錨桿支護(hù)問題的解析

　　當(dāng)前，國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度持續(xù)加快，對煤礦需求量逐年增加。我國各地區(qū)淺層煤礦基本枯竭，為了滿足當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，必須加強(qiáng)深層煤礦的開發(fā)力度，這就給煤礦井下巷道的布置提出了更高的要求。在煤礦開采深度增加的情況下，巷道斷面將不斷擴(kuò)大，巷道壓力也會隨之增大，易引發(fā)安全事故，這主要是巷道錨桿支護(hù)中存在一些問題。因此，本文對錨桿支護(hù)的相關(guān)問題進(jìn)行解析，并探討如何采取科學(xué)、合理、有效的解決措施來提高錨桿支護(hù)效果。
　　錨桿支護(hù)是煤礦巷道布置中采用的一種有效的支護(hù)方式，由于該項(xiàng)工藝技術(shù)具有良好的穩(wěn)定性、成巷速度快、施工作業(yè)量少、巷道斷面利用率高、提高煤礦開采安全生產(chǎn)條件等優(yōu)點(diǎn)，所以錨桿支護(hù)技術(shù)在當(dāng)前煤礦開采作業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前，煤礦巷道支護(hù)中，錨梁網(wǎng)、錨噴網(wǎng)及錨索等已經(jīng)得到有效應(yīng)用。但是，由于煤礦巷道受采動的影響較為頻繁，使得很多巷道的圍巖結(jié)構(gòu)發(fā)生變形等情況，致使巷道支護(hù)的安全穩(wěn)定性得不到保障。因此，解決錨桿支護(hù)中的相關(guān)問題，提高巷道支護(hù)的安全性和可靠性是當(dāng)前煤礦開采過程中一項(xiàng)重要的任務(wù)。
　　一、錨桿支護(hù)的問題解析
　　（一） 巷道地質(zhì)條件方面
　　對于煤礦巷道支護(hù)工程來言，其安全性、穩(wěn)定性及可靠性與錨桿支護(hù)質(zhì)量有著密切的聯(lián)系，而錨桿支護(hù)質(zhì)量則取決于巷道地質(zhì)條件，兩者是相輔相成的。錨桿支護(hù)存在問題與煤礦地質(zhì)環(huán)境條件和基礎(chǔ)信息資料缺乏有很大的關(guān)系。在現(xiàn)有的煤礦巷道支護(hù)中，有圍巖結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的1、2類巷道，也有不穩(wěn)定的4、5類巷道。因此，在進(jìn)行錨桿支護(hù)時，其整體變形能力和承載能力應(yīng)滿足圍巖結(jié)構(gòu)變形的約束力，使圍巖結(jié)構(gòu)達(dá)到平衡與穩(wěn)定的狀態(tài)，這就需要錨桿支護(hù)技術(shù)具備更加良好的應(yīng)用效果。在煤礦巷道錨桿支護(hù)體系中，地應(yīng)力實(shí)測技術(shù)是其核心，合理有效的實(shí)施地應(yīng)力實(shí)測技術(shù)是保證錨桿支護(hù)質(zhì)量的基礎(chǔ)與前提。
　?。ǘ?錨桿支護(hù)設(shè)計方面
　　首先，當(dāng)前錨桿支護(hù)的作用機(jī)理在其理論研究方面還有所欠缺，存在一定的局限性，難以滿足地質(zhì)條件、作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜的煤礦巷道支護(hù)設(shè)計要求。以往的錨桿支護(hù)理論包括：懸吊、組合梁、組合拱壓等。這些理論研究都是建立在相應(yīng)的假設(shè)基礎(chǔ)上，根據(jù)不同條件和要求來描述錨桿支護(hù)的作用機(jī)理，而且力學(xué)模型和計算方法較為簡單，無法適應(yīng)當(dāng)前煤礦巷道錨桿支護(hù)作用機(jī)理的理論需求，從而難以滿足煤礦巷道錨桿支護(hù)設(shè)計的要求，需進(jìn)一步加強(qiáng)理論研究。
　　其次，目前煤礦巷道錨桿支護(hù)參數(shù)的選取主要采用工程類比法和理論計算法及自身經(jīng)驗(yàn)來完成，這幾種參數(shù)選取的方法存在諸多缺陷與不足之處，無法有效確定錨桿支護(hù)參數(shù)。所以，采取有效的方法選取錨桿支護(hù)參數(shù)也是錨桿支護(hù)存在的問題之一。
　　最后，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，各種新材料不斷涌現(xiàn)，錨桿支護(hù)所需的材料種類不斷增多。然而，集中且單獨(dú)生產(chǎn)和制造錨桿支護(hù)相關(guān)材料的廠商或單位較少，在材料、工藝上缺乏標(biāo)準(zhǔn)性和規(guī)范性，不僅浪費(fèi)大量材料，還影響了煤礦巷道錨桿支護(hù)的實(shí)際效果。還有，在煤礦巷道頂板巖層支護(hù)期間，如出現(xiàn)錯動的情況，就會導(dǎo)致錨桿、錨索出現(xiàn)剪切受損。如金屬錨桿設(shè)計不合理，在載荷作用力超出錨尾材料的承載能力時，錨尾就會受損破壞。
　　（三） 巷道圍巖監(jiān)測方面
　　在巷道頂板離層指示儀測定錨桿錨固的離層狀況時，需在頂板出現(xiàn)冒落危險前設(shè)置相應(yīng)的報警裝置，從而避免頂板巖層出現(xiàn)冒落等安全事故。當(dāng)前頂板離層監(jiān)測采用的是離層指示儀，這種監(jiān)測設(shè)備是一種機(jī)械式的測量方法，難以對巷道頂板巖層實(shí)施全面、有效的監(jiān)測，從而對錨桿支護(hù)質(zhì)量造成影響。在確定錨桿支護(hù)巷道頂板離層界限值時，多采用數(shù)值計算程序模擬及理論計算方法得出結(jié)果，然而在計算中的系數(shù)，需根據(jù)礦區(qū)環(huán)境進(jìn)行變更和修正。另外，在實(shí)際運(yùn)用過程中，要想保證錨桿支護(hù)質(zhì)量，就必須充分考慮錨桿受力大小、巷道表面位移、巷道結(jié)構(gòu)變化等多方面的影響因素，還需綜合考慮各種復(fù)雜因素，如地質(zhì)條件、環(huán)境條件、設(shè)計要求、施工要求等，以此制定出更加經(jīng)濟(jì)、可靠的錨桿支護(hù)方案。
　　二、解決錨桿支護(hù)問題的對策與措施
　?。ㄒ唬?強(qiáng)化錨桿支護(hù)的理論基礎(chǔ)
　　針對煤礦巷道圍巖礦壓的作用規(guī)律進(jìn)行相應(yīng)的研究，進(jìn)一步研究不同荷載作用下，煤礦巷道圍巖的變形、破壞規(guī)律，根據(jù)煤礦圍巖在不同變形和破壞過程中的平衡結(jié)構(gòu)特性，研究煤礦巷道圍巖受損與施工作業(yè)中的破壞與受損情況相比存在的差異及規(guī)律。從而了解圍巖穩(wěn)定與不穩(wěn)定的本質(zhì)。另外，要對錨桿支護(hù)的作用機(jī)理進(jìn)行深入研究，探討和了解不同錨固方式形成的錨固體的力學(xué)特性，補(bǔ)充當(dāng)前錨桿支護(hù)理論中存在的缺陷與不足之處。同時，要加強(qiáng)錨桿支護(hù)的變形機(jī)理研究，掌握不同錨固支護(hù)方式的變形特性及適用范圍，并進(jìn)一步加強(qiáng)錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)體的特性研究。
　?。ǘ?完善和發(fā)展錨桿支護(hù)機(jī)具
　　雖然我國錨桿支護(hù)機(jī)具的種類較多，但是其整體性能及可靠性卻相當(dāng)?shù)停?，我國開發(fā)的錨桿鉆機(jī)多達(dá)40多種，但是適用于煤礦井下錨桿支護(hù)作業(yè)性能及可靠性的只有4-5種。在煤礦開采深度不斷增加的情況下，巷道壓力增大，支護(hù)難度增加，尤其是沒有進(jìn)行支護(hù)的底板破壞趨勢愈加突出。因此，要完善錨桿鉆機(jī)性能和質(zhì)量，開發(fā)新的錨桿鉆機(jī)，由于煤礦生產(chǎn)條件越來越復(fù)雜，當(dāng)前錨桿鉆機(jī)已經(jīng)無法滿足實(shí)際需求，錨桿鉆機(jī)在性能和質(zhì)量方面需進(jìn)一步加強(qiáng)，針對底板破壞趨勢突出的情況，積極開發(fā)底板錨桿鉆機(jī)和液壓幫錨桿鉆機(jī)。對于巷道支護(hù)配套機(jī)具設(shè)備，應(yīng)保證其科學(xué)性和合理性，將連續(xù)式采煤機(jī)與錨桿鉆車等作為巷道配套機(jī)具的生產(chǎn)系統(tǒng)，采用連采機(jī)成套分離系統(tǒng)裝備，充分發(fā)揮其機(jī)動靈活、協(xié)調(diào)連續(xù)作業(yè)、速度快等優(yōu)點(diǎn)。另外，還要積極引進(jìn)和研制中型掘錨機(jī)組，針對我國煤礦開采的實(shí)際情況，選擇符合各類煤礦巷道支護(hù)的配套設(shè)備，適合我國煤礦煤巷工況條件，從而保證各類機(jī)具及配套設(shè)備的有效利用，推動我國煤礦行業(yè)不斷適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。
　　（三） 縮小與國際先進(jìn)水平的差距
　　近幾年，W型鋼帶組合錨桿支護(hù)技術(shù)在煤礦巷道支護(hù)工程中得到廣泛應(yīng)用，而且取得非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益，但是采用滾壓工藝生產(chǎn)W型鋼的廠商較少，大多是沖壓形成，這樣不利于鋼材的合理利用，難以保證W型鋼帶的質(zhì)量。雖然該種鋼帶的整體強(qiáng)度較高，但是在煤礦巷道圍巖中的強(qiáng)度較低，經(jīng)常會出現(xiàn)螺母壓入預(yù)留孔中，導(dǎo)致鋼帶失效。因此，W型鋼帶需要進(jìn)一步加強(qiáng)質(zhì)量控制，同時在實(shí)際應(yīng)用中要完善和提高工藝水平，從而縮小與國際先進(jìn)水平的差距。
　　另外，在煤礦開采條件越來越復(fù)雜的情況下，應(yīng)采用巷道樹脂錨桿技術(shù)的應(yīng)用，該種技術(shù)正朝著高強(qiáng)度、高荷載的方向發(fā)展，這就需要樹脂錨桿技術(shù)應(yīng)用所需的材料要與其發(fā)展方向一致。當(dāng)前使用的不飽和聚酷型樹脂錨固劑存在固化收縮的問題，因此，開發(fā)無固化收縮和膨脹性好的樹脂錨固劑尤為重要。我國樹脂錨固劑生產(chǎn)設(shè)備較為落后，自動化水平不高，使得樹脂錨固劑的質(zhì)量得不到控制，所以研制高強(qiáng)度、性能好的樹脂錨固劑是十分必要的。
　　結(jié)語
　　綜上所述，雖然我國錨桿支護(hù)技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷幾十年的發(fā)展和完善，但是從整體質(zhì)量和性能來看，依然存在很多缺陷與不足之處，無論是錨桿支護(hù)的理論研究還是錨桿支護(hù)設(shè)計與監(jiān)測工作等方面，均有待加強(qiáng)和完善。因此，加強(qiáng)錨桿支護(hù)的理論研究，在施工工藝、設(shè)計及施工機(jī)具上不斷創(chuàng)新，提高錨桿支護(hù)制作水平和監(jiān)測手段，是保證煤礦開采安全、可靠的關(guān)鍵，也是提高煤礦行業(yè)安全生產(chǎn)、提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量效率的基本保障。