加強(qiáng)錨桿支護(hù)質(zhì)量 保障煤礦井下安全

　　錨桿對(duì)巷道的支護(hù)作用主要為通過(guò)對(duì)錨桿施加預(yù)緊力在圍巖中產(chǎn)生壓應(yīng)力區(qū)，并與錨索等其他支護(hù)構(gòu)件共同形成預(yù)應(yīng)力承載結(jié)構(gòu)，從而對(duì)巷道圍巖起到強(qiáng)化作用，對(duì)圍巖結(jié)構(gòu)面離層、滑動(dòng)、節(jié)理裂隙張開等擴(kuò)容變形產(chǎn)生約束作用，以保持巷道圍巖的完整性與穩(wěn)定性。
　　1、錨桿支護(hù)作用機(jī)理分析
　　1.1 錨桿的早期作用
　　巷道開掘階段頂板破壞范圍較小,此時(shí)錨桿的作用主要是控制頂板下部巖層的滑動(dòng)、離層、失穩(wěn)。錨桿安裝越及時(shí),預(yù)緊力越大,則效果越好。
　　事實(shí)上,錨桿越粗錨桿預(yù)緊力越大,提供的抗剪力越大,巖層越不容易發(fā)生錯(cuò)動(dòng)。即使載巖層之間的粘結(jié)力喪失,在水平應(yīng)力作用下發(fā)生壓曲,壓曲臨界載荷也會(huì)得到明顯提高。
　　1.2 錨桿的中期作用
　　掘進(jìn)影響穩(wěn)定后至受到采動(dòng)影響前,稱之為中期階段。此階段主要是由于巖石的流變效應(yīng),致使隨著時(shí)間推移,巖層強(qiáng)度不斷降低,頂板下沉及錨桿受力逐漸加大,最后形成一定范圍的破壞區(qū)。當(dāng)巷道有煤柱時(shí),殘余支撐壓力也影響巷道圍巖變形和破壞。
　　1.3 錨桿的后期作用
　　當(dāng)巷道支護(hù)時(shí)間很長(zhǎng)或受到回采影響后,巷道圍巖破壞區(qū)會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大,圍巖變形急劇增加,錨桿受力增大。會(huì)出現(xiàn)三種情況:一是錨固端仍處于穩(wěn)定巖層中,只是由于破壞區(qū)內(nèi)的巖層進(jìn)一步擴(kuò)容、離層而引起錨桿受力增加,頂板下沉增大。但只要保證錨桿不被拉斷,巷道仍能保持穩(wěn)定。二是穩(wěn)定巖層上移,錨桿完全處于破壞巖層內(nèi)。此時(shí),錨桿的作用發(fā)生了較大變化,但只要錨桿參數(shù)選擇比較合理,頂板仍能保持穩(wěn)定。三是當(dāng)錨桿參數(shù)不合理或次生承載層所受載荷很大時(shí),承載層內(nèi)仍會(huì)出現(xiàn)較大的擴(kuò)容、離層,承載能力下降,厚度減小。
　　2、井下煤巷錨桿支護(hù)的施工工藝分析
　　2.1 確定錨桿支護(hù)形式所應(yīng)掌握的原則
　　(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(guò)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(zhǎng)時(shí)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)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(guò)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?dòng)支護(hù)。
　　2.2 錨桿施工工藝過(guò)程
　　(1)巷道掘進(jìn)與支護(hù)工藝過(guò)程：首先施工機(jī)具掘進(jìn)出煤至巷道成形，其次敲幫問(wèn)頂找掉危巖，然后施工機(jī)組機(jī)載式臨時(shí)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(shí)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(duì)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(shí)間。停止攪拌后再等待規(guī)定的時(shí)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、煤巷錨桿支護(hù)中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題探討
　　(1)沿頂板掘進(jìn)，實(shí)行光面爆破，以不破壞頂板和少震動(dòng)巷幫煤體、特別是煤幫為原則，以保證巷道頂板和兩幫的平整，防止巷道周邊應(yīng)力集中，以滿足巷道自身的穩(wěn)定性。
　　(2)在斷面設(shè)計(jì)上，要確保巷道有足夠的掘進(jìn)斷面，允許巷道有一定的變形量。
　　(3)在巷道布置上，要綜合考慮護(hù)巷煤柱的留設(shè)寬度，盡量避免將巷道布置在采動(dòng)壓力集中區(qū)域內(nèi)。
　　(4)根據(jù)煤巷的特點(diǎn)，選擇合理的支護(hù)參數(shù)和支護(hù)形式。在支護(hù)形式上，可采用錨桿、錨網(wǎng)、錨噴、錨網(wǎng)噴等形式。在支護(hù)參數(shù)方面，關(guān)鍵是要確定錨桿的合理長(zhǎng)度和排間距，錨桿長(zhǎng)度一般應(yīng)大于煤巖松動(dòng)圈0.2～0.4m，以適應(yīng)動(dòng)壓對(duì)巷道的影響，對(duì)破碎的煤巖應(yīng)采用全長(zhǎng)錨固錨桿，以對(duì)錨桿周圍的煤巖有一個(gè)固定作用。錨桿的排間距應(yīng)根據(jù)錨固力大小，梁網(wǎng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，掘進(jìn)后巷道圍巖松散破碎情況和朔性變形大小確定，一般為0.6～0.8m。錨桿必須要有托護(hù)結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生一定的托錨力。沒(méi)有托錨力的注漿鋼絲繩錨桿由于不能形成主動(dòng)支護(hù)，因而不能用于煤巷支護(hù)。
　　(5)由于煤巷大都采用平頂型斷面，巷道上下幫頂端由于受剪應(yīng)力影響，因此頂板錨桿不宜全部垂直于頂板方向布置，而將靠巷道兩幫的頂板錨桿改成向幫有一個(gè)傾斜角度的布置，使錨固端超過(guò)兩幫非有效承載寬度，從而使錨固端受到兩幫的有效支撐。
　　(6)若圍巖出現(xiàn)弱面，必須采用特別加固措施防止在弱面處發(fā)生剪切破壞，造成事故。由于錨桿支護(hù)是一項(xiàng)隱蔽工程,必須加強(qiáng)煤巷錨桿施工質(zhì)量的管理,在巷道安裝多點(diǎn)位移計(jì)和離層儀監(jiān)測(cè)巷道圍巖內(nèi)部巖層的位移情況,同時(shí)對(duì)巷道的表面位移加以監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)失效錨桿要及時(shí)補(bǔ)打錨桿加強(qiáng)支護(hù),維護(hù)巷道的穩(wěn)定。
　　結(jié)語(yǔ)
　　在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中,支護(hù)是其不可缺少的一部分,對(duì)冒頂片幫等有非常重要的作用?？梢哉f(shuō)，在煤炭生產(chǎn)實(shí)踐中不斷探索和提升煤巷支護(hù)質(zhì)量，不僅有利于改善煤炭生產(chǎn)的工作環(huán)境，更有利于保障安全生產(chǎn)，使經(jīng)濟(jì)效率得到顯著提升。當(dāng)前我國(guó)煤礦巷道主要采用錨桿支護(hù)，因此深入研究并提高錨桿支護(hù)質(zhì)量，對(duì)推動(dòng)煤礦生產(chǎn)的安全和經(jīng)濟(jì)效益均有重要的現(xiàn)實(shí)意義。