煤巷錨桿支護(hù)的探討

引言
　　
　　龐莊煤礦張小樓井年產(chǎn)煤12Mt，自80年代初開始使用錨桿支護(hù)技術(shù)以來，7、9煤層為主采煤層，煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤厚平均為2.5m，傾角00～280，平均150，煤層普氏系數(shù)f=3左右。已先后在巖巷、煤巷中使用，支護(hù)材料從快硬水泥錨桿逐步過渡到樹脂錨桿，使用范圍從淺部的50m到深部的-1025m水平；煤巷錨桿支護(hù)的巷道占100％，支護(hù)技術(shù)得到全面的發(fā)展和推廣應(yīng)用，從實(shí)體、沿空、大斷面巷道，孤島工作面條件的巷道及特殊地段的巖巷。從推廣錨桿支護(hù)的條件來看，我們堅(jiān)持先易后難、由點(diǎn)到面的原則。先在實(shí)體煤巷進(jìn)行試驗(yàn)，然后在大斷面切眼、皮帶機(jī)道、回風(fēng)道孤島條件進(jìn)行錨桿支護(hù)，最后發(fā)展到把錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)應(yīng)用在煤倉(cāng)下口懸吊梁鎖口上，副暗斜井絞車房大斷面巖巷銅室支護(hù)上，我們進(jìn)行高強(qiáng)錨桿、錨索支護(hù)，來提高巖巷的支護(hù)等級(jí)，總回風(fēng)巷、巖巷交叉點(diǎn)支護(hù)上，也進(jìn)行高強(qiáng)錨桿、錨索支護(hù)，增加護(hù)頂強(qiáng)度，并取得成功。并在綜采大斷面切眼、綜采面拆除及在無煤柱開采的沿空掘巷中使用該項(xiàng)技術(shù)。為了適應(yīng)深井地質(zhì)條件變化下安全開采，對(duì)深部復(fù)合頂板煤巷錨桿支護(hù)參數(shù)進(jìn)行了理論計(jì)算，并在實(shí)踐中進(jìn)行應(yīng)用，取得了一些成功經(jīng)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)、施工工藝、巷道監(jiān)測(cè)管理等方面也都有長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。但如何進(jìn)一步提高錨桿支護(hù)質(zhì)量，確保支護(hù)的安全性和可靠性，提高錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和實(shí)用性，進(jìn)一步降低支護(hù)成本，是當(dāng)前煤巷錨桿支護(hù)工作的重要內(nèi)容，也是每一位工程技術(shù)人員的重要職責(zé)。
　　
　　1　支護(hù)與圍巖結(jié)構(gòu)的鋼度匹配問題
　　
　　巷道幾乎在開挖的同時(shí)及出現(xiàn)圍巖的開裂、離層、或松動(dòng)，普通錨桿未施加預(yù)應(yīng)力，不能阻止這些初起的破壞。只有當(dāng)圍巖的開裂位移達(dá)到相當(dāng)?shù)某潭纫院?，錨桿才起作用，這是圍巖以幾乎喪失抗拉和抗剪的能力，加固體的抗拉和抗剪主要依靠錨桿來實(shí)現(xiàn)。也就是說，錨桿和圍巖不同步承載，先使圍巖受力破壞，達(dá)到一定程度后錨桿開始承載。這就產(chǎn)生，支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖的鋼度匹配問題。而組合支護(hù)中，容易造成錨索初張力較大，圍巖初期變形主要集中在錨索上，錨桿、錨索不能有機(jī)組合，二者起不到相互加強(qiáng)的作用。通常條件不明顯，支護(hù)的成功容易掩蓋問題的實(shí)質(zhì)，但在高地壓、高地應(yīng)力區(qū)域，問題較突出，錨索往往在支護(hù)初期發(fā)生斷裂，導(dǎo)致二者“各個(gè)擊破”錨索鋼絞線延伸率僅為3.5％，抗變形能力差，與錨桿承載不同步。按目前的技術(shù)水平，高性能預(yù)應(yīng)力錨桿預(yù)應(yīng)力不超過60～80kN，錨索預(yù)應(yīng)力不超過100～120kN，才能達(dá)到同步承載。另外、高強(qiáng)錨桿材質(zhì)至關(guān)重要，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，不合格錨桿堅(jiān)決不能使用。
　　
　　2　施工機(jī)械化水平較低錨桿機(jī)具功率小單進(jìn)低
　　
　　目前，我礦煤巷掘進(jìn)全部采用炮掘，爆破參數(shù)選擇和炮眼布置不合理，經(jīng)常造成巷道超挖，頂板破壞嚴(yán)重，直接影響錨桿施工質(zhì)量，尤其幫錨桿質(zhì)量難以保證。另一方面，錨桿施工機(jī)具扭矩較小，不能預(yù)加錨桿足夠的初錨力。因此，煤巷錨桿掘進(jìn)應(yīng)大力推廣機(jī)掘、光面爆破和大功率機(jī)具，減少煤、巖破壞，保證巷道成型，提高錨桿質(zhì)量，加快掘進(jìn)速度。
　　
　　3　錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)都采用類比選擇的方法，多憑經(jīng)驗(yàn)，缺乏科學(xué)
　　
　　錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)多憑經(jīng)驗(yàn)，缺乏科學(xué)依據(jù)。一方面支護(hù)參數(shù)過于保守，支護(hù)成本偏高，另一方面支護(hù)強(qiáng)度不夠，容易造成安全隱患，甚至個(gè)別礦出現(xiàn)冒頂事故。因此，巫待進(jìn)一步完善錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)理論，提高錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和實(shí)用性。
　　
　　4　思想制約生搬硬套對(duì)錨桿支護(hù)的認(rèn)識(shí)受局限
　　
　　在貫徹集團(tuán)公司下發(fā)的《煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范》上，個(gè)別單位思想不解放，生搬硬套，對(duì)錨桿支護(hù)理論認(rèn)識(shí)受局限，不能進(jìn)行科學(xué)合理的選擇支護(hù)材料和支護(hù)強(qiáng)度。如在集團(tuán)公司下發(fā)的《煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，中等穩(wěn)定巷道幫、頂錨桿的錨固力不小于100kN，250N?m≤扭矩≤300N?m，在施工中，他們監(jiān)測(cè)檢查就僅僅以錨固力、扭矩、來選材衡量錨桿的支護(hù)強(qiáng)度，其實(shí)我個(gè)人認(rèn)為，這種規(guī)定僅僅是一個(gè)最基本的要求，不能作為選材和衡量錨桿的支護(hù)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。盡管煤錨支護(hù)目前存在以上問題，但是我們?cè)谑┕ぶ胁扇×艘欢ǖ膶?duì)策，仍取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。
　　4.1　認(rèn)真貫徹集團(tuán)公司下發(fā)的《煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范>，設(shè)計(jì)過程應(yīng)嚴(yán)格遵循巷道圍巖分類一初步設(shè)計(jì)一施工監(jiān)測(cè)一信息反饋一優(yōu)化設(shè)計(jì)的程序，充分考慮巷道圍巖的可錨性，加強(qiáng)對(duì)圍巖的分析，強(qiáng)調(diào)錨固力和初錨力的重要意義。
　　4.2　煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)要貫徹“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)”的思想，不能生搬硬套已有設(shè)計(jì)。同一礦井、同一煤層、同一巷道的不同區(qū)域、不同地段，要根據(jù)具體地質(zhì)條件的不同，選擇不同的支形式和參數(shù)。
　　4.3　加強(qiáng)對(duì)圍巖的分析，強(qiáng)調(diào)錨固力和初錨力的重要意義。每個(gè)巷道設(shè)計(jì)前，地質(zhì)部們必須提供工作面詳細(xì)的地質(zhì)資料，包括偽頂、直接頂、老頂、直接底板的巖性。施工中，加強(qiáng)對(duì)圍巖柱狀、錨固力和初錨力以及圍巖變形量的監(jiān)測(cè)檢查，建立健全監(jiān)測(cè)檢查制度，技術(shù)員負(fù)責(zé)收集整理巷道監(jiān)測(cè)資料，每天一次，單位負(fù)責(zé)填寫小班班檢、區(qū)隊(duì)日檢、礦抽檢制度表并當(dāng)天報(bào)送技術(shù)科礦壓組，礦壓組對(duì)當(dāng)天圍巖柱狀、錨固力和初錨力的報(bào)表數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)分析、處理和反饋，存在的問題責(zé)令施工單位限期整改，重大問題必須停頭整改，并追究責(zé)任人責(zé)任。區(qū)隊(duì)技術(shù)員每天負(fù)責(zé)收集整理巷道監(jiān)測(cè)資料，對(duì)支護(hù)條件改變的同時(shí)進(jìn)行科學(xué)合理的完善變更設(shè)計(jì)。
　　4.4　煤巷錨桿支護(hù)施工應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“三徑匹配”的原則，堅(jiān)持使用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿。頂板預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)能否形成是判斷支護(hù)形式合理性的標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的厚度和承載力是控制巷道變形的關(guān)鍵，沒有預(yù)應(yīng)力的錨桿形不成對(duì)圍巖的主動(dòng)支護(hù)結(jié)構(gòu)。
　　4.5　盡可能保證圍巖、錨桿、鋼帶、錨索同步承載，共同形成承載體，減少單個(gè)受力，以防各個(gè)擊破。