淺析煤礦錨桿支護(hù)技術(shù)與施工工藝

隨著煤炭科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，礦山現(xiàn)代化促進(jìn)了生產(chǎn)的高產(chǎn)高效，煤炭資源開采由淺入深是客觀發(fā)展的必然規(guī)律，深部開采引起高地壓、高地溫、高巖溶水壓，深部礦井重力引起的垂直應(yīng)力明顯增大，構(gòu)造應(yīng)力場復(fù)雜，地應(yīng)力高，煤礦深層次的開采將會(huì)造成圍巖破壞嚴(yán)重，是當(dāng)前世界產(chǎn)煤國家面臨的共同問題。
　　巷道支護(hù)技術(shù)是有效減少上述問題的關(guān)鍵因素，巷道支護(hù)是在巷道掘進(jìn)后，先向圍巖打眼，在眼孔內(nèi)錨入錨桿，把巷道圍巖予以加固，充分利用圍巖自身的強(qiáng)度，從而達(dá)到支護(hù)巷道的目的。錨桿的主要作用不僅是承受巷道圍巖所產(chǎn)生的壓力和阻止破碎巖石的冒落，并且通過錨入圍巖內(nèi)的錨桿來改變圍巖固有的力學(xué)狀態(tài)，在巷道周圍形成一個(gè)整體而穩(wěn)定的巖石帶，錨桿與圍巖共同作用而達(dá)到支護(hù)巷道的目的。合理的錨桿支護(hù)可以控制待錨固區(qū)圍巖出現(xiàn)離層、滑動(dòng)、裂隙張開、新裂紋產(chǎn)生等滑動(dòng)變形，通過錨桿的支護(hù)加固性能確保煤巖體的完整性、穩(wěn)定性和連續(xù)性。錨桿支護(hù)是當(dāng)前有效預(yù)防井下巷道的支護(hù)方式，能加固巖石，防止圍巖變形、位移和裂縫。因此，在深入研究巷道支護(hù)理論的基礎(chǔ)上，開發(fā)研制支護(hù)材料與配套設(shè)備，為煤炭資源開采提供技術(shù)支持具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，托板、鋼帶、金屬網(wǎng)等護(hù)表構(gòu)件在整個(gè)錨桿預(yù)應(yīng)力支護(hù)體系中發(fā)揮非常重要的作用，需要在設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用中給予足夠的重視。對于復(fù)雜困難巷道而言，應(yīng)優(yōu)選高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力錨桿組合支護(hù)方案，可使一次支護(hù)就能有效控制圍巖擴(kuò)容變形與應(yīng)力破壞，避免出現(xiàn)二次支護(hù)和巷道維修等不利現(xiàn)象。
　　1.錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)
　　為了解決巷道支護(hù)問題，考慮到巷道為永久使用巷道，服務(wù)年限長，并擔(dān)負(fù)礦井運(yùn)輸任務(wù)，因此巷道的支護(hù)既要有足夠的承壓強(qiáng)度，又要保證施工安全，故巷道支護(hù)應(yīng)滿足達(dá)到支護(hù)效果的作用，確保礦井施工安全，在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮礦井的地質(zhì)條件及相互作用的承受力。支護(hù)設(shè)計(jì)是巷道掘進(jìn)的前提在煤礦開采的準(zhǔn)備前期，首先要對煤礦巷道情況進(jìn)行分析，重點(diǎn)觀測其巷道斷面形狀、穩(wěn)定性等，在掘進(jìn)的過程中考慮到巖石巷道松動(dòng)圈，當(dāng)掘進(jìn)開采時(shí)對巷道產(chǎn)生一定的受采動(dòng)壓力，這時(shí)觀測圍巖松動(dòng)圈的大小、形狀等有無發(fā)生改變，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)受采動(dòng)壓力改變圍巖松動(dòng)圈的大小、形狀等超過原有大小、形狀的兩至三倍，那么在開采前后，巖石巷道松動(dòng)圈必然會(huì)發(fā)生比較大的改變，逐漸擴(kuò)大圍巖松動(dòng)圈，在實(shí)際設(shè)計(jì)圍巖松動(dòng)圈，應(yīng)以大松動(dòng)圈為準(zhǔn)。
　　2.錨桿支護(hù)施工工藝
　　煤巷錨桿支護(hù)施工應(yīng)嚴(yán)格按照掘進(jìn)工作面作業(yè)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。主要包括：
　?。?）錨桿的材質(zhì)、規(guī)格、間排距、安裝（包括藥卷的種類、數(shù)量及使用要求）、錨固力等要求；
　?。?）錨桿的孔位、孔深和孔徑應(yīng)與錨桿類型、長度、直徑相匹配等要求；
　　（3）錨網(wǎng)的鋪設(shè)與其他錨固裝置連接牢固等要求；
　?。?）支護(hù)用的作業(yè)機(jī)具型號和有關(guān)技術(shù)要求（包括噴漿機(jī)具、錨桿鉆眼機(jī)具、樹脂藥卷攪拌機(jī)具、張拉機(jī)具等）；
　?。?）對錨桿鉆機(jī)的要求：
　　①鉆機(jī)機(jī)體設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；
　?、阢@進(jìn)打眼時(shí)，震動(dòng)力小，減輕對巷道圍巖的破壞；
　?、坫@進(jìn)速度快，保證了巷道圍巖的及時(shí)支護(hù)，有利于控制巷道圍巖的變形；
　?、茔@進(jìn)速度快，縮短了錨桿支護(hù)時(shí)間，提高了掘進(jìn)速度。傳統(tǒng)的風(fēng)鉆打眼，每打一個(gè)錨桿眼需5～7min，而采用錨桿鉆機(jī)每個(gè)錨桿眼則只需要約50 s的時(shí)間。打眼時(shí)間短，支護(hù)及時(shí)，對巷道圍巖的控制起到了非常重要的作用。另外，采用風(fēng)鉆打眼，打眼時(shí)風(fēng)鉆沖擊力強(qiáng)，震動(dòng)力大，對巷道圍巖的破壞嚴(yán)重。采用錨桿鉆機(jī)打眼則避免了該問題，錨桿鉆機(jī)打眼時(shí)，均勻鉆進(jìn)，基本無震動(dòng)力，不會(huì)對圍巖造成大的破壞。
　　尤其是二層煤復(fù)合頂板，采用錨桿鉆機(jī)后，打眼時(shí)間短，支護(hù)及時(shí)，圍巖及早得到控制，支護(hù)效果明顯加強(qiáng)，巷道失修率大大降低。同時(shí)，錨桿使用機(jī)械安裝，安裝可靠性高，避免了人工操作的隨意性，保證了安裝質(zhì)量。避免了過去錨桿使用扳手人工緊固時(shí)隨意性強(qiáng)，難以保證足夠的預(yù)緊力等問題。
　　（6）支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)要求（錨桿扭矩、錨桿和錨索的抗拔力檢查、頂板離層監(jiān)測、保護(hù)層強(qiáng)度檢測等試驗(yàn)器具及各類破壞性檢查的控制要求）。
　　3.臨時(shí)支護(hù)
　　錨桿支護(hù)巷道掘進(jìn)工作面應(yīng)采用臨時(shí)支護(hù)，不應(yīng)空頂作業(yè)，其臨時(shí)支護(hù)形式、規(guī)格、要求等應(yīng)在作業(yè)規(guī)程、措施中明確規(guī)定。煤巷掘進(jìn)過程中的臨時(shí)支護(hù)，是保證安全生產(chǎn)，提高掘進(jìn)效率的一個(gè)重要因素。臨時(shí)支護(hù)方法要求其操作簡單方便，安全性能可靠，才能在生產(chǎn)過程中才能被有效地使用。當(dāng)前臨時(shí)支護(hù)主要有以下幾種：
　　（1）可伸縮式安全點(diǎn)柱?？缮炜s式的安全點(diǎn)柱形式：金屬摩擦支柱、內(nèi)注式單體支柱、千斤頂式點(diǎn)柱。此類支護(hù)方式能在一定程度上適應(yīng)巷高變化；
　?。?）吊環(huán)前探梁支護(hù)。是利用吊環(huán)安裝在錨桿外露絲扣部位，前探梁貫穿在吊環(huán)中移動(dòng)，從而使錨網(wǎng)施工操作人員在前探梁掩護(hù)下作業(yè)，操作空間寬闊；
　?。?）掘進(jìn)機(jī)機(jī)載式臨時(shí)支護(hù)。利用綜掘機(jī)的泵站供高壓液壓油，經(jīng)溢流閥到操作閥，再經(jīng)分流集流閥分流，控制截割臂上架體的折疊、伸縮等油缸，托住暴露的頂板，起到臨時(shí)支護(hù)的作用。
　　4.頂板支護(hù)
　　錨桿支護(hù)巷道落煤（巖）后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行頂板支護(hù)。若兩幫煤體穩(wěn)定，幫錨桿施工可適當(dāng)滯后，滯后距離和最大空幫時(shí)間應(yīng)在作業(yè)規(guī)程、措施中明確規(guī)定。
　　爆破或綜掘機(jī)落煤后，快速將掘進(jìn)工作面的煤矸運(yùn)到后方，使其達(dá)到方便錨桿安裝的適當(dāng)高度，創(chuàng)造出煤與錨索施工安裝平行作業(yè)的條件，提高勞動(dòng)效率。
　　規(guī)范對煤巷錨桿支護(hù)要求及時(shí)支護(hù)，說明了煤巷錨桿及時(shí)支護(hù)的重要性。及時(shí)支護(hù)是錨桿支護(hù)工藝技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通常講的是露頭就錨。
　　5.錨桿施工
　　采用錨桿作為臨時(shí)支護(hù)，要對錨桿的抗拔力進(jìn)行檢測，錨桿施工過程中應(yīng)在在掘進(jìn)時(shí)要掌握巷道巖性變化動(dòng)態(tài)。為了解錨桿隨時(shí)間或受動(dòng)壓影響時(shí)應(yīng)力的變化情況，要對錨桿的錨固力進(jìn)行監(jiān)測，在該巷道可選擇多個(gè)測站，每個(gè)測站選擇10根錨桿安設(shè)錨桿測力計(jì)。在錨桿施工時(shí)，及時(shí)對錨桿螺母的擰緊力矩進(jìn)行檢測，檢查錨桿的安裝質(zhì)量。
　　6.巷道的其他支護(hù)技術(shù)
　　錨桿支護(hù)技術(shù)在煤礦井下巷道應(yīng)用最廣。但是巷道支護(hù)的技術(shù)也多種多樣，其中還有幾種支護(hù)技術(shù)：砌碹支護(hù)技術(shù)、棚式支架技術(shù)、錨噴支護(hù)技術(shù)、錨索支護(hù)技術(shù)、注漿加固技術(shù)、聯(lián)合支護(hù)、應(yīng)力控制技術(shù)等方面，本人就不詳細(xì)一一述說以上的支護(hù)技術(shù)。
　　結(jié)語
　　在礦井掘進(jìn)和開拓過程中，應(yīng)根據(jù)礦井巷道的實(shí)際地質(zhì)條件，來合理確定巷道及硐室的支護(hù)加固形式。當(dāng)采用錨桿等支護(hù)加固形式的布置，隨圍巖條件發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況改變相關(guān)支護(hù)參數(shù)以匹配實(shí)際情況，尤其對于地質(zhì)構(gòu)造地帶，可以考慮增加錨桿、錨索數(shù)量、選用強(qiáng)力錨桿等或輔以其它支護(hù)加固方式，甚至更改整個(gè)巷道支護(hù)體系，確保礦井安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的進(jìn)行煤炭開采作業(yè)。隨著煤礦行業(yè)的發(fā)展，煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)隨之得到發(fā)展，錨桿支護(hù)屬于巷道掘進(jìn)支護(hù)方式下開創(chuàng)出的新工藝技術(shù)，現(xiàn)階段錨桿支護(hù)技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛，不論是支護(hù)方式、設(shè)計(jì)、施工要求等也逐漸成熟，為煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)創(chuàng)造了條件，煤礦生產(chǎn)效率與質(zhì)量均能得到提高。