淺談煤礦井下巷道錨桿支護技術

桿支護是由錨固在煤礦巷道四周鉆孔內的一系列桿體(木質體、金屬件、鋼筋混凝土和聚合物體等)系統組成的。這些桿體配以支撐件和背板，靠他們的錨固力和向巖體穩定部分的懸吊作用，防止破碎巖石冒落。煤礦巷道應用錨桿支護技術可以提高礦井的生產效率，降低生產成本，因此在礦井生產中廣泛應用。本文首先介紹錨桿支護的形式，重點分析錨桿支護作用原理及優點，探索錨桿支護施工安全的一些事項，以供同行參考。

關鍵詞:煤礦 巷道 錨桿支護 施工

中圖分類號:TD353文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(a)-0044-01所謂的錨桿支護就是在巷道掘后，先向圍巖打眼，在眼孔內錨入錨桿，把巷道圍巖予以加固，充分利用圍巖自身的強度，從而達到支護巷道的目的。錨桿與一般的支架不一樣，它不單單是消極地承受巷道圍巖所產生的壓力和阻止破碎巖石的冒落，還要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防御的支護方法。錨桿支護能最大限度地保持圍巖的完整性、穩定性，控制圍巖變形、位移和裂隙的發展，能充分發揮圍巖自身的支承作用，變被動支護為主動支護，有效的改善礦井的支護狀況，加快施工進度，降低了施工成本，已經成為當今煤礦巷道支護改革的主要趨勢。

1 錨桿支護的形式

錨桿支護按組合構件分為7類支護:①單體錨桿;②錨桿網;③錨桿鋼帶;④錨桿粱;⑤錨桿桁架⑥錨桿錨索;⑦多種組合，包括錨帶網、錨梁網、錨桿桁架網、錨帶網索等。根據巷道圍巖穩定性，采用合適的錨桿支護形式。

(1)錨桿布置方式。錨桿的布置一般有“三花”布置、“五花”布置和矩形布置等，錨桿的間排距一般取0.6m、0.8m 和1.0m，頂板條件良好或采用聯合支護方式可取1.1m和1.2m。

(2)錨固方式。錨桿的錨固方式可分為端頭錨固、加長錨固和全長錨固。應根據錨桿桿體性能和圍巖強度來選擇錨固方式。

(3)樹脂錨固劑。樹脂錨固劑與不同材質的桿體配套已成為現代錨固工程的最佳材料。它黏結能力強、固化速度快，耐久性好，抵御外界和人的影響因素能力強，安全可靠性高，產品質量穩定，貯存期長。

(4)鉆孔、錨桿、樹脂藥卷直徑的合理匹配。錨桿支護的目的是控制巷道圍巖變形破壞，使巷道圍巖保持穩定。錨桿錨固力的大小直接關系到其控制圍巖變形的能力。為了使錨桿獲得最大的錨固力，并且能夠順利安裝，煤巷錨桿鉆孔直徑應為28mm。

2 錨桿支護作用的原理

隨著錨桿支護工程不斷的推廣使用，對各種錨桿支護理論不斷的發展和完善中，總結出如下三個主要作用。

2.1 懸吊作用

錨桿支護的懸吊作用，明顯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步穩固的巖層上，由錨桿承擔軟巖或危巖的重量，以達到井巷穩定的目的。這一理論提出的較早，有一定的實用價值。但它也是存在一些缺點的，如表現為沒有考慮圍巖的自承能力，而且將被錨固體與原巖體分開。錨桿懸吊適用于錨固到頂板堅硬穩定巖層。

2.2 組合梁作用

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的薄層狀巖層中，錨桿將薄層巖石錨固成一個巖石橋梁，提高頂板的承載能力。錨桿的錨固力及桿體強度和巖層的性質是決定組合梁穩定性的重要因素。

2.3 減小跨度作用

巷道頂板上打上錨桿，相當于在該處打上點柱，因此，就好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。這就是錨桿的減跨作用，起源于錨桿的懸吊作用，也是不能提供用于錨桿支護參數設計的方法。

2.4 擠壓加固作用

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，在圍巖周圍一定厚度的范圍內形成一個既要能維持自身穩定，又能阻止其上部圍巖松動和變形的加固拱，從而保持巷道的穩定性。

總而言之，使用錨桿支護，可發揮其加固拱作用和懸吊作用，使復合頂板內的各煤巖體與錨桿緊固成一個所謂的“組合梁”，從而提高頂板巖層的抗彎強度，減少各巖層層面滑移、離層和冒落的機率，從而保證巷道的穩定性。適應了國家天然林保護工程實施以來所導致的木材無法采購的外部環境，使其代替了不環保的木支護。

3 錨桿支護施工的安全注意事項

(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，撬掉活矸，按規定架設臨時支護，嚴禁空頂作業。鉆眼時應按事先確定的眼位標志處鉆進。鉆完后應將眼內的巖粉和積水吹干凈。(4)錨桿眼應做到當班打的眼當班錨。錨桿外露長度要符合作業規程的規定，一根錨桿上不允許上兩個托板或螺帽。(5)錨桿眼必須按照規定角度打眼，不得打穿皮眼或沿順層面、裂縫打眼。(6)使用樹脂錨桿時應用防護手套，未固化的樹脂藥包和固化劑具有毒性和腐蝕性，應避免與皮膚接觸。破損的藥包應及時處理，嚴禁樹脂藥包接觸明火。(7)錨桿安裝時的預應力必須符合作業規程的規定，否則將可能導致重大事故的發生。如1990年10月1日，某礦西三采區12304副巷掘進工作面發生了一起大面積冒頂重大事故。冒頂區24根水泥錨桿中脫落17根，當場死亡6人。事故原因是該處在推廣錨桿支護的初期，對錨桿支護的原理認識不清，作業人員沒能按要求操作，安裝錨桿時，幾乎所有螺帽都沒有擰緊，造成大面積冒頂，嚴重地威脅了礦井的安全生產。

4 結語

總之，錨桿無論在煤礦巷道支護中發揮著重要的作用，不僅能夠降低礦井的生產成本，而且還能提高礦井的經濟效益。隨著科技的發展，錨桿支護技術會在煤礦中最擁有發展潛力的支護技術，它所創造出的高產高效從而推動了煤礦企業的經濟效益和社會效益。

參考文獻

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