建井施工錨桿支護(hù)技術(shù)研究

　　隨著煤井支護(hù)改革工作的推進(jìn),木支護(hù)已經(jīng)不能維護(hù)礦井的安全,傳統(tǒng)的支護(hù)形式將被淘汰。傳統(tǒng)的架棚或砌碹支架只能消極地承受井巷周?chē)牡貕汉妥柚蛊扑槊奥?而錨桿支護(hù)則是通過(guò)錨入圍巖內(nèi)的錨桿,改變圍巖的受力狀態(tài),充分發(fā)揮圍巖的自身承載作用,把圍巖從荷載變?yōu)槌休d。在巷道周?chē)腻^桿和圍巖的共同作用下,形成一個(gè)完整而穩(wěn)定的巖石帶,用來(lái)抵御井巷的地壓和圍巖的變形,從而保持圍巖的完整性和穩(wěn)定性。在今后的鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中,錨桿支護(hù)將會(huì)成為最重要的支護(hù)方式。本文中我根據(jù)自己多年以來(lái)從事煤炭生產(chǎn)安全檢查工作的經(jīng)驗(yàn)并且結(jié)合所了解的相關(guān)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí),對(duì)錨桿支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)和具體施工作一些探討,以供同行參考。
　　一、錨桿與錨桿常用的種類(lèi)
　　錨桿通常包括桿體(由鋼絞線(xiàn)、鋼筋、特制鋼管等筋材組成)、錨固體(包括注漿體、錨具、套管等)、承托結(jié)構(gòu)(托板、墊片和螺母)。當(dāng)采用鋼絞線(xiàn)或高強(qiáng)鋼絲束作桿體材料時(shí),可稱(chēng)錨索。錨桿是一種安設(shè)在巷道圍巖體內(nèi)的桿狀錨栓體系。采用錨桿支護(hù)的巷道,就是在巷道掘進(jìn)后向圍巖中鉆錨桿眼,然后將錨桿安設(shè)在錨桿孔內(nèi),對(duì)巷道圍巖進(jìn)行加固,以維護(hù)巷道的穩(wěn)定性。錨桿支護(hù)作為一種積極主動(dòng)的支護(hù)技術(shù),已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可。
　　1.木錨桿。我國(guó)使用的木錨桿有兩種,即普通木錨桿和壓縮木錨桿。
　　2.鋼筋或鋼絲繩砂漿錨桿。以水泥砂槳作為錨桿與圍巖的粘結(jié)劑。
　　3.倒楔式金屬錨桿。這種錨桿曾經(jīng)是使用最為廣泛的錨桿形式之一。由于它加工簡(jiǎn)單,安 裝方便,具有一定的錨固力,因此這種錨桿在一定范圍內(nèi)至今還在使用。
　　4.管縫式錨桿。是一種全長(zhǎng)摩擦錨固式錨桿。這種錨桿具有安裝簡(jiǎn)單、錨固可靠、初錨力 大、長(zhǎng)時(shí)錨固力隨圍巖移動(dòng)而增長(zhǎng)等特點(diǎn)。
　　5.樹(shù)脂錨桿。用樹(shù)脂作為錨桿的粘結(jié)劑,成本較高。
　　6.快硬膨脹水泥錨桿。采用普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥加入外加劑而成,具有速凝、早強(qiáng)、減水、膨脹等特點(diǎn)。
　　7.雙快水泥錨桿。是由成品早強(qiáng)水泥和雙快水泥按一定比例混合而成的。具有快硬快凝、早強(qiáng)的特點(diǎn)。
　　二、錨桿支護(hù)參數(shù)的確定
　　(一)錨桿支護(hù)參數(shù)的選擇
　　錨桿支護(hù)參數(shù)的選擇,主要是要確定錨桿支護(hù)的間距、長(zhǎng)度和直徑。在通常情況下,泥質(zhì)頁(yè)巖和頁(yè)巖中的錨桿長(zhǎng)度為巷道寬度的1/2,錨桿的密度為每平方米1.2根～1.5根;砂巖和砂質(zhì)頁(yè)巖中的錨桿長(zhǎng)度為巷道寬度的1/2,錨桿的密度為每平方米0.6根～1.2根;煤層中的錨桿長(zhǎng)度為巷道寬度的2/3,錨桿的密度為每平方米1.8根～2根。錨桿的間距在通常情況下等于排距,通常值為0.6～1m。錨桿的直徑,在采用軟鋼或者低合金鋼時(shí)取16～20mm。
　　(二)錨桿布置
　　錨桿在巷道頂、幫巖面的布置,在圍巖比較穩(wěn)固時(shí)布置成方形,在圍巖的穩(wěn)定性比較差時(shí)布置成梅花形。
　　三、錨桿支護(hù)的施工與檢驗(yàn)
　　錨桿支護(hù)施工工藝:定位→用鉆具鉆孔→清孔→上藥→裝桿攪拌等待→掛網(wǎng)→安裝配件→緊固。
　　(一)錨桿的安裝
　　錨桿的安裝施工包括鉆錨桿眼和安裝錨桿兩道主要工序。在錨桿安裝施工之前,應(yīng)該根據(jù)錨桿布置方式設(shè)計(jì)要求,用巷道中腰線(xiàn)標(biāo)定出錨桿的眼位。打眼時(shí),眼位、眼深、角度都必須符合要求。錨桿眼鉆好后,就可以進(jìn)行錨桿的安裝工作。
　　為了保證錨桿的安裝質(zhì)量,應(yīng)當(dāng)注意以下問(wèn)題:
　　1.錨桿孔的深度要與錨桿的長(zhǎng)度配合適當(dāng),錨桿孔過(guò)深或者過(guò)淺都會(huì)使安裝墊板和螺帽產(chǎn)生困難。金屬楔縫式錨桿孔的深度應(yīng)比錨桿短50～70mm,倒楔式錨桿孔的深度應(yīng)比錨桿短100～120mm。
　　2.錨桿孔的直徑與錨桿的直徑應(yīng)該配合適當(dāng)。
　　3.安裝托板時(shí)應(yīng)該盡量將巖面找平,使托板和巖面全部接觸,以求托板受力均勻,增強(qiáng)其承載能力。
　　4.螺帽要用扳手盡量擰緊,使桿體中產(chǎn)生較大的預(yù)應(yīng)力。
　　(二)錨桿質(zhì)量檢查
　　錨桿質(zhì)量檢查,主要注意檢查錨桿孔直徑、眼深、間距、排距以及螺帽的擰緊程度和錨固力。
　　由錨桿支護(hù)發(fā)展起來(lái)的錨網(wǎng)支護(hù)、錨網(wǎng)帶支護(hù)、錨網(wǎng)噴支護(hù)、錨網(wǎng)帶支護(hù)、噴錨噴、錨桿修護(hù)技術(shù)等支護(hù)工藝在礦區(qū)圍巖支護(hù)中廣泛應(yīng)用并且收到了良好的經(jīng)濟(jì)效果。但在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐過(guò)程中,由于多方面的原因可能導(dǎo)致錨桿支護(hù)失效,甚至引起安全事故,下面筆者結(jié)合自己多年工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了具體的闡釋。
　　四、錨桿支護(hù)失效原因分析
　　錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選定的不合理性、地質(zhì)條件的變化、支護(hù)材質(zhì)不合格、施工質(zhì)量不達(dá)設(shè)計(jì)要求等都是造成錨桿失效的因素。因?yàn)橹ёo(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性直接影響到錨桿支護(hù)的效果。所以本文只對(duì)錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選定的不合理性導(dǎo)致錨桿失效因素進(jìn)行分析。
　　地質(zhì)條件的變化是造成錨桿支護(hù)失效的主要原因。眾所周知,在巷道施工以前,技術(shù)部門(mén)要根據(jù)錨桿支護(hù)理論,通過(guò)精心設(shè)計(jì)計(jì)算,并根據(jù)具體的圍巖情況計(jì)算出所用錨桿長(zhǎng)度,并經(jīng)過(guò)礦區(qū)驗(yàn)證后確定出合理的支護(hù)參數(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)如果不能根據(jù)具體的地質(zhì)條件進(jìn)行有針對(duì)性的錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算,就會(huì)造成實(shí)際使用的支護(hù)參數(shù)不能很好地適應(yīng)地質(zhì)條件的變化。
　　減少錨桿外露長(zhǎng)度,確保有效支護(hù)長(zhǎng)度。在錨桿桿體長(zhǎng)度一定的條件下,錨桿外露長(zhǎng)度長(zhǎng),就會(huì)相應(yīng)地減少有效的錨固長(zhǎng)度。錨桿支護(hù)就是要在支護(hù)參數(shù)一定的條件下最大限度地增加錨固長(zhǎng)度,這對(duì)于提高支護(hù)效果是有積極意義的。
　　錨桿桿體材料及設(shè)計(jì)對(duì)于錨桿的承載力影響很大。我國(guó)目前使用的錨桿存在的問(wèn)題主要是承載能力低,且延伸量小,不能有效地控制和適應(yīng)圍巖的變形。在當(dāng)前條件下等強(qiáng)錨桿在現(xiàn)場(chǎng)仍普遍應(yīng)用,但隨著開(kāi)采深度的加大,地應(yīng)力相對(duì)增加,需要研制更為新型的錨桿。
　　施工隊(duì)伍及人員的素質(zhì)對(duì)錨桿支護(hù)效果影響很大。錨桿支護(hù)工藝繁瑣,人為影響因素多,如錨桿的角度、錨桿孔的深度、錨桿支護(hù)的“三經(jīng)”匹配情況、錨桿預(yù)應(yīng)力及錨固力的大小、托盤(pán)與煤巖壁的貼緊程度、不同凝固時(shí)間的錨固藥卷的安置順序及充分?jǐn)嚢枨闆r、錨桿間排距及位置的確定等,每一道工序的施工偏差均對(duì)錨桿支護(hù)質(zhì)量有較大的影響。
　　巷道開(kāi)挖后的及時(shí)支護(hù)并提高錨桿預(yù)緊力對(duì)于增加圍巖強(qiáng)度、控制圍巖早期的變形和破壞、發(fā)揮圍巖自身承載能力,提高錨桿支護(hù)效果具有重要意義。完善錨桿支護(hù)的安全監(jiān)測(cè)對(duì)于保證錨桿支護(hù)的效果有重要作用。為此,必須加強(qiáng)工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)及礦壓監(jiān)測(cè),以便及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際支護(hù)效果,圍巖的動(dòng)態(tài)變化,掌握巷道的變形規(guī)律,以便及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì),有效指導(dǎo)巷道施工。并能做到超前防范,避免事故的發(fā)生?，F(xiàn)行的監(jiān)測(cè)方法一般有:施工前采用頂板光纖窺視儀,探察頂板巖性條件,施工后的巷道按一定的距離安裝頂板離層指示儀,測(cè)力錨桿、圍巖深部多點(diǎn)位移計(jì)等監(jiān)測(cè)頂板下沉量。
　　結(jié)語(yǔ)
　　錨桿支護(hù)與傳統(tǒng)的木支架、鋼支架相比,具有及時(shí)、主動(dòng)、安全、經(jīng)濟(jì)、整體支護(hù)功效高、運(yùn)量小、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向是采用強(qiáng)度更高性能更好的錨桿產(chǎn)品,以更大的間排距完成支護(hù)目標(biāo),減少錨桿用量并以更快的掘進(jìn)速度完成施工,同時(shí)保證更好的安全可靠性。