錨桿錨索支護(hù)原理

在煤巷掘進(jìn)施工中，錨桿支護(hù)給煤礦采掘工作所帶來的經(jīng)濟(jì)利益和安全效益已經(jīng)普遍地為煤礦工作者所承認(rèn)。該支護(hù)工藝作為一項(xiàng)成型的技術(shù)成果已經(jīng)得到推廣使用，但由于錨桿支護(hù)施工要受到周邊巷道壓力、采動(dòng)影響、煤巖體產(chǎn)狀、煤巖體性質(zhì)、開掘巷道周邊圍巖賦存狀態(tài)等多方面因素影響，合理選擇錨桿錨索配套支護(hù)顯得尤為重要。

1錨桿支護(hù)原理

1.1懸吊作用原理

錨桿的支護(hù)作用就是將游離的巖塊懸吊在巷道上頂穩(wěn)定的巖層面上；以此理論解釋則為頂錨桿所懸吊的重量等于巷道上頂冒落帶內(nèi)所有巖塊的重量。

1.2組合梁原理

采用錨桿支護(hù)，由于錨桿預(yù)緊力作用，使錨桿兩端頭之間的巖石各層面之間連結(jié)成為一個(gè)組合的整體即人工巖梁，這種人工巖梁的彎曲變形程度將是相當(dāng)小的，不容易達(dá)到彎曲變形破壞的極限，從而以達(dá)到對(duì)上頂支護(hù)的目的。

1.3組合拱原理

由于錨桿預(yù)緊力的作用，在每一根錨桿兩端頭之間的范圍內(nèi)將形成立體三維圓錐體形壓應(yīng)力分布區(qū)域，各相鄰錨桿之間的圓錐體形壓應(yīng)力分布區(qū)域相互疊加形成為一個(gè)組合拱，這個(gè)組合拱不僅可承受錨桿涉及范圍內(nèi)巖石自身的重量，而且還可以承受上部破碎巖石所施加的徑向壓力。

2 錨桿支護(hù)原理的作用

2.1 錨桿支護(hù)原理在施工中的顯現(xiàn)效應(yīng)比較

2.1.1 錨桿支護(hù)后，巷道上頂變形量較小，兩幫較穩(wěn)定，煤壁向巷道內(nèi)推移量不明顯；頂幫錨桿托板因受錨桿拉力而變形的量較小。證明，錨桿在該種條件的巷道支護(hù)中，懸吊作用和組合梁作用比較明顯，而組合拱作用次之。

2.1.2 錨桿支護(hù)后巷道壓力顯現(xiàn)形式為：頂板在垂直巷道方向上彎曲下沉，兩幫煤壁向巷道空間直墻狀推移，底煤的底鼓現(xiàn)象較明顯。證明，在該處錨桿支護(hù)的組合梁作用比較明顯，而懸吊作用和組合拱作用次之。

2.1.3 錨桿支護(hù)后，巷道上頂彎曲下沉現(xiàn)象不明顯，兩幫煤壁向巷道內(nèi)平推位移量不大；頂幫錨桿與頂幫間的木墊受壓變形量不大。證明，在該種條件下錨桿支護(hù)的組合拱作用比較明顯，而懸吊作用和組合梁作用次之。

2.1.4 巷道采用錨桿支護(hù)掘進(jìn)施工過程中，錨索加固是錨桿支護(hù)的不可分割的一部分，通過在工作中觀察到的局部巷道中錨索托梁受拉變形及局部地點(diǎn)錨索被拉斷的情況分析，在該種條件下錨桿支護(hù)的組合梁或組合拱作用比較明顯。

2.2 錨索支護(hù)使用中存在問題

2.2.1由于高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索和全螺紋錨桿的延伸率的不同，致使迎頭在施工完錨桿后，補(bǔ)強(qiáng)錨索支護(hù)，造成局部錨桿被壓出，托盤松動(dòng)，預(yù)緊力喪失，作為錨桿支護(hù)的效果較差。而錨索成為主要支護(hù)，造成錨索的破壞。

2.2.2 現(xiàn)場(chǎng)頂板錨索施工過程中，頂板多為傾斜方向，不平整，水平度較差，而錨索的安裝方向多為鉛直方向，造成錨索托梁安裝方向與錨索的安裝方向不一致，致使分解了錨索的承載力，并受剪切而破壞。

2.2.3 三徑不匹配

使用的藥卷為2335,鋼絞線直徑為15．24mm，過去習(xí)慣采用與錨桿鉆孔匹配的Φ28mm的鉆頭，造成眼孔徑過大，致使藥卷與孔壁之間粘接附著力降低。

2.3 錨索支護(hù)改進(jìn)方案

2.3.1 增加支護(hù)墊

根據(jù)支護(hù)材料延伸率的不同，采取在錨索托梁的上方鋪墊木批或木鞋等，以增加錨索的延伸吸收變形量，使其縮小和錨桿之間延伸率的差距，盡量保持同步。

2.3.2 改變接觸點(diǎn)

在現(xiàn)有的地質(zhì)條件下，將托梁襯墊為水平狀態(tài)，襯墊物可以采用硬質(zhì)木塊或鋼鐵制品、以減少客觀上的承載力分解損失。在托梁兩端壓接頂板鋼帶，造成托梁的端頭接觸，托梁的里部懸空，這就是所謂的點(diǎn)接觸，在施工過程中將里部懸空部分用木批等進(jìn)行鋪墊接實(shí)，從而提高其承載強(qiáng)度。

2.3.3 三徑匹配

鉆頭優(yōu)先選用Φ27mm,盡可能的發(fā)揮各部分的效能。

2.4 對(duì)錨桿支護(hù)原理的分析判斷

根據(jù)對(duì)巷道的周邊圍巖變化和錨桿支護(hù)的變形情況的觀察，可以看到以下情況：

沿板掘進(jìn)巷道中，錨桿錨固段處于頂板穩(wěn)定層位且錨桿作用段頂板相對(duì)穩(wěn)定情況下，懸吊作用原理作用的顯現(xiàn)相對(duì)明顯。

沿板掘進(jìn)巷道中，錨桿錨固位置及錨桿作用段圍巖巖性基本等同的情況下，組合梁作用原理的顯現(xiàn)相對(duì)明顯。

沿底托煤頂全煤錨桿支護(hù)掘進(jìn)巷道中，圍巖相對(duì)穩(wěn)定且相對(duì)均質(zhì)情況下，組合拱作用的顯現(xiàn)相對(duì)明顯。