煤巷掘進(jìn)中錨桿支護(hù)技術(shù)

   錨桿支護(hù)是在巷道掘進(jìn)后圍巖鉆錨桿眼，再將錨桿安裝在錨桿眼內(nèi)，使軟質(zhì)的巖體得到加固，形成完整的支護(hù)結(jié)構(gòu)，提供支護(hù)抗力，共同抵抗其外部圍巖的變形和位移。由于在煤巷掘進(jìn)中恰當(dāng)?shù)氖褂缅^桿支護(hù)技術(shù)既經(jīng)濟(jì)又合理，因而在實(shí)際工程中得到廣泛應(yīng)用。
　　
　　1 錨桿支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)
　　錨桿施工機(jī)械及設(shè)備的作業(yè)空間相對較小，可以適合各種場地；通過抗拔試驗(yàn)獲得錨桿的設(shè)計(jì)拉力，保證設(shè)計(jì)有足夠安全度；錨桿采用預(yù)應(yīng)力可控制變位量；用錨桿做側(cè)壁支撐，可以節(jié)省大量鋼材，改善施工條件；施工量和振動比較小。
　　
　　2 地質(zhì)力學(xué)評估
　　圍巖具有兩大特點(diǎn)：巖體含有內(nèi)應(yīng)力，地應(yīng)力場的大小和方向可以明顯的影響圍巖的變形和破壞；巖體內(nèi)部的節(jié)理、裂隙等會產(chǎn)生不連續(xù)面，這些不連續(xù)面在一定程度上會改變了巖體的變形特征和強(qiáng)度特征，致使巖塊與巖體的強(qiáng)度相差特別大。因此，錨桿支護(hù)前應(yīng)認(rèn)真研究圍巖地質(zhì)力學(xué)特征，這樣可以使錨桿支護(hù)更加安全、合理、可靠。地質(zhì)力學(xué)特征評估工作主要包括：調(diào)查現(xiàn)場地質(zhì)條件，測定巷道圍巖力學(xué)性質(zhì)，做短錨拉拔試驗(yàn)。
　　
　　3 錨桿支護(hù)施工工藝
　　3.1 確定錨桿支護(hù)形式和參數(shù)選擇的原則
　　(1)一次支護(hù)原則。錨桿支護(hù)應(yīng)減少支護(hù)次數(shù)，盡量做到一次支護(hù)就控制圍巖變形。(2)高強(qiáng)度、高剛度、高可靠性與低支護(hù)密度原則。在保證支護(hù)系統(tǒng)可靠性的條件下，可以通過提高錨桿剛度和強(qiáng)度，降低支護(hù)密度，減少單位面積上錨桿的數(shù)量，提高掘進(jìn)速度。(3)相互匹配原則。為最大限度地發(fā)揮錨桿整體支護(hù)作用，托板、鋼帶、螺母等錨桿構(gòu)件的參數(shù)與力學(xué)性能應(yīng)該相匹配，錨桿與錨索的參數(shù)與力學(xué)性能也應(yīng)相匹配。(4)臨界支護(hù)強(qiáng)度與剛度原則。如果錨桿支護(hù)系統(tǒng)的強(qiáng)度和剛度小于臨界值，將導(dǎo)致巷道長時間處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，不能有效的控制圍巖的變形和破壞。(5)可操作性原則。錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)有利于工作人員操作，可以有效地提高井下掘進(jìn)速度和施工管理。(6)高預(yù)應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散原則。預(yù)應(yīng)力作為錨桿支護(hù)的重要因素，不但要采取措施提高錨桿預(yù)應(yīng)力，而且要通過托板、鋼帶等構(gòu)件實(shí)現(xiàn)錨桿預(yù)應(yīng)力的擴(kuò)散，提高錨固體的整體剛度和完整性，使錨桿支護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃又ёo(hù)。
　　3.2 錨桿施工應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“五不準(zhǔn)”制度
　　(1)對不符合設(shè)計(jì)要求的巷道斷面，沒有處理危巖活石，沒有消除安全隱患，班組長不準(zhǔn)劃眼位。(2)班組長沒有劃眼位，打眼工不準(zhǔn)打眼。(3)對不合格打眼或不按規(guī)定打眼，不準(zhǔn)安裝錨桿。(4)對質(zhì)量部不合格的錨固，不準(zhǔn)使用。(5)對不符合規(guī)格、質(zhì)量要求的錨桿桿體及附件，不準(zhǔn)使用。
　　3.3 施工工藝過程
　　選用合適的施工機(jī)具，施工作業(yè)方式可以選用三掘一準(zhǔn)，掘支單行，一次成巷的作業(yè)方式。
　　(1)巷道掘進(jìn)與支護(hù)工藝過程：首先施工機(jī)具掘進(jìn)出煤至巷道成形，其次敲幫問頂找掉危巖，然后施工機(jī)組機(jī)載式臨時支護(hù)托上金屬網(wǎng)或W鋼帶，再打第2、第4眼錨桿進(jìn)行臨時支護(hù)，最后安裝其它錨桿及錨索。(2)錨桿施工工藝：首先利用錨桿鉆機(jī)鉆進(jìn)錨桿鉆孔，其次對孔洞進(jìn)行清掃干凈，然后在孔底放入樹脂藥卷，接著將錨桿鉆機(jī)升起并利用攪拌器連接錨桿尾部和錨桿鉆機(jī)，攪拌樹脂藥卷，再用氣扳機(jī)擰緊螺母至設(shè)計(jì)扭矩，最后安裝其它錨桿。(3)錨索施工工藝：首先應(yīng)定位錨索孔位，其次利用錨桿鉆機(jī)鉆進(jìn)錨索鉆孔，清理鉆孔后放入樹脂藥卷，將樹脂藥卷送入孔底。然后用攪拌器聯(lián)接錨索尾部和錨桿鉆機(jī)，攪拌樹脂藥卷一定時間。停止攪拌后再等待規(guī)定的時間，收縮錨桿機(jī)，卸下攪拌器，15min后安裝錨具。最后用張拉設(shè)備張拉錨索使預(yù)緊力達(dá)到設(shè)計(jì)值。
　　3.4 錨桿和錨索的安裝
　　(1)錨桿安裝;錨桿支護(hù)要及時，應(yīng)緊跟掘進(jìn)進(jìn)行，一次掘雙排最大空頂距不應(yīng)大于2.6m；如果頂板比較破碎，一次掘單排最大空頂距不應(yīng)大于1.6m。開動錨桿鉆機(jī)前應(yīng)將錨桿機(jī)升起，鉆頭要插入對應(yīng)的W鋼帶孔內(nèi)，應(yīng)保證鉆孔角度且鉆孔深度在2290mm與2320mm之間，待達(dá)到預(yù)定孔深后回縮錨桿鉆機(jī)，清除泥漿和煤粉。放入樹脂藥卷，在錨桿桿體套上托板和帶上螺母，桿端插入樹脂藥卷得鉆孔中，桿尾聯(lián)接錨桿機(jī)機(jī)頭和安裝器，將藥卷送入孔底。用錨桿鉆機(jī)攪拌樹脂藥卷，擰緊螺母，至錨桿有一定的預(yù)緊力，力矩應(yīng)達(dá)到500N?m，錨桿排距誤差范圍在設(shè)計(jì)值的±100mm內(nèi)。(2)錨索安裝;錨索應(yīng)緊跟掘進(jìn)工作面安裝，錨索下端要用專門錨索鉆機(jī)和錨索相連。攪拌速度應(yīng)先慢后快，在錨索全部插入鉆孔后，用全速旋轉(zhuǎn)攪拌一定時間，停止攪拌后等待一定時間，收縮錨桿機(jī)，卸下攪拌機(jī)，錨索外露長度不超過350mm。采用張拉千斤頂張拉錨索到設(shè)計(jì)預(yù)緊力，之后卸下千斤頂。錨索間距誤差范圍應(yīng)在設(shè)計(jì)值的±150mm內(nèi)。
　　3.5 施工注意事項(xiàng)
　　(1)成孔質(zhì)量的要求;孔直度要高，在接換鉆桿時，確保鉆機(jī)位置不動，保持在一條中心線；孔深應(yīng)準(zhǔn)確，鉆孔用的鉆桿應(yīng)與錨桿等長，誤差不應(yīng)超過2cm；孔壁應(yīng)用水反復(fù)沖刷，直到孔內(nèi)出清水，不要留有煤巖粉。(2)錨桿應(yīng)保持較高的初錨力;攪拌應(yīng)及時均勻，整個攪拌時間應(yīng)達(dá)到30s；掉頂處可以采用木楔調(diào)節(jié)，木楔應(yīng)放置在金屬網(wǎng)和鋼帶之間，使金屬網(wǎng)緊貼巖面；為使錨桿的預(yù)緊力達(dá)到設(shè)計(jì)值，專業(yè)工作人員應(yīng)對錨桿進(jìn)行二次加扭。(3)錨桿安裝合格標(biāo)志塑料減摩墊圈應(yīng)有明顯變形或擠出；絲扣外露≤40mm，在錨桿上緊后還應(yīng)留有絲扣；金屬網(wǎng)應(yīng)封閉頂幫巖煤體，金屬網(wǎng)搭接長度100mm，接扣間距≤50mm。(4)錨索安裝注意事項(xiàng);錨索鉆孔施工過程中應(yīng)保證鉆孔直徑、錨索直徑、藥卷直徑合理匹配；鉆頭直徑Ф27mm，鉆孔時不要晃動，保持鉆孔直立，以免鉆孔擴(kuò)張；孔深不宜過淺或過深，鋼絞線外露150mm～350mm。藥卷安裝應(yīng)在錨索鉆孔施工之后立即進(jìn)行，1節(jié)K2550藥卷加3節(jié)或4節(jié)Z2550藥卷；對效果比較差的錨索錨固，可用細(xì)鐵絲做成毛刺，在錨固段底部加擋環(huán)，同時攪拌藥卷，確保藥卷攪拌均勻。(5)錨桿支護(hù)快速掘進(jìn)的對策;加強(qiáng)割煤和支護(hù)這兩個主要工序的管理工作，以免在出現(xiàn)停水、停電等情況時造成施工混亂。優(yōu)化錨桿支護(hù)參數(shù)，根據(jù)巷道圍巖條件可以及時調(diào)整支護(hù)參數(shù)，縮短支護(hù)作業(yè)時間，提高掘進(jìn)效率。配套優(yōu)良的設(shè)備，比如采用大功率掘錨機(jī)組，改善掘進(jìn)機(jī)裝、運(yùn)煤部件，采用安裝順槽單軌吊車運(yùn)輸和膠帶運(yùn)輸機(jī)底膠帶輔助運(yùn)輸。應(yīng)重視錨桿鉆機(jī)扭轉(zhuǎn)及鉆頭抗磨、錨固劑凝固時間與攪拌時間的匹配、錨桿彎曲度等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)直接影響單機(jī)作業(yè)效率。
　　結(jié)語
　　錨桿支護(hù)技術(shù)具有支架和加固作用，同時可以加快施工速度、降低成本，因而在煤巷掘進(jìn)中得到廣泛應(yīng)用。在實(shí)際工程中，應(yīng)認(rèn)真做好地質(zhì)力學(xué)評估、支護(hù)形式和參數(shù)的選擇、施工工藝過程、錨桿和錨索安裝等工作，同時應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況提出加快掘進(jìn)的對策。