煤礦掘進(jìn)巷道錨桿支護(hù)方式的應(yīng)用

盧 恒， 高星星

（神華神東煤炭集團(tuán)大柳塔煤礦， 陜西 榆林 719000）

引言

錨桿安全支護(hù)設(shè)備是焦煤礦井安全設(shè)備生產(chǎn)的重要技術(shù)保證，是礦井安全運(yùn)行的先決條件。煤礦道路巷道安全支護(hù)施工技術(shù)的廣泛運(yùn)用，是保證煤礦安全經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)的重要技術(shù)保證，對(duì)礦井的穩(wěn)定、優(yōu)化支護(hù)、節(jié)約支護(hù)成本、提高礦井的產(chǎn)量、提高礦井的質(zhì)量都具有重要意義。隨著國(guó)家環(huán)保意識(shí)的提高，煤炭的潔凈度和使用效率越來越受到重視。我們?cè)诒ＷC礦井生產(chǎn)安全的前提下，使其在礦井生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。與常規(guī)的支護(hù)相比，采用錨桿支護(hù)方法具有更好的優(yōu)越性，能極大地減少礦井的投資，從而提高礦井的經(jīng)濟(jì)效益。

1 錨桿支護(hù)有效性施工影響因素

1.1 錨桿鉆孔深度控制不合理

目前，煤礦井下鋼筋支架施工采用的鋼筋錨桿主要是鋼末端錨桿和預(yù)應(yīng)力鋼筋錨桿，錨桿托盤末端的預(yù)緊螺釘采用優(yōu)質(zhì)環(huán)保厭氧聚酯樹脂鋼筋膠卷直接固定在鋼筋錨桿上，錨桿的托盤外端主要采用鑄鋼托盤和固定螺母，預(yù)緊預(yù)應(yīng)力由預(yù)緊螺母直接施加。在支架施工中，對(duì)有效鉆孔樁段深度的準(zhǔn)確控制一直是完全控制鋼筋錨桿鉆孔長(zhǎng)度的重要關(guān)鍵，如果有效鉆孔段的深度過深，則錨桿段的末端不能與孔底部相連或接觸，要不然會(huì)導(dǎo)致鋼筋膠管在進(jìn)入攪拌砼的過程中可能出現(xiàn)“臥底”，從而直接導(dǎo)致錨固段的有效鉆孔長(zhǎng)度大大減少，從而導(dǎo)致錨固力下降，如果鉆孔深度過淺，則會(huì)導(dǎo)致錨桿暴露，一旦暴露長(zhǎng)度超出螺釘段長(zhǎng)度，則錨桿螺帽不能預(yù)緊，導(dǎo)致錨桿失效，導(dǎo)致圍巖強(qiáng)度不能得到保障。見圖1。

1.2 錨桿安裝角度不合理

在巷道錨桿施工支護(hù)中，每一種新型錨桿都應(yīng)具有其特殊的保護(hù)功能，特別是巷道頂角、底角設(shè)置的各種錨桿斜向式新型錨桿，都能有效防止使用底板的錨桿頂端面和凸出面的開裂或者變形等問題的發(fā)生，具有很強(qiáng)的技術(shù)保護(hù)功能作用，但是，這種新的錨桿一般都是采用錨桿斜向上的開角方式設(shè)置的頂，底角錨桿與水平面成30°左右的夾角向下安裝，在地下巷道錨桿施工中，由于這種新型錨桿的內(nèi)部總承載載重量很大，工人很難準(zhǔn)確地控制其錨桿斜向上的開角，特別是在地底和錨桿頂角的各種新型錨桿，因?yàn)槠鋬?nèi)部需要采用垂直錨桿斜向下一層進(jìn)行鉆孔，回渣綜合處理工作能力大幅度下降，鉆井機(jī)的回渣處理速度緩慢，影響了地下挖掘設(shè)備進(jìn)工的工作進(jìn)度，因此，工人常擅自隨意手動(dòng)調(diào)整各種新型錨桿的斜向開角安裝點(diǎn)的位置以及角度，使正在安裝的各種新型錨桿自身結(jié)構(gòu)無法及時(shí)充分發(fā)揮其自身結(jié)構(gòu)應(yīng)有的地下施工性和機(jī)械性的保護(hù)作用性能，從而會(huì)嚴(yán)重威脅地下施工巷道的安全。

1.3 三徑匹配不合理

它是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它的活動(dòng)支護(hù)作用效果常常受許多客觀因素的直接影響，如鉆孔錨桿主體直徑、鉆孔管道直徑、樹脂藥筒直徑等因素的協(xié)調(diào)，將會(huì)對(duì)錨桿的錨固力產(chǎn)生較大的影響。但在工業(yè)實(shí)際中，錨固劑的使用直徑和理論直徑雖然可以直接達(dá)到一定的適用范圍，但是，鉆進(jìn)的理論直徑卻很難得到控制，在巖性較好的鉆進(jìn)區(qū)域，鉆頭的理論直徑與錨桿直徑的高度差別很小，而在軟巖、破碎塑料帶中，錨桿的理論直徑差別要比使用鉆頭理論錨桿直徑大，這就導(dǎo)致了錨桿的長(zhǎng)度變短，有的工人為了便于安裝，干脆用更大的鉆頭，造成了礦井的安全生產(chǎn)隱患。

2 煤礦掘進(jìn)巷道錨桿支護(hù)方式

2.1 利用懸臂式掘進(jìn)機(jī)的支護(hù)方式

采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)巷道支護(hù)工作較為復(fù)雜，采用該技術(shù)的支護(hù)要求與輸送機(jī)、錨桿鉆機(jī)、與之配套的電力供應(yīng)裝置、通風(fēng)設(shè)施等相配套。采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)支護(hù)技術(shù)與常規(guī)支護(hù)相比，其工作效率提高，安全性能大大提高，因而在大礦井中應(yīng)用越來越多，已逐步成為現(xiàn)代礦井中較重要的一種支護(hù)技術(shù)。

2.2 利用連采機(jī)結(jié)合錨桿鉆車的支護(hù)方式

采用連續(xù)采煤機(jī)和錨桿鉆機(jī)進(jìn)行礦井巷道的錨桿支護(hù)，是目前使用最多的一種，采用該方法可以極大地提高礦井的生產(chǎn)效率，提高礦井的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，采用該支護(hù)方法，可以進(jìn)行大截面的落煤和輸送，也可以進(jìn)行長(zhǎng)方形截面的雙巷和短壁的采礦，從而極大地提高了礦井的采收率。與連采機(jī)和錨桿鉆車協(xié)同作業(yè)的運(yùn)輸模式有持續(xù)運(yùn)輸和間斷式輸送。在連續(xù)輸送模式下，所需的設(shè)備主要有連續(xù)輸送裝置、錨桿鉆具和連采機(jī)。在間斷式輸送的情況下，所需的設(shè)備有破碎機(jī)、錨桿鉆機(jī)、連采機(jī)、煤炭運(yùn)輸車等。在掘進(jìn)施工中，主要采取雙巷施工方式，即由連采機(jī)和錨桿鉆機(jī)在兩條巷道內(nèi)同時(shí)進(jìn)行施工和錨固。在連續(xù)兩臺(tái)錨桿鉆機(jī)同時(shí)進(jìn)行20 多米的掘進(jìn)和錨固工作后，必須將兩臺(tái)設(shè)備調(diào)換，同時(shí)進(jìn)行掘進(jìn)和錨固，如此反復(fù)的連續(xù)工作，極大地提高了礦井的支護(hù)工作效率，而且使用起來也相對(duì)簡(jiǎn)單，操作過程也更加簡(jiǎn)便，因此該方法被普遍采用。但是，在采用該方法時(shí)，必須保證與錨桿鉆機(jī)的工作同步。

2.3 利用掘錨機(jī)進(jìn)行支護(hù)的方式

近幾年，由于錨桿技術(shù)的不斷發(fā)展，在礦井中得到了越來越多的應(yīng)用，同時(shí)，采用錨桿技術(shù)進(jìn)行巷道施工也將成為今后煤炭工業(yè)發(fā)展的主要技術(shù)途徑。在錨桿式鉆機(jī)的基礎(chǔ)上，人們逐步發(fā)明和創(chuàng)造了起重機(jī)械，使礦井的掘進(jìn)速度得到了極大的提高。在運(yùn)用錨桿支護(hù)技術(shù)時(shí)，應(yīng)重視預(yù)應(yīng)力錨具的使用，以及后張法的施工。目前，采用的是摩擦式錨桿和機(jī)械式錨桿。在摩擦式錨具方面，它的工作原理是利用楔型錨桿對(duì)鋼筋進(jìn)行擠壓，使其具有錨固作用。楔型錨桿最大的特點(diǎn)是連接方便，并且應(yīng)力損失小，可以在注漿前進(jìn)行多次張緊或多次松緊，從而調(diào)整預(yù)應(yīng)力；機(jī)械錨具，其基本原理是利用機(jī)械對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼進(jìn)行加工，從而為錨桿的工作提供條件，使錨桿固定，從而形成錨桿。在礦井掘進(jìn)巷道支護(hù)中，采用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行支護(hù)，能極大地提高掘進(jìn)工作的工作效率。

3 錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用要求

3.1 結(jié)合巷道的實(shí)際情況合理的設(shè)計(jì)支護(hù)方式

在進(jìn)行支護(hù)工作之前，必須充分認(rèn)識(shí)巷道的基本狀況，科學(xué)地分析巷道的基礎(chǔ)條件，同時(shí)要注意巷道的截面形態(tài)和穩(wěn)定性，這關(guān)系到支護(hù)工程的施工安全和具體的支護(hù)方案的設(shè)計(jì)。在掘進(jìn)施工中，必須注意巖層松動(dòng)圈的存在，并時(shí)刻注意其對(duì)圍巖松動(dòng)圈的影響，一旦出現(xiàn)安全隱患，立即停止施工，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行加固。在實(shí)際施工前，必須進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)，并根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)，確定其變化范圍，并以大直徑的巖體松動(dòng)圈為依據(jù)，以保證隧道開挖支護(hù)的安全性。

3.2 加強(qiáng)施工作業(yè)管理

在進(jìn)行隧道開挖和支護(hù)時(shí)，應(yīng)注意加強(qiáng)施工管理，提高工程質(zhì)量。在進(jìn)行巷道支護(hù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)巷道的實(shí)際情況，結(jié)合周圍的條件，采取相應(yīng)的措施，強(qiáng)化施工管理。在施工過程中，必須嚴(yán)格遵守施工規(guī)程和技術(shù)規(guī)范。煤礦企業(yè)要加大對(duì)礦井建設(shè)的檢查和監(jiān)管，對(duì)地質(zhì)條件較為復(fù)雜的礦井，要加大對(duì)其支護(hù)強(qiáng)度的檢查，重點(diǎn)是支護(hù)材料是否滿足有關(guān)規(guī)范，支護(hù)部位與技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。只有強(qiáng)化施工管理，才能保證工程質(zhì)量，提高安全生產(chǎn)。

3.3 靈活運(yùn)用組合式錨桿支護(hù)體系

首先，采用抗斷裂強(qiáng)度的錨索。根據(jù)目前的發(fā)展趨勢(shì)，一般采用的鋼筋混凝土錨桿，強(qiáng)度不高，不宜進(jìn)行高強(qiáng)度的工程，必須提高其綜合性能，以提高其綜合強(qiáng)度。其次，錨桿架的支護(hù)操作人員一般可以選擇采用錨索、桁架等方式進(jìn)行聯(lián)合支撐。由于其周圍巖不穩(wěn)定，易于承受到不同地層上的壓力、軟化和巖層等因素的影響，采用這種支護(hù)系統(tǒng)是十分必要的。采用這種支護(hù)系統(tǒng)，既能減少巷道的變形，又能對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)。加強(qiáng)監(jiān)測(cè)工作，盡快掌握巷道頂板沉降及離層狀況，為加強(qiáng)錨桿支護(hù)的穩(wěn)定性提供必要的保證。

3.4 高度重視錨桿支護(hù)人員培訓(xùn)工作

要想使錨桿的支護(hù)水平得到有效的保證，必須對(duì)其進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)，使其綜合實(shí)力得到全面的提高。一方面，要注重對(duì)錨桿支護(hù)人員的崗前培訓(xùn)，使其對(duì)有關(guān)技術(shù)得到掌握，從而在實(shí)際工作中按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行操作；另一方面，要定期進(jìn)行專業(yè)技能的培訓(xùn)，使其充分掌握有關(guān)的知識(shí)，減少出差錯(cuò)的幾率，為工程建設(shè)水平的提高打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

在礦井中采用錨桿支護(hù)技術(shù)可以提高其施工效率，提高其穩(wěn)定性。因此，在礦井中，必須重視錨桿支護(hù)技術(shù)的推廣，重視新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，從而提高礦井的安全和效益。