淺談錨桿支護技術在礦井巷道中的應用

摘 要:隨著科技技術的發展，錨桿支護技術在我國煤礦巷道圍巖控制中的應用越來越廣泛。本文論述了錨桿支護的原理和安裝施工中注意的事項以及錨桿支護技術在礦井巷道中的優越性。

關鍵詞:錨桿支護技術巷道

中圖分類號:TD353文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(b)-0066-01

引言

隨著錨桿支護技術在我國煤礦巷道圍巖控制中的應用越來越廣泛，錨桿支護的優越性也得到了認同，其理論及實踐也日益完善。錨桿支護能保證巷道圍巖穩定，防止出現圍巖垮落或產生過大變形而無法滿足正常生產和安全要求。巷道支護的直接目的在于改善圍巖的受力狀況，減緩圍巖的變形和移動速度，維護礦井安全的工作空間。在我國煤礦應用錨桿的支護主要是來改善圍巖的“支—圍”關系，從而給礦井帶來更大的社會經濟效益，并有效改善礦井的安全生產環境。

1錨桿支護作用的原理

錨桿支護就是在巷道掘進后先向圍巖打眼，在眼孔內錨入錨桿，把巷道圍巖加固，充分利用圍巖自身的強度，從而達到巷道支護的目的。錨桿不用于一般支架，它不是消極地承受巷道圍巖新產生的地壓和阻止破碎巖石的冒落，而是通過錨入圍巖內的錨桿來改變圍巖本身的力學狀態，在巷道周圍形成一個整體而穩定的巖石帶，錨桿與圍巖共同作用而達到支護巷道的目的。因此說，錨桿支護是一種積極主動的支護方法。隨著錨桿支護工程實踐的不斷豐富使用，與不同條件的各種錨桿支護理論的相繼被提出并逐步得到發展和完善，歸納起來，主要有四個作用。(1)懸吊作用。在層狀巖層中，錨桿支護的懸吊作用，突出的表現在直接頂較薄，老頂較堅固的情況下，錨桿將下部不穩定的巖層懸吊在上部的巖層上，錨桿所受拉力來自被懸吊的巖層重量，以達到穩定井巷的目的。(2)組合梁的作用。為了解決懸吊理論的局限性，在層狀地層中提出了組合梁理論。組合梁理論適用于頂板由多層小厚度連續性巖層組成的巷道，其原理是在沒有穩固巖層中，錨桿將薄層巖石錨固成一個巖石板梁，并借助錨桿本身提供一定的抗剪能力，阻止其層間錯動，是防止分層在壓力作用下發生整體彎曲變形，呈現出組合狀態，從而提高頂板的抗彎剛度及強度，提高頂板的承載能力。決定組合梁穩定性的主要因素是錨桿的錨固力及桿體強度和巖層性質。這一觀點有一定的影響，但是工程實例很少，也沒有進一步的依據資料供設計應用。例如，巖層沿巷道縱向有裂縫時梁的連續性問題和梁的抗彎強度問題。(3)擠壓加固拱作用。在塊狀圍巖中，錨桿可將巷道周圍的危石彼此擠緊，對巖石起到擠壓加固作用，在圍巖周邊一定厚度的范圍內形成一個不進能維持自身穩定，而且能阻止其上部圍巖松動和變形的加固拱，從而能保持巷道的穩定性。(4)減少跨度的作用。巷道頂板打上錨桿，相當于在該處打上了點柱，因此就相當于把巷道頂板巖石懸露的跨度縮小了，從而提高了頂板巖層的抗彎曲能力，維持了頂板穩定。這就是錨桿的減跨作用，這套理論實際上來源于錨桿的懸吊作用，但它同樣未能提供用于錨桿支護參數設計的方法。

2錨桿支護的優越性

(1)支護效果好。錨桿支護在支護原理上符合現代巖石力學和圍巖控制理論，屬于“主動”支護，錨桿安裝以后在圍巖內部對圍巖進行加固，迅速形成一個圍巖——支護的整體承載結構，因而能夠調動和利用圍巖自身的穩定性，充分發揮圍巖自身的承載能力，所以錨桿支護有利于保護巷道圍巖的穩定，改善巷道維護狀況。

(2)降低勞動強度、提高工效。與傳統架棚式支護相比，由于錨桿支護所采用的支護材料較少、重量較輕、巷道掘進時，極大地減少了支護材料的運輸量，勞動強度也大為降低，有利于提高掘進工效。工作面回采時，也省去了支架的回撤工作，既降低了工人勞動強度，又提高了安全系數。錨桿施工操作簡單，緊跟掘進面，有利于實現快速掘進支護機械化。

(3)節約資金。采用錨桿支護和減少支護材料投入，降低直接支護成本。由于錨桿支護不占用巷道工作斷面，因而在支護設計上，可相應減少巷道斷面，節省大量材料。還能減少巷道維修量，節約維護費用。總之錨桿無論在支護材料費用方面還是運輸和維護費用方面都有著其他支護材料無可比擬的優勢，錨桿支護技術在這些方面能夠降低成本，顯著提高經濟效益。

3施工過程中安全注意事項

錨桿支護雖然具有即時承載、預緊力大、支護效果好、勞動強度低、支護成本低等等優點，大力推廣錨桿支護技術是實現回采工作面高產高效的有效途徑。但在施工過程中還應注意一下問題:(1)巷道錨桿支護施工必須有作業規程，并且嚴格按作業規程及《煤巷錨桿支護技術規范》的規定組織施工。(2)錨桿眼必須按作業規程要求的間距和排距布置，錨桿至迎頭的間距必須小于錨桿的設計排距。(3)打眼前。必須敲幫問頂，找掉懸矸活石；在對有可能發生冒落的位置附近，鉆眼前必須先架設臨時支護再鉆眼，鉆眼前應按事先確定的眼位標志鉆進，鉆完后應將眼內的巖粉和積水吹(掏)干凈。(4)錨桿安裝必須用機械或力矩扳手擰緊，確保錨桿的托盤緊貼巷壁，嚴禁在托盤后充填木片、渣子等雜物。(5)采用錨桿支護的施工現場，必須備好預緊力扳手或測力計，并正確進行拉力試驗。施工過程中藥保護好器材。(6)正常錨桿支護作業時，如遇煤炮劇烈、頂底板及兩幫移近量顯著增加、底板出現較大底鼓、頂板出現淋水或淋水加大，圍巖層理發育、突發性片幫掉渣、巷道不易成型、鉆進速度異常等情況，應停止作業，分析原因，采取有效措施后方可繼續作業。

4結語

總之，錨桿支護屬主動支護，錨桿安裝時施加較大的預緊力，對圍巖提供軸向及橫向的支護阻力，隨著圍巖變形，支護阻力迅速增加，充分發揮巷道圍巖的自承能力，強化了圍巖強度，有效地控制了巷道圍巖變形，因而錨桿支護更有利于保持巷道圍巖的穩定、改善巷道維護狀況。其次錨桿支護所需材料體積小、重量輕，其輔助運輸工作量大大降低，減輕了工人勞動強度，改善了作業環境，有利于工效的提高。而且錨桿支護在回采面端頭不需撤棚，節省了回棚工序，簡化了工作面端頭管理，加以巷道暢通，因而為提高工作面推進速度和礦井高產高效創造了十分有利條件；錨桿支護可大幅度降低巷道支護、維修費用，提高巷道掘進速度和生產效率。

隨著科學技術的發展，錨桿支護技術即將成為煤礦中最具有發展潛力的支護技術，它必將對煤礦企業的高產高效帶來重大影響。隨著錨桿支護技術的完善和提高，進而推動煤礦經濟效益的提高，并能響應了國家對能源行業提出的關于節能減排的方針和政策。

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