煤礦安全中錨桿支護(hù)的應(yīng)用

       煤炭工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，能源的利用量與日俱增，但煤礦的安全生產(chǎn)形勢(shì)依然嚴(yán)峻。分析煤礦安全生產(chǎn)的現(xiàn)狀、特點(diǎn)和規(guī)律，研究存在的問(wèn)題，探討控制對(duì)策，對(duì)促進(jìn)我國(guó)煤礦持續(xù)健康發(fā)展、適應(yīng)全國(guó)建設(shè)小康社會(huì)的要求具有重要意義

　　冒頂、瓦斯爆炸等一系列的現(xiàn)象對(duì)于煤礦安全，人民的生命財(cái)產(chǎn)的安全都是相當(dāng)大的威脅。對(duì)于瓦斯爆炸我們只能通過(guò)監(jiān)測(cè)檢測(cè)的方法去控制，對(duì)于冒頂?shù)默F(xiàn)象我們可以通過(guò)工程上的結(jié)論去加固，去建設(shè)。查閱相關(guān)資料后我談?wù)勎以谶@方面的粗淺認(rèn)識(shí)：

　　錨桿支護(hù)是利用深入圍巖內(nèi)部的錨桿桿體對(duì)圍巖進(jìn)行加固，提高被錨固圍巖自身的穩(wěn)定性來(lái)達(dá)到支護(hù)的目的。根據(jù)圍巖性質(zhì)和結(jié)構(gòu)不同，錨桿可起到懸吊、組合梁、擠壓加固拱等作用。錨桿支護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是工藝較簡(jiǎn)單、安裝速度快、效率高、便于機(jī)械化作業(yè)、勞動(dòng)強(qiáng)度低，可節(jié)約支護(hù)材料，降低支護(hù)成本。其缺點(diǎn)是它屬于隱性支護(hù)，對(duì)支護(hù)質(zhì)量和可靠性的監(jiān)測(cè)和檢測(cè)不易，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)無(wú)明顯先兆的冒頂事故，此外，對(duì)變形量很大的回采巷道，支護(hù)效果不易保證，導(dǎo)致巷道無(wú)法使用。

　　在巷道開掘后，由于巖體內(nèi)部應(yīng)力重新分布即圍巖出現(xiàn)應(yīng)力集中，巖體的物性狀態(tài)有一個(gè)由彈性狀態(tài)向塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程，巷道周邊圍巖產(chǎn)生塑性變形，并從周邊向巖體深部擴(kuò)張，出現(xiàn)塑性變形區(qū)，同時(shí)引起應(yīng)力向圍巖深部轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致周邊圍巖松散、破碎和發(fā)生位移，從而導(dǎo)致巷道變形。

　　軟巖中，巖石的膨脹和崩解主要是松軟巖石所表現(xiàn)的特征，圍巖里多為松軟的粘土質(zhì)巖層，巷道開掘后，粘土巖經(jīng)不同程度的浸水或風(fēng)化，體積增大和相應(yīng)的引起壓力增大，圍巖松動(dòng)圈和塑性變形發(fā)展很快，給巷道穩(wěn)定性帶來(lái)影響，不同軟巖影響程度不同即圍巖性質(zhì)對(duì)巷道變形和破壞有決對(duì)性的影響，軟弱巖石或膨脹性巖石對(duì)巷道變形和巷道變形和破壞的性質(zhì)和其劇烈程度有重要影響。所以軟巖巷道掘進(jìn)時(shí)受松動(dòng)圈及塑性變形的影響，巷道穩(wěn)定性較差。

　　然而圍巖破碎、松散，產(chǎn)生裂縫與擴(kuò)張，導(dǎo)致圍巖碎脹變形，從而造成支護(hù)變形破壞。圍巖中具有膨脹性礦物，且遇水膨脹，導(dǎo)致巷道變形，錨桿支護(hù)對(duì)象是圍巖松動(dòng)發(fā)展過(guò)程中的碎脹變形，它起到阻止變形的作用，錨桿作用于圍巖松動(dòng)圈或塑性區(qū)中，隨著圍巖的松動(dòng)破壞，圍巖松散破壞失去自承力，圍巖的自承力難以維持平衡，錨桿支護(hù)不能有效的阻止和控制巷道空間變形，隨著巷道圍巖揭露時(shí)間的延長(zhǎng)，松動(dòng)圈的不斷增大，表現(xiàn)為巷道頂?shù)装寮皟蓭汀⑾锏罃嗝嫒媸湛s直至閉合，所以錨桿支護(hù)失效。在一定程度上錨桿的破斷力小于圍巖碎脹所產(chǎn)生的力時(shí)，錨桿出現(xiàn)不同程度的破壞直至斷裂;正常情況下，當(dāng)錨桿的安設(shè)密度較大時(shí)，它能在巷道周圍被加固地段內(nèi)形成一定厚度的壓縮帶，這不僅可防止受節(jié)理等弱面切削的巖快產(chǎn)生滑動(dòng)，而且錨桿本身也有抗剪銷釘?shù)淖饔?，能有效的防止層間滑動(dòng)。在這種情況下，錨固層不僅能保持自身的穩(wěn)定性，而且還有可能在一定程度上承受上位巖層的載荷和抑制變形和松動(dòng);相反，如果在特殊松軟巖層中采用錨桿支護(hù)時(shí)，由于圍巖物化膨脹，隨著圍巖碎脹的進(jìn)一步增大，導(dǎo)致巷道變形量隨之增大，當(dāng)圍巖的塑性區(qū)大于錨桿的錨固范圍，錨桿相對(duì)而言失去作用，此時(shí)巖石及上覆巖層的重量大于錨桿錨固及圍巖共同支撐作用而出現(xiàn)頂板下沉直至垮落冒頂，上述所講錨固層便有可能整體跨落，所以，在錨桿支護(hù)中單獨(dú)的采用加大錨桿密度的方法來(lái)控制軟巖支護(hù)是不合理的。

　　在軟巖錨桿技術(shù)的推廣應(yīng)用和實(shí)施中，由于煤層賦存條件多樣化，圍巖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部分條件頂板結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，軟弱夾層和層理十分發(fā)育，穩(wěn)定性很差，極易發(fā)生離層垮冒，即使在同一巷道內(nèi)頂板賦存狀態(tài)也是頻繁變化，構(gòu)造影響隨處可見，隨時(shí)可遇。對(duì)于上述軟巖巷道，錨桿支護(hù)不能有效的控制頂板離層，惡性冒頂事故時(shí)有發(fā)生?？迓洮F(xiàn)象頻繁，安全事故時(shí)有發(fā)生。冒頂率：萬(wàn)分之五;事故率：五萬(wàn)分之一;導(dǎo)致金屬支架類被動(dòng)支護(hù)使用抬頭。

　　實(shí)際上，大多數(shù)巷道支護(hù)失效表現(xiàn)為錨固區(qū)整體垮落，其中錨桿受力很小，幾乎沒有折斷現(xiàn)象。頂板的穩(wěn)定性取決于錨固區(qū)以外的離層狀況，單純改變錨桿的長(zhǎng)度和密度，能在一定范圍內(nèi)限制錨桿長(zhǎng)度范圍內(nèi)的巖體的變形，但錨固區(qū)以外的弱面離層是高強(qiáng)錨桿支護(hù)技術(shù)面臨的一大挑戰(zhàn)，必須圍繞大大減少頂板離層或根本消除離層這一中心開展控制理論和技術(shù)研究。因此對(duì)軟巖巷道的巖性及地質(zhì)破碎帶的錨桿支護(hù)技術(shù)的研究，從而控制頂板離層是今后錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展的研究方向。