論錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用與礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)

蔡國(guó)彬

摘要：支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)巷道穩(wěn)定性的關(guān)鍵所在，當(dāng)支護(hù)形式確定后，參數(shù)設(shè)計(jì)正確與否將直接影響支護(hù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。為支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)所提供的支護(hù)強(qiáng)度不夠，即使支護(hù)形式是合理的，也不能控制巷道圍巖的變形和破壞，最終導(dǎo)致巷道不得不翻修，影響正常生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益；錨桿支護(hù)巷道圍巖礦壓顯現(xiàn)規(guī)律也有差異；筆者以某礦現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的數(shù)據(jù)表明，典型的礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)有三種情況；巷道水平變形大（兩幫相對(duì)移近量達(dá)）；巷道底鼓變形大；巷道垂直變形大。

關(guān)鍵詞：煤巷；錨桿支護(hù)；圍巖分析

錨桿支護(hù)具有同傳統(tǒng)的被動(dòng)支護(hù)完全不同的支護(hù)特性，它具有主動(dòng)支護(hù)和加固圍巖，以及保持圍巖完整性，減少圍巖位移，同時(shí)還具有支護(hù)費(fèi)用低廉的特點(diǎn)，但是，錨桿支護(hù)只有在一定的生產(chǎn)和地質(zhì)條件下才能取得理想的支護(hù)效果。即將圍巖暴露后沒有產(chǎn)生大面積的松動(dòng)破壞和片幫冒頂現(xiàn)象，在某種程度上仍保持為一個(gè)整體。在此前提條件下進(jìn)行安裝錨桿，使圍巖體得以加固。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，盲目使用錨桿支護(hù)導(dǎo)致圍巖破壞，造成損失，影響生產(chǎn)。因此，必須進(jìn)一步改革錨桿支護(hù)形式，使之提高使用效果，充分發(fā)揮錨桿支護(hù)的優(yōu)越性。

一、錨桿支護(hù)在煤層中的應(yīng)用

雖然是同一煤層，采取同一種支護(hù)方式，但地質(zhì)條件有所不同，支護(hù)效果卻不同。一般情況下，直接頂為深灰色細(xì)砂巖，厚4～5 米，成分石英及暗色巖屑，呈條帶狀；沖涮帶內(nèi)為砂礫巖；偽頂為深灰色砂質(zhì)泥巖，厚度為0～1.5米，硅質(zhì)成分，含植物根化石，底板為深灰色砂質(zhì)泥巖，厚度為1～1.5米，硅質(zhì)成分，含植物葉化石。成巷期間巷道圍巖很穩(wěn)定；由此可知，圍巖暴露出來后，通過支護(hù)，基本保證了巖體的完整性，較適應(yīng)錨桿支護(hù)，但是水平變形較大，這主要是由于兩側(cè)煤體比頂、底板弱，穩(wěn)定性差造成的，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)幫錨桿支護(hù)，如增加幫錨桿長(zhǎng)度，增加幫錨桿密度等，改變上下兩排幫錨桿角度，使這兩排幫錨桿盡量錨固在頂、底板里。

還有一種情況，直接頂為灰色粉砂巖—砂質(zhì)泥巖，厚為1.8米，硅質(zhì)膠結(jié)，砂泥質(zhì)成分，含大量植物化石，上部有一層厚0.2～0.8米的煤線；偽頂為深灰色砂質(zhì)泥巖，厚0.1～0.5米，泥質(zhì)成分，含植物根化石。在此條件下，同樣采取了常規(guī)錨桿支護(hù)方法，可效果卻完全不同，成巷期間很不穩(wěn)定。表2是巷道掘進(jìn)期間的礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)。不難看出，圍巖暴露后，自穩(wěn)時(shí)間短，未能通過錨桿支護(hù)將圍巖加固成一個(gè)整體，松散范圍逐漸擴(kuò)大，從而造成破壞區(qū)巖體的殘余強(qiáng)度也逐漸喪失，直至產(chǎn)生冒落。T1451風(fēng)道掘進(jìn)期間，其礦壓顯現(xiàn)待掘時(shí)，長(zhǎng)10米的巷道突然垮落下來，從上頂觀察來看，錨桿上段來看未能錨在堅(jiān)固的巖體中，而是錨在了軟弱的煤線上，所以在此條件下不適應(yīng)常規(guī)錨桿支護(hù)，應(yīng)該在設(shè)計(jì)上根據(jù)具體情況，采取全錨，加密錨索等。

二、巷道礦壓顯現(xiàn)的特點(diǎn)

（一）暴露圍巖的自穩(wěn)時(shí)間短

松軟破碎圍巖在掘進(jìn)過程中，工作面前方就開始形成破壞區(qū)，圍巖暴露出來后，未能及時(shí)支護(hù)，從而造成破壞區(qū)巖體的殘余強(qiáng)度逐漸喪失，直至產(chǎn)生冒落。片幫等現(xiàn)象。五煤層水平變形大，就是反映了兩幫錨桿支護(hù)滯后，忽視了護(hù)頂先護(hù)幫的原理；八、九合區(qū)煤層以底鼓變形大，同樣反映了由于弱面的存在，支護(hù)也未能跟上。因此，自穩(wěn)時(shí)間的長(zhǎng)短是決定掘進(jìn)巷道錨桿支護(hù)的主要因素。

（二）圍巖從四周向巷道內(nèi)移動(dòng)

巷道一旦被挖掘后，就會(huì)失去原巖應(yīng)力狀態(tài)，支護(hù)就是抵抗圍巖失去平衡的支護(hù)結(jié)構(gòu)體，因?yàn)槠茐膮^(qū)是環(huán)繞巷道四周的，故圍巖暴露后，頂、底板和兩幫向巷道內(nèi)移動(dòng)。有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)說明，支護(hù)后，錨桿與圍巖的接觸條件和支護(hù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定著圍巖與錨桿支護(hù)的變形和破壞特征。對(duì)圍巖來說，哪一部分圍巖強(qiáng)度較弱，該部分的移動(dòng)變形量就越大，成巷后的圍巖變形首先要在弱的一面發(fā)生。另外，哪一部分沒有支護(hù)或支護(hù)較弱，該部分的移動(dòng)量就較大，甚至發(fā)生破壞。所以對(duì)軟巖巷道來說，那種認(rèn)為哪一方向變形破壞嚴(yán)重，哪一方面圍巖壓力較大的看法是不全面的。

（三）圍巖流變形顯著，趨于穩(wěn)定的時(shí)間長(zhǎng)，圍巖的移動(dòng)量范圍較大

由統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，錨桿支護(hù)引起巷道周圍的應(yīng)力重新分布，拱型支護(hù) 巷道一般影響范圍為80米，穩(wěn)定時(shí)間為11天左右；從支護(hù)與圍巖作用分析來看，拱型支護(hù)只是等勁，帶破壞區(qū)向巷道四周移動(dòng)過程中逐漸作用在支架上，然后支架才起作用，是一種被動(dòng)支護(hù)；在巷道周邊處環(huán)向集中應(yīng)力最大，向著圍巖深處逐漸降低，而圍巖強(qiáng)度高低情況則相反，實(shí)際上，任何一點(diǎn)的應(yīng)力一旦達(dá)到或超過巖體強(qiáng)度，巖體就會(huì)發(fā)生破壞，同時(shí)最大集中就移向巖體深處，趨于穩(wěn)定的時(shí)間越長(zhǎng)；錨桿支護(hù)巷道影響范圍小，一般40米穩(wěn)定時(shí)間在3天左右，由此可知，錨桿支護(hù)可以將巖體加固成一個(gè)完整的巖體，這是筑成增加抵抗能力的主動(dòng)支護(hù)，所以使用圍巖內(nèi)的應(yīng)力處處都不超過巖體的登時(shí)強(qiáng)度，致使圍巖達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。

三、五點(diǎn)建議

（一）綜上所述，對(duì)煤巷錨桿支護(hù)巷道根據(jù)圍巖的工程性質(zhì)和礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)，通過對(duì)圍巖變形的監(jiān)測(cè)，按具體情況采取各種支護(hù)措施控制和提高包括破壞區(qū)以內(nèi)的巷道圍巖強(qiáng)度和穩(wěn)定性，使巷道在服務(wù)區(qū)內(nèi)不需要進(jìn)行維修。

（二）提高圍巖的自穩(wěn)能力，如對(duì)松軟的頂板或煤體采用拱頂形式支護(hù)。

（三）及時(shí)支護(hù)，防止破化區(qū)域面積增大。如兩幫錨桿支護(hù)應(yīng)與頂錨桿支護(hù)同步進(jìn)行，才能保證圍巖的穩(wěn)定，滯后必須有專人緊固螺絲。

（四）采用閉和式錨桿支護(hù)關(guān)鍵是控制底鼓，并使錨桿有足夠的承載能力。如采用帶低拱的錨桿支護(hù)，或改變錨桿設(shè)計(jì)，控制底板變形或變形范圍，以達(dá)到有利于幫、頂錨桿支護(hù)的穩(wěn)定。

（五）錨桿支護(hù)必須保證圍巖均勻受力。endprint