礦建工程巷道掘進(jìn)錨桿支護(hù)技術(shù)研究

引言
　　礦建工程是我們煤礦安全生產(chǎn)的前提，而巷道掘進(jìn)又是礦建工程中重要的一環(huán)。在巷道掘進(jìn)中，錨桿支護(hù)技術(shù)由于其很多獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)而受到了廣泛的應(yīng)用。但是，由于這一技術(shù)中所涉及的要點(diǎn)比較多，而忽視任一環(huán)節(jié)都有可能給我們帶來安全隱患?；诖?，對(duì)于礦建工程巷道掘進(jìn)錨桿支護(hù)技術(shù)的研究有著較強(qiáng)實(shí)踐指導(dǎo)意義。
　　2、作用原理
　　所謂錨桿主要是指在巷道圍巖體內(nèi)安置的桿狀錨栓體系。在我們巷道掘進(jìn)之后，會(huì)在圍巖中鉆錨桿眼，并把錨桿安置到錨桿孔之中，這樣就很好的起到了加固圍巖的作用，進(jìn)而對(duì)巷道的穩(wěn)定起到維持的效果。一般來說，錨桿支護(hù)的作用原理可以分為以下幾個(gè)方面：
　?。?）懸吊作用，這主要是指利用錨桿將快于冒落的軟弱巖層及圍巖懸吊到巖體之上，進(jìn)而利用錨桿來承載弱巖和圍巖的重量。
　?。?）組合梁作用，這主要是把平頂巷道層狀頂板當(dāng)做疊合梁，而這種疊合梁是以巷道兩幫當(dāng)作支點(diǎn)的，由于荷載的作用，每一層板梁都會(huì)各自彎曲，其上下緣將分別處在受壓及受拉的狀態(tài)。我們通過使用錨桿把板梁壓緊以后，由于荷載的作用，則類似于一塊板梁的彎曲，這就很好的提升了板梁的抗彎強(qiáng)度。
　?。?）擠壓加固拱作用，通過在巷道周圍進(jìn)行錨桿的布置，可以很好的將巷道拱部節(jié)理發(fā)育的巖體進(jìn)行連接，這樣就在形成了一個(gè)具有很好自承能力的拱形壓縮帶，進(jìn)而使圍巖作用在支架上的荷載轉(zhuǎn)變?yōu)榱顺休d結(jié)構(gòu)，最終對(duì)頂板壓力級(jí)自身重量起到了很好的支承作用。
　?。?）減跨作用，這主要是指通過錨桿能夠?qū)α暗目缍燃案叨冗M(jìn)行有效地減小。舉例來說，我們?cè)谙锏揽缰邪仓靡桓^桿，這就類似安裝了一根支柱，這樣就把以前的一個(gè)拱分成了兩個(gè)。如果我們安置三根錨桿就相當(dāng)于將以前的拱分成了四個(gè)。
　　（5）圍巖補(bǔ)強(qiáng)加固作用
　　一般來說，位于巷道深處圍巖中的巖石會(huì)處在三向受力的狀態(tài)，靠近巷道周邊的巖石會(huì)處在二向受力的狀態(tài)。而前者的強(qiáng)度會(huì)比后者大很多，所以，后者特別容易出現(xiàn)喪失穩(wěn)定性的問題。我們利用錨桿的安裝，可以將圍巖部分變?yōu)槿蚴芰Φ臓顟B(tài)，這就很好的提升了強(qiáng)度。另外，通過錨桿我們還可以對(duì)巖層弱面的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行有效的提升，進(jìn)而增強(qiáng)周邊圍巖的穩(wěn)定性。
　　3、參數(shù)確定
　　在我們當(dāng)前的工作中，對(duì)于錨桿支護(hù)的參數(shù)確定，一般來說，主要方法有以下幾種：
　?。?）懸吊機(jī)制和其圍巖條件，錨桿的主要作用是把下面不是很穩(wěn)定的巖層機(jī)型懸吊進(jìn)而起到穩(wěn)定的作用，這在個(gè)過程中，下部不穩(wěn)定巖層的重量是其承受的主要荷載。其中，最有代表性的為頂板上部 1 —1. 8m 位置存在著一厚層的較為堅(jiān)固的巖層，而下部則是層狀的、比較弱的巖層。
　?。?）組合梁機(jī)制和其圍巖條件，如果巖層是不存在堅(jiān)硬厚層的薄狀巖層，利用錨桿可以擠緊疊合梁的各薄層，這樣就很好的提升了其自撐能力。而組合梁相較于疊合梁而言，應(yīng)力每降低（ n —1）倍，其撓度則會(huì)降低（ n?—1） 倍。
　?。?） 三鉸拱機(jī)制和其圍巖條件，在塊狀圍巖之中，錨桿可以用來懸吊危石，并將其擠緊，這樣就產(chǎn)生了和三鉸拱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)類似的情況，對(duì)于將其加固為承載荷載能力較強(qiáng)的整體架構(gòu)比較有利。
　　（4）組合拱機(jī)制和其圍巖條件，這主要是對(duì)點(diǎn)錨固形式的錨桿的預(yù)拉應(yīng)力加以利用，然后產(chǎn)生一種以錨桿兩邊最為頂點(diǎn)的算盤珠式壓縮區(qū)。假如將錨桿依照合理的距離并沿著拱形斷面進(jìn)行安裝，就可以形成一個(gè)很好的壓縮帶，進(jìn)而可以很好的幫助應(yīng)力往兩幫傳遞。
　　4、設(shè)計(jì)方法
　　4.1當(dāng)前錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法的不足
　　在當(dāng)前的工作中，我們常使用的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法主要可以分為理論分析法及工程類比法，這兩種方法在我們的工作中尚存在著很多不足之處，這些不足主要體現(xiàn)在一下兩個(gè)方面：
　　首先，我們?cè)谠O(shè)計(jì)錨桿的時(shí)候，所使用的基礎(chǔ)參數(shù)取自于巷道周邊的一些點(diǎn)的平均值，但是所設(shè)計(jì)出來錨桿的適用范圍確實(shí)整個(gè)巷道。這就必然存在一些巷道和設(shè)計(jì)參數(shù)不符的情況，比如過高或者過低，不僅會(huì)在一定程度上造成了浪費(fèi)，也會(huì)在一定程度上導(dǎo)致局部的冒頂事故。
　　其次，在我們?cè)O(shè)計(jì)錨桿支護(hù)的時(shí)候，由于所使用的參數(shù)缺少一個(gè)很好的量化評(píng)定指標(biāo)，這就使得這一參數(shù)缺乏科學(xué)性。
　　這兩種問題導(dǎo)致了錨桿的設(shè)計(jì)及使用存在著一些弊端，基于此，我們需要一種更加可靠的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法以保證錨桿使用時(shí)的可靠性。
　　4.2全線信息跟蹤設(shè)計(jì)方法
　　這種方法具有很多當(dāng)前方法中不具備的優(yōu)點(diǎn)，它是現(xiàn)代信息技術(shù)與設(shè)計(jì)理念的完美結(jié)合。一般來說，這種設(shè)計(jì)方法的步驟如下：
　　首先，對(duì)各種地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析，而不是簡(jiǎn)單地取平均值，然后把這些數(shù)據(jù)分為最差條件及最佳條件。
　　其次，采取工程類比法對(duì)錨桿的初始參數(shù)進(jìn)行確定。
　　第三，進(jìn)行多次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，以獲取支護(hù)、應(yīng)力以及同巖相互作用的結(jié)果。
　　第四，結(jié)合實(shí)測(cè)信息，對(duì)支護(hù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　　最后，根據(jù)評(píng)價(jià)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)錨桿的支護(hù)參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，并對(duì)已支護(hù)部分的設(shè)參數(shù)進(jìn)行合理的調(diào)整。
　　相較于當(dāng)前使用的設(shè)計(jì)，方法全線信息跟蹤設(shè)計(jì)方法具有很強(qiáng)的針對(duì)性，而且其設(shè)計(jì)的可靠性要高很多。另外，這一方法能夠?qū)ο锏理敯鍑鷰r穩(wěn)定性進(jìn)行很好的預(yù)測(cè)，不僅對(duì)于實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理和保證工程質(zhì)量比較有利，也很好的簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的采集工作。
　　5、施工與檢驗(yàn)
　　5.1錨桿支護(hù)的安裝
　　對(duì)于錨桿支護(hù)的安裝工作，主要可以分為鉆錨桿眼及安裝錨桿這兩個(gè)部分。在錨桿支護(hù)安裝之前，我們要依照其布置設(shè)計(jì)的要求，利用巷道中腰線將錨桿的眼位進(jìn)行標(biāo)出；在打眼的過程中，要注意眼位、眼深以及角度等，確保他們符合我們的施工要求；打眼工作完成會(huì)后，我們就可以進(jìn)行錨桿的安裝。
　　5.2錨桿支護(hù)的檢驗(yàn)
　　我們進(jìn)行這一試驗(yàn)主要是確保錨桿安裝的質(zhì)量，一般來說，在這個(gè)過程中，要注意做好以下幾個(gè)細(xì)節(jié)：
　?。?1） 錨桿的長(zhǎng)度和錨桿孔深度應(yīng)該是一致的，如果錨桿孔比較淺或者比較深都會(huì)給我們墊板及螺冒的安裝產(chǎn)生困難。一般情況下，錨桿最好比金屬楔縫式錨桿孔的深度長(zhǎng)50 mm到70，而對(duì)于倒楔式錨桿孔，則要長(zhǎng)100mm到120mm。
　?。?2） 在錨桿孔直徑確定的過程中，要保證其和錨桿直徑一致。
　?。?3） 對(duì)托板進(jìn)行安裝的過程中，做好把巖面找平，這樣對(duì)于巖棉及托板的全部接觸比較有利，進(jìn)而使托板的受力比較均勻，能夠很好地提升其承載能力。
　?。?4） 對(duì)于螺帽的安裝，我們要用扳手將其擰緊，這有助于桿體產(chǎn)生比較大的預(yù)應(yīng)力。
　　（ 5） 做好對(duì)錨桿質(zhì)量的檢查工作。這一工作主要是指對(duì)錨桿孔直徑、間距、眼深、螺帽的擰緊程度、排距以及錨固力做好檢查工作。
　　6、結(jié)語
　　錨桿支護(hù)是一種有效地且發(fā)展前景很大的技術(shù)，在礦建工程巷道掘進(jìn)中必將會(huì)有更寬廣的應(yīng)用。本文只是對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，要想做好這一工作還需要我們不斷地研究和探索。筆者相信，隨著這一技術(shù)的不斷發(fā)展，它也將會(huì)給我們的礦建工程提供更大的助力。