關于錨桿支護問題的解析

     當前，國民經(jīng)濟發(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，為了滿足當前社會經(jīng)濟發(fā)展的需要，必須加強深層煤礦的開發(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中存在一些問題。因此，本文對錨桿支護的相關問題進行解析，并探討如何采取科學、合理、有效的解決措施來提高錨桿支護效果。
　　關鍵詞：煤礦井巷；錨桿支護；問題解析
　　【分類號】：TU753
　　錨桿支護是煤礦巷道布置中采用的一種有效的支護方式，由于該項工藝技術具有良好的穩(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，所以錨桿支護技術在當前煤礦開采作業(yè)中得到廣泛應用。當前，煤礦巷道支護中，錨梁網(wǎng)、錨噴網(wǎng)及錨索等已經(jīng)得到有效應用。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構發(fā)生變形等情況，致使巷道支護的安全穩(wěn)定性得不到保障。因此，解決錨桿支護中的相關問題，提高巷道支護的安全性和可靠性是當前煤礦開采過程中一項重要的任務。
　　一、錨桿支護的問題解析
　?。ㄒ唬?巷道地質條件方面
　　對于煤礦巷道支護工程來言，其安全性、穩(wěn)定性及可靠性與錨桿支護質量有著密切的聯(lián)系，而錨桿支護質量則取決于巷道地質條件，兩者是相輔相成的。錨桿支護存在問題與煤礦地質環(huán)境條件和基礎信息資料缺乏有很大的關系。在現(xiàn)有的煤礦巷道支護中，有圍巖結構較為穩(wěn)定的1、2類巷道，也有不穩(wěn)定的4、5類巷道。因此，在進行錨桿支護時，其整體變形能力和承載能力應滿足圍巖結構變形的約束力，使圍巖結構達到平衡與穩(wěn)定的狀態(tài)，這就需要錨桿支護技術具備更加良好的應用效果。在煤礦巷道錨桿支護體系中，地應力實測技術是其核心，合理有效的實施地應力實測技術是保證錨桿支護質量的基礎與前提。
　?。ǘ?錨桿支護設計方面
　　首先，當前錨桿支護的作用機理在其理論研究方面還有所欠缺，存在一定的局限性，難以滿足地質條件、作業(yè)環(huán)境較為復雜的煤礦巷道支護設計要求。以往的錨桿支護理論包括：懸吊、組合梁、組合拱壓等。這些理論研究都是建立在相應的假設基礎上，根據(jù)不同條件和要求來描述錨桿支護的作用機理，而且力學模型和計算方法較為簡單，無法適應當前煤礦巷道錨桿支護作用機理的理論需求，從而難以滿足煤礦巷道錨桿支護設計的要求，需進一步加強理論研究。
　　其次，目前煤礦巷道錨桿支護參數(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參數(shù)。所以，采取有效的方法選取錨桿支護參數(shù)也是錨桿支護存在的問題之一。
　　最后，隨著科學技術不斷發(fā)展，各種新材料不斷涌現(xiàn)，錨桿支護所需的材料種類不斷增多。然而，集中且單獨生產(chǎn)和制造錨桿支護相關材料的廠商或單位較少，在材料、工藝上缺乏標準性和規(guī)范性，不僅浪費大量材料，還影響了煤礦巷道錨桿支護的實際效果。還有，在煤礦巷道頂板巖層支護期間，如出現(xiàn)錯動的情況，就會導致錨桿、錨索出現(xiàn)剪切受損。如金屬錨桿設計不合理，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。
　?。ㄈ?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)冒落危險前設置相應的報警裝置，從而避免頂板巖層出現(xiàn)冒落等安全事故。當前頂板離層監(jiān)測采用的是離層指示儀，這種監(jiān)測設備是一種機械式的測量方法，難以對巷道頂板巖層實施全面、有效的監(jiān)測，從而對錨桿支護質量造成影響。在確定錨桿支護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果，然而在計算中的系數(shù)，需根據(jù)礦區(qū)環(huán)境進行變更和修正。另外，在實際運用過程中，要想保證錨桿支護質量，就必須充分考慮錨桿受力大小、巷道表面位移、巷道結構變化等多方面的影響因素，還需綜合考慮各種復雜因素，如地質條件、環(huán)境條件、設計要求、施工要求等，以此制定出更加經(jīng)濟、可靠的錨桿支護方案。
　　二、解決錨桿支護問題的對策與措施
　?。ㄒ唬?強化錨桿支護的理論基礎
　　針對煤礦巷道圍巖礦壓的作用規(guī)律進行相應的研究，進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構特性，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。另外，要對錨桿支護的作用機理進行深入研究，探討和了解不同錨固方式形成的錨固體的力學特性，補充當前錨桿支護理論中存在的缺陷與不足之處。同時，要加強錨桿支護的變形機理研究，掌握不同錨固支護方式的變形特性及適用范圍，并進一步加強錨桿支護結構體的特性研究。
　?。ǘ?完善和發(fā)展錨桿支護機具
　　雖然我國錨桿支護機具的種類較多，但是其整體性能及可靠性卻相當?shù)?，例如，我國開發(fā)的錨桿鉆機多達40多種，但是適用于煤礦井下錨桿支護作業(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，支護難度增加，尤其是沒有進行支護的底板破壞趨勢愈加突出。因此，要完善錨桿鉆機性能和質量，開發(fā)新的錨桿鉆機，由于煤礦生產(chǎn)條件越來越復雜，當前錨桿鉆機已經(jīng)無法滿足實際需求，錨桿鉆機在性能和質量方面需進一步加強，針對底板破壞趨勢突出的情況，積極開發(fā)底板錨桿鉆機和液壓幫錨桿鉆機。對于巷道支護配套機具設備，應保證其科學性和合理性，將連續(xù)式采煤機與錨桿鉆車等作為巷道配套機具的生產(chǎn)系統(tǒng)，采用連采機成套分離系統(tǒng)裝備，充分發(fā)揮其機動靈活、協(xié)調連續(xù)作業(yè)、速度快等優(yōu)點。另外，還要積極引進和研制中型掘錨機組，針對我國煤礦開采的實際情況，選擇符合各類煤礦巷道支護的配套設備，適合我國煤礦煤巷工況條件，從而保證各類機具及配套設備的有效利用，推動我國煤礦行業(yè)不斷適應市場經(jīng)濟發(fā)展的需求。
　　（三） 縮小與國際先進水平的差距
　　近幾年，W型鋼帶組合錨桿支護技術在煤礦巷道支護工程中得到廣泛應用，而且取得非?？捎^的經(jīng)濟效益，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型鋼帶的質量。雖然該種鋼帶的整體強度較高，但是在煤礦巷道圍巖中的強度較低，經(jīng)常會出現(xiàn)螺母壓入預留孔中，導致鋼帶失效。因此，W型鋼帶需要進一步加強質量控制，同時在實際應用中要完善和提高工藝水平，從而縮小與國際先進水平的差距。
　　另外，在煤礦開采條件越來越復雜的情況下，應采用巷道樹脂錨桿技術的應用，該種技術正朝著高強度、高荷載的方向發(fā)展，這就需要樹脂錨桿技術應用所需的材料要與其發(fā)展方向一致。當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)設備較為落后，自動化水平不高，使得樹脂錨固劑的質量得不到控制，所以研制高強度、性能好的樹脂錨固劑是十分必要的。
　　結語
　　綜上所述，雖然我國錨桿支護技術已經(jīng)經(jīng)歷幾十年的發(fā)展和完善，但是從整體質量和性能來看，依然存在很多缺陷與不足之處，無論是錨桿支護的理論研究還是錨桿支護設計與監(jiān)測工作等方面，均有待加強和完善。因此，加強錨桿支護的理論研究，在施工工藝、設計及施工機具上不斷創(chuàng)新，提高錨桿支護制作水平和監(jiān)測手段，是保證煤礦開采安全、可靠的關鍵，也是提高煤礦行業(yè)安全生產(chǎn)、提高產(chǎn)量、保證質量效率的基本保障。