錨桿支護(hù)快速掘進(jìn)技術(shù)研究綜述

       錨桿支護(hù)技術(shù)是煤礦支護(hù)改革的發(fā)展方向，是煤礦繼綜合機(jī)械化采煤技術(shù)后又一重大推廣技術(shù)。在煤礦巷道掘進(jìn)工作中，快速支護(hù)施工工藝已成為提高巷道支護(hù)效果、實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的關(guān)鍵。然而，錨桿支護(hù)作為一種有效的采準(zhǔn)巷道支護(hù)方式，由于對(duì)巷道圍巖強(qiáng)度的強(qiáng)化作用，可顯著提高圍巖的穩(wěn)定性，加之具有支護(hù)成本較低、成巷速度快、勞動(dòng)強(qiáng)度減輕、提高巷道斷面利用率、簡(jiǎn)化回采面端頭維護(hù)工藝、明顯改善作業(yè)環(huán)境和安全生產(chǎn)條件等優(yōu)點(diǎn)，可提高礦井的經(jīng)濟(jì)效益，因而成為煤礦企業(yè)礦井巷道的一種主要支護(hù)形式，代表了煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的主要發(fā)展方向。

　　一、煤巷錨桿支護(hù)快速掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展

　?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化。支護(hù)設(shè)計(jì)以往主要是依據(jù)懸吊理論、組合拱理論或擠壓加固理論，采用工程類(lèi)比法和計(jì)算公式法。但由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，就一種方法或一個(gè)公式不能給出合理的設(shè)計(jì)參數(shù)。為解決這一難題，采用以地應(yīng)力為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法，并在此基礎(chǔ)上建立計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的專(zhuān)家系統(tǒng)。該方法主要內(nèi)容為“地質(zhì)力學(xué)評(píng)估數(shù)值模擬初始設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)利用反饋信息修改設(shè)計(jì)”?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)非常關(guān)鍵，監(jiān)測(cè)取得的數(shù)據(jù)是作為二次修改設(shè)計(jì)的依據(jù)，修改設(shè)計(jì)后再應(yīng)用于實(shí)踐。只有經(jīng)過(guò)不斷地改進(jìn)支護(hù)設(shè)計(jì)，才能使錨桿支護(hù)更為經(jīng)濟(jì)、合理。在選定設(shè)計(jì)方法之后，還要根據(jù)不同的頂板巖性及地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，為快速掘進(jìn)提供技術(shù)依據(jù)。

　?。ǘ╅_(kāi)發(fā)掘錨新機(jī)具。當(dāng)前煤巷快速掘進(jìn)的施工方法為：掘進(jìn)機(jī)割煤橋式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)和固定皮帶機(jī)運(yùn)煤敲幫問(wèn)頂頂錨桿機(jī)打頂眼并安裝、幫錨桿機(jī)打幫眼并安裝，實(shí)現(xiàn)一次成巷，及時(shí)支護(hù)。這種方法的主要矛盾是掘進(jìn)工作面的開(kāi)機(jī)率較低，一般在30%以下，支護(hù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，跟不上機(jī)掘速度，影響單進(jìn)水平的提高。因此發(fā)展掘錨聯(lián)合機(jī)組，實(shí)現(xiàn)“掘支錨一體化”平行作業(yè)，將是加快煤巷錨桿支護(hù)單進(jìn)速度的必要手段。就目前的施工工藝而言，影響快速掘進(jìn)的主要因素有兩方面：一是掘進(jìn)機(jī)割煤速度；二是錨桿機(jī)打眼及安裝速度。現(xiàn)在使用的S100及EBJ132型掘進(jìn)機(jī)功率較小，割煤速度較慢，打眼使用的MQT－50型風(fēng)動(dòng)錨桿鉆機(jī)鉆進(jìn)速度慢，維修率較高。因此，要實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)，一方面要發(fā)展應(yīng)用大功率掘進(jìn)機(jī)，如S200型；另一方面要研制新型錨桿鉆機(jī)。

　?。ㄈ┰龃蟀惭b預(yù)緊力。根據(jù)錨桿組合梁作用原理，較大的安裝預(yù)緊力可在頂板內(nèi)形成強(qiáng)度較大的組合巖梁，增強(qiáng)頂板巖梁的整體抗彎能力。一般來(lái)講，安裝預(yù)緊力與安裝扭矩呈線(xiàn)性比例關(guān)系，增大安裝扭矩便可獲得較大的安裝預(yù)緊力。這樣可在頂板內(nèi)快速形成強(qiáng)度較大的組合巖梁，增強(qiáng)頂板的整體強(qiáng)度。

　?。ㄋ模╁^桿聯(lián)合支護(hù)。穩(wěn)定的圍巖采用單一的錨桿支護(hù)是可行的，但是在受到動(dòng)壓影響，處于軟巖層中，圍巖容易變形、地層壓力大的不穩(wěn)定圍巖，則必須采用不同的錨桿聯(lián)合支護(hù)。對(duì)于不穩(wěn)定或極不穩(wěn)定巷道，這類(lèi)巷道的特點(diǎn)是圍巖破壞范圍和變形量大，除錨桿支護(hù)配錨梁網(wǎng)組合支護(hù)外，還應(yīng)采取加長(zhǎng)錨桿長(zhǎng)度、縮小錨桿間排距、頂板注漿、錨索加固等特殊手段加強(qiáng)支護(hù)。另外，在大跨度的交岔點(diǎn)、硐室、切眼和地質(zhì)構(gòu)造破碎帶，單純的錨桿支護(hù)不足以維護(hù)工程穩(wěn)定，還須用上述手段輔助加強(qiáng)支護(hù)。如果這些問(wèn)題得以解決，就可以把錨桿支護(hù)作為唯一的頂板支護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)巷道支護(hù)錨桿化，進(jìn)一步提高巷道的掘進(jìn)速度。

　?。ㄎ澹┒沃ёo(hù)。在施工設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到圍巖的自身承載能力，以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為指導(dǎo)，增大錨桿間排距，先布置低密度錨桿，后路及時(shí)進(jìn)行二次支護(hù)，與迎頭支護(hù)平行作業(yè)，使支護(hù)強(qiáng)度達(dá)到最終支護(hù)密度。具體施工時(shí)，還要確定二次支護(hù)距離迎頭的距離。二次支護(hù)可采用小孔徑錨索或柔性錨桿，以彌補(bǔ)一般錨桿支護(hù)的不足，錨固到深層堅(jiān)硬巖層，增強(qiáng)支護(hù)的可靠性。

　　二、加強(qiáng)施工管理與員工培訓(xùn)

　　首先，錨桿支護(hù)除了嚴(yán)格按要求措施施工、加強(qiáng)工程質(zhì)量監(jiān)督之外，監(jiān)測(cè)是監(jiān)督施工質(zhì)量、保證支護(hù)安全可靠的重要手段。目前主要使用頂板離層儀及無(wú)損錨桿測(cè)力計(jì)來(lái)檢測(cè)頂板離層和錨桿受力。目前需要一種綜合測(cè)力裝置，同時(shí)監(jiān)測(cè)巷道頂板離層情況及錨桿所受載荷，據(jù)此可對(duì)支護(hù)效果進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，使支護(hù)更加經(jīng)濟(jì)、合理。

　　其次，快速掘進(jìn)的施工組織采用綜合作業(yè)隊(duì)勞動(dòng)組織形式，其特點(diǎn)是施工的主要工種和輔助工種組織在一起，既分工又協(xié)作，一隊(duì)多能。此外還應(yīng)建立健全各種規(guī)章制度，包括現(xiàn)場(chǎng)交接班、崗位責(zé)任、質(zhì)量驗(yàn)收、設(shè)備維修、技術(shù)管理和材料管理制度等，實(shí)現(xiàn)區(qū)隊(duì)管理制度化、規(guī)范化。在技術(shù)管理上，要堅(jiān)持正規(guī)作業(yè)循環(huán)和多工種平行作業(yè)，這是實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的有效方式。在施工管理上，必須達(dá)到一次成巷，不留尾巴工程。

　　結(jié)束語(yǔ)：目前，煤巷錨桿支護(hù)及快速掘進(jìn)技術(shù)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，錨桿支護(hù)在理論上正逐步完善，支護(hù)效果也達(dá)到預(yù)期要求，但仍然跟不上采煤技術(shù)的發(fā)展，并且在現(xiàn)場(chǎng)施工中仍存在較多問(wèn)題，造成掘進(jìn)速度上不去，這就需要盡快實(shí)現(xiàn)錨桿支護(hù)技術(shù)科學(xué)化、系統(tǒng)化、規(guī)范化，為更好地協(xié)調(diào)采掘關(guān)系，為礦井的高產(chǎn)高效建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從而推動(dòng)快速掘進(jìn)技術(shù)的全面發(fā)展。