(fā)現(xiàn)有問題則應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)打，及時(shí)緊固。錨桿支護(hù)施工中[3]，如果巷道出現(xiàn)有浮石，則應(yīng)當(dāng)對(duì)巷道進(jìn)行修復(fù)，進(jìn)行修復(fù)時(shí)需要破壞掉原有的鉆孔，同時(shí)安裝鋼筋混凝土錨桿，運(yùn)用槽鋼、型鋼等做錨梁。如果巷道發(fā)生事故，巷道的錨桿應(yīng)當(dāng)支護(hù)好，在錨桿的保護(hù)下，及時(shí)清理掉冒落的巖石，巖石清理完之后，用錨桿把巷道的下部錨固好。

3.3錨桿支護(hù)技術(shù)中存在的問題

現(xiàn)階段，錨桿支護(hù)是煤礦掘進(jìn)巷道的主要支護(hù)形式，但是其在應(yīng)用過程中還存在一些問題，這些問題的存在使錨桿支護(hù)的作用受到影響。首先是錨桿支護(hù)裝備的機(jī)械化程度有待提高。錨桿支護(hù)的機(jī)械化程度會(huì)受到地質(zhì)條件和掘進(jìn)裝備的限制。現(xiàn)在在一些礦區(qū)錨固工作多由礦工在空頂?shù)臓顟B(tài)下攜帶手持式鉆機(jī)、扳手等完成。這種作業(yè)方式效率較低，且對(duì)操作人員來講具有較大的安全隱患。因此錨桿支護(hù)技術(shù)在未來的發(fā)展中應(yīng)該著重提高機(jī)械化程度，提高效率。另外錨桿支護(hù)中的配套技術(shù)也有待完善。錨桿支護(hù)過程中有諸多配套技術(shù)，配套技術(shù)能保證錨桿支護(hù)過程順利完成。比如鉆眼工作，鉆眼是打錨桿之前一個(gè)必須完成的工作，鉆眼過程中需要用大量的水流和氣流把鉆孔內(nèi)的巖屑沖出，這會(huì)使巖屑伴隨氣流彌漫在巷道中，增加了施工難度，對(duì)施工人員的身體健康也有重大危害。因此需要進(jìn)一步完善相應(yīng)配套技術(shù)，使錨桿支護(hù)工作更好開展。錨桿支護(hù)施工中常見的問題還有掘進(jìn)作業(yè)效率與錨固作業(yè)匹配程度較低，這不僅造成了時(shí)間的浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)巷道的底板也會(huì)造成一定的損壞，因此需要將兩者的匹配度進(jìn)一步提高，提升整體作業(yè)效率。

結(jié)束語

錨桿支護(hù)技術(shù)在諸多領(lǐng)域有廣泛的運(yùn)用，在煤礦掘進(jìn)巷道中其是目前應(yīng)用最廣的支護(hù)技術(shù)。錨桿支護(hù)技術(shù)跟以往的支護(hù)技術(shù)相比有很大進(jìn)步，有效保證了了煤礦掘進(jìn)巷道施工的安全性。錨桿支護(hù)技術(shù)在未來的應(yīng)用中還應(yīng)當(dāng)不斷加以完善，在各方面加以改進(jìn)，使其更能符合現(xiàn)實(shí)要求，在更多領(lǐng)域發(fā)揮出更重要的作用。

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