淺議錨桿支護(hù)的作用

       近幾年來，隨著煤礦開采技術(shù)的不斷發(fā)展，開采深度逐步增加。礦井和巷道支護(hù)是煤礦安全生產(chǎn)的重要保證，我國煤礦以礦井開采為主，需要在井下開掘大量巷道，而且80%以上是煤巷、半煤巖巷，或?yàn)樗绍浧扑閲鷰r巷，或?yàn)橛鏊浕蛎泧鷰r巷。

確保巷道的安全、快速掘進(jìn)，確保巷道使用期間的暢通、與圍巖穩(wěn)定，確保巷道的支護(hù)與維護(hù)成本較低等，是建設(shè)安全高效礦井的一項(xiàng)重要工作，具有重要意義。煤礦礦井、巷道支護(hù)經(jīng)歷一系列的技術(shù)發(fā)展歷程。目前，錨桿支護(hù)應(yīng)用較為廣泛。

本文討論了錨桿支護(hù)的分類、支護(hù)形式、作用、注意事項(xiàng)等方面闡述個(gè)人觀點(diǎn)。 　

1 錨桿的分類 　　

（1）木錨桿 分為普通木錨桿、壓縮木錨桿；

（2）倒楔式金屬錨桿； 　　

（3）管縫式錨桿；

（4）樹脂錨桿 　　

（5）快硬膨脹水泥錨桿；

（6）錨索 　　

     2 錨桿支護(hù)的優(yōu)越性 　　

2.1 支護(hù)效果好 錨桿支護(hù)在支護(hù)原理上符合現(xiàn)代巖石力學(xué)和圍巖控制理論，屬于“主動(dòng)”支護(hù)，錨桿安裝以后在圍巖內(nèi)部對(duì)圍巖進(jìn)行加固，迅速形成一個(gè)圍巖――支護(hù)的整體承載結(jié)構(gòu)，能夠調(diào)動(dòng)和利用圍巖自身的穩(wěn)定性，充分發(fā)揮圍巖自身的承載能力，有利于保護(hù)巷道圍巖的穩(wěn)定，改善巷道維護(hù)狀況。 　　

2.2 勞動(dòng)強(qiáng)度低、效率高與傳統(tǒng)架棚式支護(hù)相比，由于錨桿支護(hù)所采用的支護(hù)材料較少、重量較輕、巷道掘進(jìn)時(shí)，極大地減少了支護(hù)材料的運(yùn)輸量，勞動(dòng)強(qiáng)度也大為降低，有利于提高掘進(jìn)工效。工作面回采時(shí)，也省去了支架的回撤工作，既降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，又提高了安全系數(shù)。錨桿施工操作簡單，緊跟掘進(jìn)面，有利于實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)工作。 　　

2.3 經(jīng)濟(jì)效益明顯 采用錨桿支護(hù)可以減少支護(hù)材料投入，降低直接支護(hù)成本。由于錨桿支護(hù)不占用巷道工作斷面，因此在支護(hù)設(shè)計(jì)上，可相應(yīng)減少巷道斷面，節(jié)省大量材料。還能減少巷道維修量，節(jié)約維護(hù)費(fèi)用。 　　

3 錨桿支護(hù)的結(jié)構(gòu)形式 　　

（1）單一錨桿+水泥托板； 　　

（2）錨桿+網(wǎng)+水泥托板； 　　

（3）錨桿+網(wǎng)+ w型鋼板鋼帶 　　

（4）錨桿+網(wǎng)+鋼筋梁等形式。 　　

形式的選擇主要取決于巷道圍巖的性質(zhì)，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 類較好的圍巖巷道中一般選擇錨桿+網(wǎng)+水泥托板，隨著圍巖條件 的變化程度及斷面增大，Ⅳ、Ⅴ類圍巖巷道采用錨桿+網(wǎng)+ w型鋼板鋼帶、錨桿+網(wǎng)+鋼筋梁的支護(hù)形式。 　　

4 錨桿支護(hù)的作用 　　

4.1 懸吊作用 　　錨桿支護(hù)的懸吊作用，突出的表現(xiàn)在直接頂較薄，老頂較堅(jiān)固的情況下，錨桿將下部不穩(wěn)定的巖層懸吊在上步穩(wěn)固的巖層上，由錨桿承擔(dān)軟巖或危巖的重量，以達(dá)到井巷穩(wěn)定的目的。實(shí)踐證明，即使巷道上部沒有穩(wěn)固的巖層，錨桿亦能發(fā)揮支護(hù)作用。例如，在全煤巷道中，錨桿就錨固在煤層中也能達(dá)到支護(hù)的目的。 　　

4.2 錨桿的組合梁作用 　　為了解決懸吊理論的局限性，在層狀地層中提出了組合梁理論。組合梁理論適用于頂板由多層小厚度連續(xù)性巖層組成的巷道，其原理是在沒有穩(wěn)固巖層提供懸吊支點(diǎn)的薄層狀巖層中，可利用錨桿的拉力將層狀地層組合起來，形成組合梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)。并借助錨桿本身提供一定的抗剪能力，阻止其層間錯(cuò)動(dòng)，是防止分層在壓力作用下發(fā)生整體彎曲變形，呈現(xiàn)出組合狀態(tài)，從而提高頂板的抗彎剛度及強(qiáng)度。決定組合梁穩(wěn)定性的主要因素是錨桿的預(yù)拉應(yīng)力及桿體強(qiáng)度和巖層性質(zhì)。 　　

4.3 錨桿的減跨作用 　　如果把不穩(wěn)定的頂板巖層看成是支撐在兩幫的疊合梁，由于可視懸吊在老頂上的錨桿為支點(diǎn)，安設(shè)了錨桿就相當(dāng)于增加了支點(diǎn)，從而減小了頂板的跨度，使頂板巖層的彎曲應(yīng)力和撓度得到降低，維持了頂板穩(wěn)定。這就是錨桿的減跨作用，這套理論實(shí)際上來源于錨桿的懸吊作用。 　　

4.4 加固拱作用 　　對(duì)于被縱橫交錯(cuò)的弱面所切割的塊狀或破裂狀圍巖，如果及時(shí)用錨桿加固，就能提高巖體結(jié)構(gòu)弱面的抗剪強(qiáng)度，在圍巖周邊一定厚度的范圍內(nèi)形成一個(gè)不僅能維持自身穩(wěn)定，而且能防止其上部圍巖松動(dòng)和變形的加固拱，從而保持巷道的穩(wěn)定。 　　使用錨桿支護(hù)，可發(fā)揮其加固拱作用和懸吊作用，使復(fù)合頂板內(nèi)的各煤巖體與錨桿緊固成一個(gè)所謂的“組合梁”，從而提高頂板巖層的抗彎強(qiáng)度，減少各巖層層面滑移、離層和冒落的機(jī)率，從而保證巷道的穩(wěn)定性。錨桿支護(hù)能最大限度地保持圍巖的完整性、穩(wěn)定性，控制圍巖變形、位移和裂隙的發(fā)展，充分發(fā)揮圍巖自身的支承作用，變被動(dòng)支護(hù)為主動(dòng)支護(hù)，有效的改善礦井的支護(hù)狀況。同時(shí)代替了木支護(hù)，既有效的保護(hù)了森林，又響應(yīng)了國家提出的節(jié)能減排的號(hào)召。 　　

5 錨桿支護(hù)中應(yīng)注意的問題 　　錨桿支護(hù)雖然具有即時(shí)承載、預(yù)緊力大、支護(hù)效果好、勞動(dòng)強(qiáng)度低、支護(hù)成本低等等優(yōu)點(diǎn)，大力推廣錨桿支護(hù)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)回采工作面高產(chǎn)高效的有效途徑。但采用該技術(shù)需要注意以下幾個(gè)問題： 　　

（1）錨桿必須充分利用錨桿的預(yù)緊力，錨桿的底部必須緊貼巖壁，否則錨桿無法起到加固梁和組合梁的作用。 　　

（2）掘進(jìn)煤巷時(shí)應(yīng)保持巷道頂板和兩幫的平整，最好以不破壞頂板完整和減少爆破震動(dòng)巷幫煤體為原則，避免巷道周邊形成應(yīng)力集中，確保巷道的穩(wěn)定性。 　　

（3）頂板錨桿不亦全部垂直頂板方向布置，應(yīng)以放射狀為準(zhǔn)，破碎的巖層間隙要以水泥注漿充滿，確保錨桿要有足夠的錨固力。 　　

（4）錨桿必須要有托護(hù)結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生一定的托錨力，沒有托錨力的注漿鋼絲繩錨桿由于不能形成主動(dòng)支護(hù)，因而不能用于煤巷支護(hù)。 　　

（5）隨著錨桿支護(hù)技術(shù)的普遍應(yīng)用，錨桿的回收再利用工作也應(yīng)當(dāng)受到足夠的重視，一套錨桿雖然價(jià)值不高，但積少成多，所帶來的經(jīng)濟(jì)效益將比較可觀。 　　

小結(jié) 　　推行巷道支護(hù)改革，對(duì)于降低原煤生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，有著巨大的促進(jìn)作用?？偟膩碚f，井巷支護(hù)必須根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件綜合考慮開采順序、服務(wù)年限、使用要求等因素，充分掌握錨桿的作用，選擇合理的支護(hù)方式，為安全生產(chǎn)做貢獻(xiàn)。