錨桿在煤礦巷道支護(hù)中的應(yīng)用

概述
　　煤礦開采過程中，巷道的安全是至關(guān)重要的，如何保證巷道的穩(wěn)定性進(jìn)而確保井下工作人員的安全是目前煤礦開采過程中的一個(gè)難題。早在20世紀(jì)40年代，美國、前蘇聯(lián)就已在井下巷道使用了錨桿支護(hù)，以后在煤礦、金屬礦山、水利、隧道及其他地下工程中迅速得到了發(fā)展。西歐、中歐一些主要產(chǎn)煤國家，過去巷道中主要采用金屬支架支護(hù)，隨著巷道維護(hù)日益困難和支護(hù)成本的增加，各國均在積極發(fā)展錨桿支護(hù)[1]。我國從1956年起，在煤礦圍巖中使用錨桿支護(hù)，至今已有50余年的歷史。20世紀(jì)60年代錨桿支護(hù)開始進(jìn)入采區(qū)，但由于煤層圍巖松軟，受采動(dòng)影響后圍巖變形量很大，對(duì)支護(hù)技術(shù)要求很高，加之錨桿支護(hù)理論、設(shè)計(jì)方法、錨桿材料、施工機(jī)具，監(jiān)測手段等還不夠完善，因而發(fā)展緩慢。今年來隨著支護(hù)理論的進(jìn)步，錨桿支護(hù)技術(shù)也更加的完善，因此在巷道中被廣泛采用[2-5]。
　　2 工程概況
　　中馬村煤礦位于焦作市馬村區(qū)境內(nèi)，與焦作市中心相距8公里，是我國第一個(gè)五年計(jì)劃期間原蘇聯(lián)援建的156項(xiàng)重點(diǎn)工程之一，至今已有56年的開采歷史。礦井原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為60萬噸/年，分東西翼開采，東翼40萬噸/年，西翼20萬噸/年。因西翼水位地質(zhì)條件復(fù)雜，不宜開采，目前僅為單翼（東翼）生產(chǎn)。經(jīng)過近幾年多次升級(jí)改造，2008年核定生產(chǎn)能力115萬噸/年。該巷道對(duì)應(yīng)地表為丘陵山地，對(duì)應(yīng)上邊為上莊溝村莊，地表無水。頂板泥巖：深灰色，致密均一，性脆易斷，斷口平坦，含植物化石碎片，分布較穩(wěn)定，平均厚度21.7m。底板：由上往下泥巖0.8m，含礫砂巖4.5m，細(xì)砂巖1.5m。煤層：黑色塊狀及粉末狀、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含夾矸3-5層，夾矸巖性分別為粉砂巖、細(xì)砂巖、泥巖，煤體干燥，疏松破碎，極易自燃，煤巖類型為半亮型－半暗型，煤層厚度變化比較大，煤層平均厚度23.7m，無斷層，無褶曲。因此可以采用錨桿支護(hù)。
　　3 錨桿施工程序及質(zhì)量控制
　　1）鉆孔。打錨桿眼使用MZ-12煤電鉆，每次爆破前施工距工作面空頂不得大于0.6米。爆破完畢后，立即在永久支護(hù)掩護(hù)下將前探梁伸到工作面，保證前探梁距工作面距離為零，并用長柄工具在永久支護(hù)掩護(hù)下將零皮、活矸煤、傘檐等不安隱患處理掉，確保安全無誤后，立即用半圓木和木楔子剎緊打牢。打錨桿眼時(shí)，將相應(yīng)的前探梁退后一根，打完后將前探梁推至工作面，再將相臨的前探梁退后，周而復(fù)始將永久支護(hù)安設(shè)到工作面窩頭。2）錨桿安裝方法。錨桿孔鉆好后，特別是幫、底錨樣孔應(yīng)沿鉛桿多次進(jìn)出、將孔內(nèi)的浮煤清凈，保證錨桿的錨固力，然后，用錨桿將樹脂藥輕輕送入眼底，再用煤電鉆或風(fēng)鉆進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為20s±5s，凝固后取下鉆掛網(wǎng)，15min后將托板上好，螺母擰緊，要求托板與煤、巖面貼緊，確保支承效果，避免頂板離層。3）錨網(wǎng)支護(hù)。打錨桿必須嚴(yán)格按照規(guī)程中規(guī)定，照好中線找錨桿位置畫眼，錨桿間排距誤差為±100mm。錨桿要求與煤層層面垂直，錨桿與頂板或巷道輪廓線夾角不小于75°。錨桿必須上木錨盤，螺紋外漏長度為10-30mm。錨桿錨固力必須達(dá)到頂150KN、幫150KN以上，不合格必須重新補(bǔ)打。每隔100米巷道進(jìn)行一次錨桿拉力試驗(yàn)，并用紅漆做好標(biāo)記。緊固錨桿螺母必須使用力矩扳手，擰緊力矩不小于100N.m。金屬網(wǎng)搭接100mm，每200mm用聯(lián)網(wǎng)絲扭結(jié)一次，采用雙邊三花連接，連接點(diǎn)要均勻布置，金屬網(wǎng)要拉展鋪平，頂網(wǎng)與巷道中心線垂直鋪設(shè)。4）架棚支護(hù)。架棚時(shí)，梁與腿搭接450mm，每幫上三個(gè)卡纜，卡纜螺絲必須上緊，若遇到棚腿不很規(guī)格時(shí)，腿與梁處可打木楔，卡纜間距為80mm，卡纜嚴(yán)禁“親嘴”。每次放炮時(shí)，必須在連板處和柱根處各打一根撐桿，撐桿必須打成一條直線，不少于10米。架棚嚴(yán)禁出現(xiàn)前傾、后仰、邁步棚，棚間距為0.5米，迎山角為2°。架棚時(shí)每隔5米，把棚腿用鋼絲繩固定在巷道幫錨桿上，防止巷道在上山施工中棚子推倒。5）噴射混凝土。噴射混凝土必須采用標(biāo)號(hào)不低于425號(hào)水泥，要使用細(xì)砂，不得使用粗砂，水泥：沙子=1：2.5。清理噴射現(xiàn)場的矸石雜物，接好風(fēng)、水管路，輸料管要鋪設(shè)平直，不得有急彎，接頭要嚴(yán)密、不得漏風(fēng)。噴射中，要先噴頂后噴幫，滯后距離不得超過50米，噴射頭與受噴面應(yīng)盡量保持垂直，噴射頭與受噴面的垂直距離為0.8-1.0米。開機(jī)：給水→開風(fēng)→開機(jī)→上料；停機(jī)：停料→停機(jī)→關(guān)水→停風(fēng)。6）支護(hù)質(zhì)量要求：錨網(wǎng)巷道下寬為5376mm，高為3982mm，允許誤差為0－100mm。錨桿規(guī)格為￠20×2500金屬麻花錨桿，間排距允許誤差為±50mm，孔深允許誤差為0-+50mm，外漏長度為≤50mm，錨桿與煤壁角度≥75o。架棚后，巷道凈寬為4863mm，高為3744mm柱窩深200mm，允許誤差為±100。三角線允許誤差為±50mm，坡度為12°允許誤差為±1°。棚間距為0.5米，迎山角為2o速凝劑必須在上料口處均勻加入，速凝劑加入量為水泥、沙子總量的3%，噴射厚度為150mm，噴射要均勻、平整，無裂隙，無“蜂窩”及“麻面”現(xiàn)象。
　　4 質(zhì)量檢測
　　錨桿及混凝土噴射完畢后，對(duì)巷道頂部及兩側(cè)的位移進(jìn)行檢測，同時(shí)對(duì)錨桿的應(yīng)力水平，通過位移及應(yīng)力傳感器測得的數(shù)據(jù)可知，巷道的位移及錨桿的應(yīng)力均在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)，由此可以說明錨桿在才本巷道的支護(hù)中是安全的，可以保證煤礦的順利開采，同時(shí)為井下工作人員提供了一個(gè)安全的工作環(huán)境。
　　結(jié)論
　　選擇錨桿對(duì)本巷道進(jìn)行加固，不僅保證了巷道的質(zhì)量及安全，同時(shí)也可以提高煤礦開采的效率，為煤礦的開采提供更加安全的環(huán)境。在以后的煤礦巷道加固中，可以根據(jù)巷道的實(shí)際情況合理對(duì)錨桿進(jìn)行改進(jìn)，這樣可以拓寬錨桿的適用性，為煤礦巷道支護(hù)提供科學(xué)合理的依據(jù)。