煤礦建井施工錨桿支護探析

引言：
　　隨著中國工業(yè)經濟的發(fā)展，煤炭的需求量正在逐年增多。有數(shù)據顯示，中國每年工業(yè)將消耗40億噸的煤炭資源，而中國的煤炭存儲量是5萬億噸多。因此，中國煤炭的開采仍有巨大市場利潤。在煤炭開采市場發(fā)展的時代，井下煤炭開采的安全成為煤炭企業(yè)關心的首要問題。在井下開采煤炭大概有三種保護形式，即架棚支護、料石砌碹支護和錨桿支護，其中錨桿支護形式是這三種保護形式中最被廣泛使用的。錨桿支護形式具有成本低、支護效果好、操作簡便、使用靈活、占用施工凈空少等優(yōu)點，是其他兩種方式所不能比擬的。有數(shù)據顯示，錨桿支護大約可以降低建設成本15%，由此可以看出錨桿支護對建井的重要性。
　　一、煤礦建井施工錨桿支護的理論
　　1、懸吊理論
　　懸吊理論產生于1952年，該理論認為錨桿支護的作用是將巷道頂板較軟弱巖層懸吊在上部穩(wěn)固的巖層上，起到對采礦巷道的加固作用。其作用原理是巷道的頂板有彎曲變形的趨勢，如果采用錨桿對其進行擠壓，懸掛在穩(wěn)固的巖石之上，頂板就不會脫落。這一理論最早提出時還具有一定的施工價值，但是經過實踐證明，這一理論是不可靠的。因為即使巷道上部沒有穩(wěn)固的巖層，錨桿也能起到支護作用，也就是說，對于頂板比較軟弱的巖層可以直接使用錨桿進行支護，不必懸掛在穩(wěn)定的巖層上。
　　2、組合梁理論
　　巷道的頂板是由許多層頂板組成的，組合梁理論認為巷道頂板的各個層可以被看作是一種可以承載巖層的梁，只要使用錨桿對頂板各個層進行加固，組合成一個整體，就能夠承載巖層，保證井下巷道的安全性。運用組合梁理論進行錨桿支護的巷道具有防止巖層沿層面滑動的作用，這樣可以避免頂板各層之間出現(xiàn)離層的情況，保證了巷道的安全。如果使用該理論進行錨桿支護，具有整體承受能力強，補強效果好的優(yōu)點。但是如果頂板各層之間出現(xiàn)裂縫，就會導致各層之間不能相互連接，使這種“梁”的防護能力大大減弱。
　　3、組合拱理論
　　組合拱理論是由蘭氏（TALang）和彭德（Pender）通過光彈試驗提出來的。組合拱原理認為，在拱形巷道圍巖的破裂區(qū)中，安裝預應力錨桿時，在桿體兩端將形成圓錐形分布的壓應力。如果沿巷道周邊布置的錨桿間距足夠小，各個錨桿的壓應力維體相互交錯，這樣使巷道周圍的巖層形成一種連續(xù)的組合拱。這個組合拱可承受上部巖石的徑向載荷，如同碹體起到巖層補強的作用，承載外圍的壓力。組合拱理論的不足是缺乏對被加固巖體本身力學行為的進一步探討，與實際情況有一定差距，在分析過程中沒深入探索圍巖支護的相互作用。
　　二、錨桿支護的參數(shù)及設計方法
　　1、錨桿支護的參數(shù)
　　錨桿支護參數(shù)的確定將會影響到支護作用和使用價值，因此，錨桿支護參數(shù)的設計是否正確是非常重要的問題。如果錨桿支護參數(shù)的設計不正確，將會直接影響錨桿支護的強度，巷道周圍巖層就會變形，甚至會造成巷道的崩塌。這不僅嚴重影響巷道的安全，也會造成很大的經濟損失。錨桿支護參數(shù)的設計應該遵循科學的設計方法，要根據實地的地質條件設計錨桿支護的參數(shù)，不能人為地主觀臆斷錨桿支護的參數(shù)。
　　2、錨桿支護的設計方法
　　在現(xiàn)階段錨桿支護的主要方法是工程類比法和理論分析法。這兩種方法雖然是煤礦建井中比較常用的方法，但是其也存在著一些缺陷，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，錨桿支護的參數(shù)的選擇僅僅是巷道巖層上的一個點或者幾個點的平均值，但是錨桿支護要用于整個煤礦礦井的使用，所以這樣就會導致有的地方的錨桿支護的參數(shù)或大或小，是不正確的。這樣不僅會增加材料的使用成本，還會造成巷道的安全隱患，影響井下礦工的生命安全。第二，錨桿支護的參數(shù)設計缺乏合理性和科學性。如果錨桿支護參數(shù)缺乏合理性和科學性，所確定的參數(shù)就是不正確的，就會影響煤礦建井的施工，進而影響巷道的安全。
　　隨著科學技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的錨桿支護參數(shù)的設計方法已經不再適應建井施工的需要，遭到許多施工單位的摒棄?，F(xiàn)在建井施工的研究人員已經研究出一種新的設計方法，即全線信息跟蹤錨桿支護設計方法。這種方法已經消除了以前設計方法的弊端，采用全面綜合分析地質數(shù)據，對數(shù)據進行實地測試和效果評價的方式，對個別不符合標準的錨桿支護參數(shù)進行調整，使整個礦井下的錨桿支護參數(shù)都符合科學標準。全線信息跟蹤錨桿支護設計方法的優(yōu)勢就在于所設計出來的錨桿支護參數(shù)是科學的，具有可靠性強、安全系數(shù)高、穩(wěn)定性強等特點。所以，這種方法有利于保證工程質量，有利于科學化的管理，同時還簡化了設計基礎的地質數(shù)據采集工作。
　　三、煤礦建井錨桿支護的施工要點
　　在完成對煤礦礦井的支護參數(shù)以及支護形式的設計之后，應隨之繼續(xù)進行錨桿支護的工程實施項目。在完成這一項目之后，將其交由相關工作人員進行檢驗，確認施工項目建設合格，再將其運用到實際建設生產中經受實踐的檢驗。因此，錨桿支護的施工過程中所要注意的地方應當受到相關工作人員的重視，而對其進行檢驗則是決定是否將其投入生產建設實踐的關鍵所在，下面將對此進行相關探討。
　　1、錨桿支護的施工要點
　　一般來說，錨桿支護的施工過程可以分為兩個環(huán)節(jié)，那就是錨桿的鉆孔以及安裝。但是這兩個環(huán)節(jié)要實施起來不是很容易的。首先要注意的是，要對錨桿的位置設計形式有一定的了解和相關的準備，根據這種設計將錨桿鉆孔的方位在安裝通道中用腰線標記下來，以便施工人員確認后再進行安裝，可以有效避免施工出現(xiàn)錯誤鉆孔現(xiàn)象。其次，還應注意鉆孔的方式和步驟要嚴格遵循有關技術的規(guī)定以及錨桿支護的要求來進行，鉆孔完畢并確認無誤后即可進行安裝。
　　2、錨桿支護的施工檢驗
　　錨桿支護作為煤礦建井施工過程中的環(huán)節(jié)之一，也要接受專業(yè)的施工項目檢驗，只有經由檢驗確定合格之后才能確定投入使用。因此，在錨桿支護工程完成后要對其安裝效果進行全方面的檢驗。檢驗內容主要包括幾個方面。首先是錨桿的長度與孔的深度的契合度，這是由于錨桿孔的規(guī)格有一定的適用范圍，超過這個范圍都會造成螺帽和墊板的安裝障礙。普遍來說，錨桿孔的金屬楔縫式深度較之于錨桿要短5cm-7cm，而倒楔式錨桿孔則要短10cm-12cm。其次是錨桿與其孔的直徑要恰好合配，孔徑過小則無法進行錨桿安裝，孔徑過大又無法保證錨桿安裝的穩(wěn)定性。除此以外，安裝過程中巖石與托板的觸及面越大就越能保證托板的均受力程度，進而就能保證其載重性能，因而在托板安裝前要整平其板面等等。
　　結束語
　　錨桿支護在煤礦建井施工過程中所起到的作用就是堅實礦井通道附近的巖層強度，并以此來保證通道周圍巖石的穩(wěn)固，從而確保采礦全程中的作業(yè)安全。就錨桿支護的形式而言，在煤礦礦井施工中可以表現(xiàn)為很多種，但是最為常用的支護方式就是錨桿支護，其優(yōu)勢在于高效經濟和安全保障等特點，主要表現(xiàn)在降低勞動強度、減少成本浪費、提高通道截面的利用效率以及成巷速度等。