錨桿支護在巷道掘進中的應(yīng)用分析

霍繼龍

(山西煤炭運銷集團保安煤業(yè)有限公司，山西 陽泉 045000)

0 引言

使用多年的木支護、砌碹支護、型鋼支護等多種支護形式受限于穩(wěn)定性及支護強度等因素，在深埋煤層的開采中使用率逐步降低。近年內(nèi)，錨桿支護穩(wěn)定性的改善及材料性能的提升對煤礦巷道的支護起到了極大的保護作用，同時對煤礦開采的效率及經(jīng)濟效益起到了很大的提高作用。

1 煤礦巷道錨桿支護技術(shù)研究

1.1 煤礦巷道錨桿支護技術(shù)要點[1]

作為煤礦巷道錨桿支護的技術(shù)要點，以下四方面應(yīng)為錨桿選用中的重要參數(shù)著重進行分析考量。主要的測量參數(shù)包含圍巖的地質(zhì)測量、現(xiàn)場設(shè)計情況、注漿與錨桿支護結(jié)合情況、施工質(zhì)量監(jiān)測及礦壓監(jiān)測、錨桿支護參數(shù)的選擇。

1.1.1 圍巖地質(zhì)測量

作為煤礦圍巖強度衡量依據(jù)，鉆孔觸深法被廣泛應(yīng)用，基于煤礦圍巖詳細賦存分布，精準定位并得到礦井煤及圍巖相應(yīng)的強度，對于施工所需的煤巖體實際抗壓強度則可以得出沒有誤差的賦存強度。業(yè)內(nèi)使用率較高的電子鉆孔窺探儀就是對上面所說很好的驗證，這種儀器所得到的煤巖體賦存信息。測量的操作簡便、快捷都為所得結(jié)果的準確起到了保駕護航的作用，既節(jié)省了工作時間，又提高了測量的準確性。

1.1.2 設(shè)計分析

受各煤礦現(xiàn)場開采技術(shù)條件的限制，錨桿支護設(shè)計面臨多重因素影響。為保證礦井生產(chǎn)過程中能夠取得較好的支護效果，因此，在進行礦井設(shè)計之前，深入煤礦實地考察成為了前提條件，之后應(yīng)進行相關(guān)資料的整理及匯總，方可進行錨桿支護的科學設(shè)計。材料的優(yōu)選則對錨桿支護強度至關(guān)重要，強度較強的支護材料能夠有效保證后續(xù)支護效果的保證，但在支護的過程中也需要注意對于材料的搭配組合，合理的材料的選擇是設(shè)計的關(guān)鍵。

1.1.3 注漿和錨固聯(lián)合加固技術(shù)

使用多年的錨桿支護在進行單一進行支護時，強度已達不到現(xiàn)場要求。如果將注漿結(jié)合錨固，兩種技術(shù)相結(jié)合能夠有效提高整體的支護強度，避免由于單種支護技術(shù)下支護不到位的情況。這兩種技術(shù)聯(lián)合支護后，受益于合理利用破碎煤巖體實現(xiàn)了再次錨固，大大提升了穩(wěn)定性，并加速了巷道的成型。

1.1.4 施工質(zhì)量檢測和礦壓監(jiān)測

為保證支護后能夠取得較好的效果，需要對整體施工技術(shù)進行定期的監(jiān)測及監(jiān)測。其中，支護施工之后便需對錨桿進行質(zhì)量檢測。其中有較高精準性及測量效果的拉拔計則應(yīng)用廣泛，這種設(shè)備能夠提供較好的監(jiān)控效果?？梢越档蜋z測時間提高速率的聲波檢測儀也是很好的設(shè)備。軟件方面，智能化礦壓監(jiān)測已廣受應(yīng)用，其自動化及準確性為支護提供了堅實依據(jù)。

1.2 煤礦工作面錨桿支護參數(shù)選取原則

對于具體參數(shù)的選擇，應(yīng)綜合考量以下方面：a)錨桿預(yù)應(yīng)力。作為巷道支護效果檢驗中最重要的參數(shù)，提供高的預(yù)應(yīng)力極有可能形成較大的應(yīng)力場，從而極大促進巷道的支護；b)錨桿的長度。作為關(guān)鍵參數(shù)，基于高預(yù)應(yīng)力的作用，合理的長度選取可以構(gòu)成良好的體系以保證后續(xù)的支護效果；c)錨桿支護密度。對于密度的考慮，則需要結(jié)合預(yù)應(yīng)力及相應(yīng)的長度，呈逆相貫關(guān)系；d)錨固方式。合理的方式會達到事半功倍的效果，應(yīng)綜合考量影響因素，將錨索與錨桿結(jié)合，提高穩(wěn)定性，增大承載能力。

2 煤礦巷道錨桿支護應(yīng)用研究

2.1 技術(shù)概況

小保當一號井主采2煤層，賦存角度小于8°，最大煤厚3.8m，最大煤厚為6.7m。走向長350m，開掘順槽6000m，一次采全高作業(yè)。本文所研究的112201工作面作為首采工作面，實體煤壁分布其兩側(cè)，巷道則連接2-2煤層回風大巷。

2.2 煤礦巷道錨桿支護質(zhì)量控制要點

依據(jù)現(xiàn)場實際情況，對錨桿支護進行質(zhì)量監(jiān)控，從三方面進行把控：a)斷面大小。尺寸是支護質(zhì)量的保障。隨著巷道寬度及高度的相應(yīng)增加，錨桿所受剪力增大，結(jié)構(gòu)破壞最終導致破壞；受限于形狀，矩形斷面往往會因為錨桿支護效果不盡人意，帶來巷道的支護效果嚴重降低；b)材料因素。對于支護材料的選取則會直接影響到支護的效果，其中常見材料如鋼材、螺絲、樹脂等質(zhì)量的好壞，都將直接影響到錨桿機錨索的質(zhì)量。另外一個重要的材料錨固劑，也將直接影響錨桿與煤巖層之間所形成的黏結(jié)作用，若選用不當，將直接降低支護力，甚至支護無效，造成嚴重后果；c)錨桿安裝質(zhì)量。錨桿安裝質(zhì)量指標內(nèi)，包含多重因素，首先，對于錨桿安裝角度的要求較為復雜，如若角度選擇不恰當，則會導致錨桿的固定作用大打折扣，難以到達預(yù)期錨固設(shè)定，進而造成錨桿懸吊效果不良。其次，對于錨桿眼的深度要求也是小于其設(shè)計深度的，錨桿眼直接影響錨桿巷道的鎖緊能力，如若實際深度未達設(shè)計深度，則鎖緊力降低，造成錨桿眼內(nèi)進入雜物，降低錨固劑的錨固性能，影響支護強度，最終效率低下。

2.3 煤礦工作面錨桿支護設(shè)計

基于112201工作面生產(chǎn)技術(shù)概況，綜合考慮礦區(qū)多種影響因素，對于錨桿支護進行合理選材，實際選取錨桿為長2.4m的編號為20的螺紋鋼筋，對于錨桿的螺紋加工，其尾部需以22mm的螺紋作為加工，長度則需設(shè)計150mm，對于鎖固定而言，則需配合高強度螺母實現(xiàn)緊固作用。就錨固方式的選擇而言，以長度為1300mm作為錨固的長度，合理的鉆孔直徑選取28mm。配套選取的托盤則應(yīng)滿足力學抗壓變形力與上述錨桿匹配，最終選用鋼號大于選擇樹脂加長錨固方式，鉆孔直徑選取28mm，錨固長度設(shè)置為1300mm。同時，托盤應(yīng)與錨桿相匹配，保證高強度抗壓，尺寸則為長寬均為150mm，厚度為10mm的鋼號大于Q235的托盤。錨索選取應(yīng)滿足以下要求，首先，托板高于60mm，厚度大于40mm，承載力大于400kN。

3 支護效果監(jiān)測與分析

通過所安測站設(shè)立綜合測點，監(jiān)測并得到以下各方面數(shù)據(jù)：巷道表面位移、頂板離層、錨桿、錨索受力及巷道破壞統(tǒng)計等數(shù)據(jù)，并進項了相關(guān)評價。十字布點法是對巷道表面位移監(jiān)測常用的方法。第一步需鉆進孔之后將木樁鉆入孔洞，所打孔徑為30mm，深為380mm，選用木樁則為直徑和長度分別為320mm和400mm。還需將彎形測釘與平頭測釘分別布置于頂板、上部木樁端部及底板、下部木樁端部。其間距沿軸線應(yīng)介于0.6m～1.0m。