支護理論與現場應用

中圖分類號：TD 文獻標識碼：A 文章編號：1008-925X(2012)06-0098-01

摘要：本文以伊泰酸刺溝煤礦為背景，介紹了我國煤礦建設的施工技術水平及在建設過程中的一些問題。并對巷道支護技術及支護材料的使用做了相關說明。著重論述了我國軟巖巷道支護技術及其維護方法。

關健詞：巷道支護技術；錨桿支護；巷道支護材料；軟巖巷道

1.錨桿的作用

錨桿支護機理目前提出的觀點很多，有懸吊作用、組合梁(拱)作用、加固(提高C，φ值)作用等。這幾種觀點都是以圍巖狀態和利用錨桿桿體受拉為前提來解釋錨桿支護的作用機理。因此，圍巖狀態及錨桿受拉這兩個前提的客觀性是判定上述這些理論正確的標準。

1.1錨桿的懸吊作用

在緩傾斜煤層中，錨桿將下部不穩定的巖層(直接頂或塊狀結構中不穩定的巖塊)懸吊在上部穩固的巖層上，阻上巖層或巖塊的垮落。錨桿所受的拉力來自被懸吊的巖層重量，并據此設計錨桿支護參數。

這一理論提出的較早，滿足其前提條件時，有一定的實用價值。但是大量的工程實踐證明，即使巷道上部沒有穩固的巖層，錨桿亦能發揮支護作用。例如，在全煤巷道中，錨桿就錨固在煤層中也能達到支護的目的，說明這一理論有局限性。

1.2 錨桿的組合梁作用

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。它認為在沒有穩固巖層提供懸吊支點的薄層狀巖層中，可利用錨桿的拉力將層狀地層組合起來， 形成組合梁結構進行支護。

組合梁作用的本質在于通過錨桿的預拉應力將原視為疊合梁(板)的巖層擠緊，增大巖層間的摩擦力。同時，錨桿本身也提供一定的抗剪能力，阻止其層間錯動。錨桿把數層薄的巖層組合成類似鉚釘加固的組合梁，這時被錨固巖層便可看成組合梁，全部錨固層能共同變形，頂板巖層抗彎剛度大大提高。決定紐合粱穩定性的主要因素是錨桿的預拉應力、桿體強度和巖層性質。

1.3錨桿的減跨作用

如果把不穩定的頂板巖層看成是支撐在兩幫的疊合梁(板)，由于可視懸吊在老頂上的錨桿為支點，安設了錨桿就相當于增加了支點，從而減小了頂板的跨度，使頂板巖層的彎曲應力和撓度得到降低，維持了頂板穩定。這就是錨桿的減跨作用，它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.煤礦建設過程存在的一些問題

2.1 礦井建設項目管理存在缺陷

由于一個礦建企業可能同時有多個項目，項目遠離公司總部，這種遠離使得現場安全管理的責任，或者說能夠有效進行安全管理的角色，更多的由項目組織來承擔。受項目的臨時性、不穩定性因素影響，企業的安全管理制度和措施往往難以在項目得到充分的落實。同時，礦井建設項目安全管理涉及施工單位、建設單位、監理單位、監察單位等多家參與主體，容易造成安全責任缺失或者不明確。

2.2 礦建工程存在分包，甚至非法轉包等行為

同一般工業與民用建筑工程項目一樣，礦井建設項目程也存在分包或專業承包的情況，有的礦建項目被違規轉包分包，造成工程質量、進度難以保證，尤其安全管理流于形式，無人負責，總承包企業沒有建立和落實各分包或專業承包企業的安全責任制度，“以包代管”，推卸現場的安全管理責任，造成安全事故頻發。

2.3 礦井建設項目施工作業的非標準化

礦建工人散布工地從事多個工位和任務的工作，現場分布在全國各地，項目施工條件、現場作業、工作環境復雜多變，礦建企業很難規范所有項目的工人操作行為，難以落實標準作業技術規定，這就增加了礦井建設項目安全生產的難度。

3.巷道支護技術及支護材料

為了保證巷道圍巖的穩定，防止出現圍巖垮落或產生過大變形，無法滿足正常的生產和安全要求，巷道掘進后一般都要立即進行支護。

3.1 巷道支護的種類

從目前各類支護形式及支護效果上來看，巷道支護主要可分為三種類型：第一類為被動支護形式，包括木棚支架、鋼筋混凝土支架、金屬型鋼支架、料石碹、混凝土及鋼筋混凝土碹等；第二類是以各類普通錨桿支護為主，旨在改善巷道圍巖力學性能的積極支護形式包括錨噴支護、錨網支護等；第三類是以高強預應力錨桿和注漿加固為主的積極主動加固形式，如錨柱支護等，能明顯改善破裂巖體力學特性，支護結構整體性好，承載能力高，支護效果好。

3.2 巷道支護材料

（1）水泥，水泥種類很多，按其用途和性能可分為通用水泥、專用水泥和特性水泥三大類。通用水泥為土木工程一般用途的水泥，如硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥等五大水泥。專用水泥指有專門用途的水泥，如油井水泥、砌筑水泥等。而特性水泥則是某種性能比較突出的一類水泥，如抗硫酸鹽硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥、膨脹硫鋁酸鹽水泥等。

（2）混凝土，普通混凝土是由水泥、砂、石和水按適當比例配合、攪拌而成攪拌物，經過一段時間硬化而成的人造石料，為改善混凝土的某些性能，還常加入適量的外加劑和摻合料。

（3）鋼材，鋼材作為支護材料，具有強度大，可支撐較大地壓，使用時間長，可多次復用，安裝容易，耐火性強，必要時也可制成可縮性結構。

（4）其他材料，其中包括木材、石材、石膏、石灰、水玻璃。這些材料的使用都是基于礦井建設過程中需求而定。

4.結論

（1）施工方案的選擇要以保證安全為前提，以經濟效益為中心，在充分分析礦山建設條件的基礎上，結合自身的特點合理選擇施工方案。

（2） 在分析和總結煤礦軟巖巷道支護常用支護技術的基礎上，提出高強度錨桿、錨注支護及聯合支護將成為軟巖巷道支護新的發展形式。

參考文獻:

[1] 劉玉泉， 韓寶東， 韓德軍. 錨桿支護理論淺析[A] ．TD353. 6.

[2] 鄭穎人．地下工程錨噴支護設計指南[M] ．北京:中國鐵道出版社， 1988．