支護(hù)理論與現(xiàn)場應(yīng)用

中圖分類號：TD 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-925X(2012)O8-0128-01

摘要：本文以伊泰酸刺溝煤礦為背景，介紹了我國煤礦建設(shè)的施工技術(shù)水平及在建設(shè)過程中的一些問題。并對巷道支護(hù)技術(shù)及支護(hù)材料的使用做了相關(guān)說明。著重論述了我國軟巖巷道支護(hù)技術(shù)及其維護(hù)方法[1][2][3]。

關(guān)健詞：巷道支護(hù)技術(shù) 錨桿支護(hù) 巷道支護(hù)材料 軟巖巷

1、錨桿的作用

錨桿支護(hù)機(jī)理目前提出的觀點(diǎn)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(diǎn)都是以圍巖狀態(tài)和利用錨桿桿體受拉為前提來解釋錨桿支護(hù)的作用機(jī)理。因此，圍巖狀態(tài)及錨桿受拉這兩個(gè)前提的客觀性是判定上述這些理論正確的標(biāo)準(zhǔn)。

1.1錨桿的懸吊作用

在緩傾斜煤層中，錨桿將下部不穩(wěn)定的巖層(直接頂或塊狀結(jié)構(gòu)中不穩(wěn)定的巖塊)懸吊在上部穩(wěn)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(jù)此設(shè)計(jì)錨桿支護(hù)參數(shù)。

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(rèn)為在沒有穩(wěn)固巖層提供懸吊支點(diǎn)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(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)。

1.3錨桿的減跨作用

如果把不穩(wěn)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(diǎn)，安設(shè)了錨桿就相當(dāng)于增加了支點(diǎn)，從而減小了頂板的跨度，使頂板巖層的彎曲應(yīng)力和撓度得到降低，維持了頂板穩(wěn)定。這就是錨桿的減跨作用，它實(shí)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(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)的方法。

2、煤礦建設(shè)過程存在的一些問題

2.1 礦井建設(shè)項(xiàng)目管理存在缺陷

由于一個(gè)礦建企業(yè)可能同時(shí)有多個(gè)項(xiàng)目，項(xiàng)目遠(yuǎn)離公司總部，這種遠(yuǎn)離使得現(xiàn)場安全管理的責(zé)任，或者說能夠有效進(jìn)行安全管理的角色，更多的由項(xiàng)目組織來承擔(dān)。

2.2 礦建工程存在分包，甚至非法轉(zhuǎn)包等行為

同一般工業(yè)與民用建筑工程項(xiàng)目一樣，礦井建設(shè)項(xiàng)目程也存在分包或?qū)I(yè)承包的情況，有的礦建項(xiàng)目被違規(guī)轉(zhuǎn)包分包，造成工程質(zhì)量、進(jìn)度難以保證，尤其安全管理流于形式，無人負(fù)責(zé)，總承包企業(yè)沒有建立和落實(shí)各分包或?qū)I(yè)承包企業(yè)的安全責(zé)任制度，“以包代管”，推卸現(xiàn)場的安全管理責(zé)任，造成安全事故頻發(fā)。

2.3 礦井建設(shè)項(xiàng)目施工作業(yè)的非標(biāo)準(zhǔn)化

礦建工人散布工地從事多個(gè)工位和任務(wù)的工作，現(xiàn)場分布在全國各地，項(xiàng)目施工條件、現(xiàn)場作業(yè)、工作環(huán)境復(fù)雜多變，礦建企業(yè)很難規(guī)范所有項(xiàng)目的工人操作行為，難以落實(shí)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)技術(shù)規(guī)定，這就增加了礦井建設(shè)項(xiàng)目安全生產(chǎn)的難度。

3、巷道支護(hù)技術(shù)及支護(hù)材料

為了保證巷道圍巖的穩(wěn)定，防止出現(xiàn)圍巖垮落或產(chǎn)生過大變形，無法滿足正常的生產(chǎn)和安全要求，巷道掘進(jìn)后一般都要立即進(jìn)行支護(hù)。

3.1 巷道支護(hù)的種類

從目前各類支護(hù)形式及支護(hù)效果上來看，巷道支護(hù)主要可分為三種類型：第一類為被動支護(hù)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(hù)為主，旨在改善巷道圍巖力學(xué)性能的積極支護(hù)形式包括錨噴支護(hù)、錨網(wǎng)支護(hù)等；第三類是以高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿和注漿加固為主的積極主動加固形式，如錨柱支護(hù)等，能明顯改善破裂巖體力學(xué)特性，支護(hù)結(jié)構(gòu)整體性好，承載能力高，支護(hù)效果好。

3.2 巷道支護(hù)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(dāng)比例配合、攪拌而成攪拌物，經(jīng)過一段時(shí)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(hù)材料，具有強(qiáng)度大，可支撐較大地壓，使用時(shí)間長，可多次復(fù)用，安裝容易，耐火性強(qiáng)，必要時(shí)也可制成可縮性結(jié)構(gòu)。

（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(shè)過程中需求而定。

4、我國軟巖巷道支護(hù)技術(shù)及其維護(hù)方法

在松軟巖層中施工巷道，采用常規(guī)的施工方法和支護(hù)形式、支護(hù)結(jié)構(gòu)，往往不能奏效。最主要的是必須根據(jù)巖層性質(zhì)和地壓顯現(xiàn)特點(diǎn)選擇合理的支護(hù)方式、支護(hù)結(jié)構(gòu)，正確選擇巷道位置和斷面形狀，同時(shí)加強(qiáng)巷道底板的管理，采用合理的掘進(jìn)破巖工藝以及對圍巖進(jìn)行量測監(jiān)控等。

4.1軟巖工程支護(hù)的主要形式

（1）整體剛性支護(hù)

（2）剛性支護(hù)加柔體墊層支護(hù)

（3）U型鋼可縮性支架支護(hù)

（4）錨噴支護(hù)

4.2 軟巖巷道的維護(hù)

（1）主動支護(hù)，如錨網(wǎng)噴支護(hù)、錨梁網(wǎng)噴支護(hù)、錨注加固、錨梁網(wǎng)加錨索聯(lián)合支護(hù)。

（2）被動支護(hù)，如木棚支護(hù)、工字鋼棚支護(hù)、U型鋼棚支護(hù)、碹體支護(hù)。

5、結(jié)論

（1）施工方案的選擇要以保證安全為前提，以經(jīng)濟(jì)效益為中心，在充分分析礦山建設(shè)條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身的特點(diǎn)合理選擇施工方案。

（2） 在分析和總結(jié)煤礦軟巖巷道支護(hù)常用支護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出高強(qiáng)度錨桿、錨注支護(hù)及聯(lián)合支護(hù)將成為軟巖巷道支護(hù)新的發(fā)展形式。

參考文獻(xiàn):

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

[2]鄭穎人.地下工程錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)指南[M].北京:中國鐵道出版社，1988．

[3]重慶建筑工程學(xué)院，同濟(jì)大學(xué).巖體力學(xué)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1981．