煤礦井下巷道頂板錨桿支護(hù)技術(shù)分析

張紅康

摘 要： 在煤礦井下巷道的掘進(jìn)施工當(dāng)中，頂板支護(hù)技術(shù)的采用意義重大，原因在于頂板支護(hù)的穩(wěn)定性直接決定著井下巷道的安全與否，關(guān)乎到井下工作者的人身安全，并直接決定著企業(yè)的施工效率、施工質(zhì)量情況。從而，在做煤礦井下巷道掘進(jìn)的頂板支護(hù)工作時(shí)，必須要致力于提高支護(hù)技術(shù)水平，保證頂板支護(hù)的承載力，降低煤礦開采安全事故的發(fā)生率。

關(guān)鍵詞： 煤礦；井下巷道；頂板錨桿；支護(hù)技術(shù)

錨桿支護(hù)的采用在煤礦井下巷道掘進(jìn)工作當(dāng)中是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。合理的錨桿支護(hù)技術(shù)主要起到保證煤礦開采安全、凸顯技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的作用。在我國開采深度、開采強(qiáng)度都在不斷增加的基礎(chǔ)上，我國煤礦井下開采作業(yè)需輔助大量的巷道來完成，而地質(zhì)條件的復(fù)雜、高地應(yīng)力也導(dǎo)致巷道變得脆弱、松軟，這也給巷道支護(hù)基礎(chǔ)提出了更高要求，基于我國對(duì)巷道支護(hù)技術(shù)要求的日益提高，頂板錨桿支護(hù)技術(shù)已經(jīng)逐漸成為煤礦井下掘進(jìn)作業(yè)中的首選支護(hù)方式，對(duì)保證井下巷道的順暢有著積極影響。

一.對(duì)煤礦井下巷道頂板支護(hù)的認(rèn)識(shí)

（一）支護(hù)機(jī)理分析

煤礦井下巷道支護(hù)技術(shù)常用的有木材支架支護(hù)、彈性金屬可壓縮支架支護(hù)和錨桿錨索支護(hù)等等。由于頂板煤層具有層位分明的鮮明特征，是由不同巖性巖層組合而成的，在兩兩巖層之間存在著分離面，由此，極易發(fā)生下沉位移、斷裂等問題。所以，采用頂板支護(hù)技術(shù)，是為了降低上述這些問題的發(fā)生率。

（二）頂板支護(hù)現(xiàn)狀分析

煤礦頂板支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用在我國已經(jīng)愈漸趨于成熟，多樣化的支護(hù)形式也已經(jīng)大致行程，其中尤以錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展處于領(lǐng)先地位。頂板支護(hù)的關(guān)鍵在于對(duì)支護(hù)荷載的確定、對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。尤其是對(duì)于處于惡劣條件下的中厚煤層亦或是厚煤層當(dāng)中，因?yàn)榇嬖谳^大的斷面巷道，所以支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用會(huì)受到一定限制，這也是需要解決的重要問題。

（三）頂板支護(hù)現(xiàn)存問題

在社會(huì)愈漸進(jìn)步的環(huán)境下，煤礦資源需求量日益猛增，隨之煤礦開采深度也有了大幅增加，雖然我們?cè)谙锏乐ёo(hù)的有關(guān)內(nèi)容上做了很多研究，但是因?yàn)檫€是會(huì)受到一些因素的影響，所以應(yīng)用上依舊有一定局限性。

在同層煤區(qū)段和采區(qū)煤柱、斷層構(gòu)造帶煤柱等易發(fā)生應(yīng)力集中的問題，再加上原始應(yīng)力的參與，給巷道兩幫支護(hù)造成極大阻礙。在支護(hù)的設(shè)計(jì)上，使用沿空留巷技術(shù)時(shí)如果在做支護(hù)形式選擇、參數(shù)設(shè)計(jì)上并未考慮后期沿留空巷技術(shù)的需要，會(huì)直接導(dǎo)致發(fā)生巷內(nèi)支護(hù)、巷旁支護(hù)不匹配的問題，使得支護(hù)發(fā)生誤差，輕則無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期目的、重則直接支護(hù)失敗。

另外，在巷道支護(hù)設(shè)計(jì)上有盲目性的缺點(diǎn)存在，不具精準(zhǔn)性，僅是過多的強(qiáng)調(diào)支護(hù)系統(tǒng)強(qiáng)度，在支護(hù)力上并未匹配。低初始支護(hù)力的支護(hù)形式不僅不會(huì)作用于對(duì)松動(dòng)范圍擴(kuò)大的阻止，而且還無法避免松脫型冒頂，只有在圍巖碎脹變形充分之后，錨桿才會(huì)被動(dòng)發(fā)揮承載作用。

二.關(guān)于錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用原理分析

大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，錨桿支護(hù)是煤礦井下巷道中高效性也經(jīng)濟(jì)性的一種支護(hù)方式，在錨桿支護(hù)技術(shù)當(dāng)中，錨桿屬于是關(guān)鍵的設(shè)施，其它設(shè)備都是以錨桿為中心來發(fā)揮作用的。

首先，在整個(gè)煤礦井下巷道的施工過程當(dāng)中，錨桿的應(yīng)用能將其中不穩(wěn)定的頂板巖層、亦或是有掉落風(fēng)險(xiǎn)的巖層，全都懸吊于堅(jiān)固的老巖層上，從而避免煤礦施工巷道冒落問題的發(fā)生。

其次，頂板錨桿在層狀巖石的巷道中將其打入至四周巖層，能對(duì)已經(jīng)松動(dòng)的巖層起到加固作用，從而保證他們形成一個(gè)嚴(yán)實(shí)的整體，發(fā)揮出類似“梁”的作用，一方面保證并提高了頂板巖層的堅(jiān)實(shí)程度，另一方面強(qiáng)化了其抗彎性能，錨桿植入深度應(yīng)視具體巖層厚度來決定。

再次，因?yàn)閷㈠^桿打入至巷道巖層之后，會(huì)串聯(lián)起那些原本松軟的巖石層，使之形成一個(gè)堅(jiān)固的整體，同時(shí)，巖石內(nèi)部也是有一定拉應(yīng)力存在的，而錨桿的采用正是輔助這種力變得更為平衡，從而使巖層間裂縫消失，發(fā)揮出加固、擠壓的有效作用。

最后，在巷道頂板上進(jìn)行錨桿的安置，可減小巷道中兩兩頂板間的跨度，類似于像是在既定的距離加設(shè)了柱點(diǎn)的作用，隨著跨度的減小，也減弱了頂板的下沉力，同時(shí)提高了頂板巖層的安全性，使得巷道頂板更為堅(jiān)固。

三.煤礦井下巷道頂板錨桿支護(hù)技術(shù)施工分析

（一）臨時(shí)支護(hù)

錨桿支護(hù)巷道掘進(jìn)工作面要采用臨時(shí)支護(hù)的方法，切忌空頂作業(yè)，嚴(yán)格按照相關(guān)要求、規(guī)格明確臨時(shí)支護(hù)的形式等內(nèi)容。

（二）頂板支護(hù)

在錨桿支護(hù)巷道落煤之后，第一時(shí)間采取頂板支護(hù)舉措。如果兩幫煤體穩(wěn)定的話，幫錨桿施工可放松時(shí)間限制、稍加延后，但延后時(shí)間也要做明確的規(guī)定要求。

（三）錨桿孔的施工

第一，頂板錨桿孔的施工順序是從外部到掘進(jìn)工作面，每一排錨桿孔都是按照從中間到兩幫的順序來進(jìn)行施工。

第二，錨桿孔和井巷輪廓線切線呈垂直狀，最小的角度應(yīng)高于75°。

第四，錨桿孔間排距的誤差要控制在100mm以內(nèi)。

第五，錨桿孔深度誤差要管控在9～30mm的范圍之內(nèi)。

第六，徹底吹凈錨桿孔內(nèi)的煤巖粉。

（四）錨桿安裝

首先，優(yōu)先選用快速安裝的工藝來做錨桿安裝工作。

其次，在使用錨固劑之前，應(yīng)做全面的檢查，杜絕將破裂、已經(jīng)硬結(jié)或者是過期的錨固劑應(yīng)用到施工當(dāng)中。

再次，若是涉及到兩卷以上的不同型號(hào)的樹脂錨固劑使用，則要依據(jù)錨固劑凝固速度的快慢順序，按照這一順序把錨固劑放到鉆孔當(dāng)中，先把錨固劑推至孔底，之后再使用錨桿鉆機(jī)對(duì)樹脂錨固劑進(jìn)行攪拌。

從次，當(dāng)螺母的安裝已然達(dá)到了符合要求的預(yù)緊力矩之后，切忌做卸下再安裝的動(dòng)作。

最后，嚴(yán)格按照規(guī)定要求做網(wǎng)的規(guī)格、聯(lián)網(wǎng)方式等工作。

（五）錨索的施工

應(yīng)使用錨桿鉆機(jī)或者是錨索鉆機(jī)來做鉆孔處理；錨索孔深度誤差應(yīng)控制在100mm之內(nèi)；錨索要與頂板形成垂直狀態(tài)；錨索間排距的誤差要低于100mm；優(yōu)先采用電動(dòng)或者是氣動(dòng)張拉機(jī)具做錨索的安裝，盡量避免采用手動(dòng)式的張拉機(jī)具。

（六）其它施工要求

第一，在做錨桿支護(hù)作業(yè)時(shí)，若是處于復(fù)雜形勢(shì)中，則應(yīng)暫停作業(yè)，對(duì)環(huán)境進(jìn)行分析，在做好了預(yù)先應(yīng)對(duì)各種問題的舉措之后再展開施工。

第二，在復(fù)雜地域范圍內(nèi)的支護(hù)施工要優(yōu)先選擇錨桿、錨索等支護(hù)形式，通過提高支護(hù)密度來做進(jìn)一步的加固，若情況所需，還可使用金屬支架或者是支柱來做加固處理。聯(lián)合支護(hù)方式的選用可減小單一支護(hù)的不足，提高煤礦開采的安全程度與開采效率。

第三，對(duì)發(fā)現(xiàn)的存在松動(dòng)、失效等問題的錨桿、錨索，做及時(shí)的補(bǔ)打、緊固處理。

結(jié)束語

煤炭屬于是我國國民經(jīng)濟(jì)當(dāng)中的一項(xiàng)傳統(tǒng)能源組成，在現(xiàn)代礦井建設(shè)當(dāng)中地位十分重要，煤礦作為我國支柱型產(chǎn)業(yè)，是促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中堅(jiān)力量。其中就井下巷道的建設(shè)質(zhì)量來說，為了避免巷道周邊圍巖發(fā)生位移或者是變形等問題，應(yīng)意識(shí)到頂板支護(hù)的重要性，并采取錨桿支護(hù)技術(shù)予以有效支持。錨桿支護(hù)技術(shù)能進(jìn)一步提高錨固體的承受力、改變圍巖承壓力、促使圍巖承壓力有較大的提高，因而在井下巷道中的應(yīng)用意義重大。

參考文獻(xiàn)

[1]王自起.煤礦巷道錨桿支護(hù)布置方式研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2017，30（18）：115-116.

[2]寧維新.煤礦井下巷道頂板錨桿支護(hù)技術(shù)分析[J].商品與質(zhì)量，2017，13（24）：212，214.

[3]張輝.煤礦巷道錨桿支護(hù)的應(yīng)用實(shí)例分析[J].山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，29（1）：5-7.

[4]李勇強(qiáng).煤礦巷道中影響錨桿支護(hù)質(zhì)量因素研究[J].科技資訊，2016，14（5）：41-42.