炮掘錨桿支護(hù)技術(shù)在煤礦企業(yè)中的應(yīng)用

摘 要：本文介紹了炮掘錨桿支護(hù)技術(shù)的原理和特點(diǎn)，并通過(guò)實(shí)踐表明：炮掘錨桿支護(hù)技術(shù)作為一種新型的支護(hù)技術(shù)，可以在煤礦企業(yè)或者其他深井作業(yè)廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：炮掘錨桿支護(hù)技術(shù) 煤礦企業(yè) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（a）-0087-01

隨著現(xiàn)代化的支護(hù)技術(shù)的不斷引進(jìn)，炮掘錨桿支護(hù)技術(shù)以其獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)越性在煤礦巷道支護(hù)中廣泛應(yīng)用。錨桿支護(hù)理論研究進(jìn)一步完善，并由此提出了圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論，因此正確地設(shè)計(jì)和應(yīng)用炮掘錨桿支護(hù)技術(shù)，了解其支護(hù)機(jī)理，并通過(guò)實(shí)踐建立起完善的炮掘錨桿支護(hù)理論，對(duì)煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)具有重要意義。

1 影響錨桿支護(hù)技術(shù)的因素

錨桿支護(hù)技術(shù)具有施工簡(jiǎn)單、耗材少、機(jī)械化程度高等特點(diǎn)，所以是煤巷道支護(hù)的主要方法。理論研究已經(jīng)證實(shí)，煤巷道錨桿支護(hù)主要考慮兩個(gè)方面的因素：一是錨桿的種類的選擇，二是巷道斷面的類型。

1.1 錨桿種類的選擇

（1）錨桿種類的選擇。根據(jù)錨桿的材質(zhì)、直徑、以及錨固劑可以較好的選擇錨桿的類型。（2）錨桿的讓壓比。煤礦巷道錨桿支護(hù)的成功與否都決定于所使用的錨桿具有足夠高的讓壓比。（3）錨桿的預(yù)緊力。預(yù)緊力高的錨桿可以提供足夠的支護(hù)力，以防止煤巷道頂板的變形損壞。（4）錨固劑的選擇。易選用黏度較低的錨固劑，保證錨桿具有長(zhǎng)時(shí)錨固力。

1.2 巷道斷面的類型

（1）網(wǎng)弧拱斷面。網(wǎng)弧拱斷面主要用于煤礦巷道服務(wù)時(shí)間較長(zhǎng)和準(zhǔn)備階段的巷道，這樣巷道的承壓效果較好。（2）梯形斷面。在回采作業(yè)時(shí)，對(duì)于周圍巖層堅(jiān)硬穩(wěn)定的巷道，適于用梯形斷面。（3）斜切圓拱形斷面。當(dāng)煤礦巷道的復(fù)合頂板破碎時(shí)，主要應(yīng)采用抗壓好的斜切圓拱形斷面。

2 炮掘錨桿支護(hù)技術(shù)理論

傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)理論是以一定的假說(shuō)為理論依據(jù)，從巷道的位置以及巖層的強(qiáng)度出發(fā)，研究錨桿支護(hù)的各種機(jī)理，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，合理研究圍巖的受力分布和巖層條件對(duì)錨桿支護(hù)的影響，為煤巷道的錨桿支護(hù)奠定理論依據(jù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。炮掘錨桿支護(hù)技術(shù)是在傳統(tǒng)的支護(hù)技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的一種新型支護(hù)技術(shù)，其理論依據(jù)主要有：懸吊理論、組合梁理論、壓縮拱理論，還有新近國(guó)外研究的最大水平應(yīng)力理論。

2.1 懸吊理論

懸吊理論主要是利用錨桿將煤礦巷道頂板破壞區(qū)的不穩(wěn)定巖層，通過(guò)錨桿將其懸吊在煤礦巷道上部或者兩側(cè)的致密、堅(jiān)硬的巖層中，這樣可以減少破壞趨域的夸大，保持破壞區(qū)域疏松巖層的穩(wěn)定性。煤礦巷道回采作業(yè)時(shí)經(jīng)常遇到破壞嚴(yán)重的巖層，根據(jù)懸吊巖層的重量可以進(jìn)行炮掘錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)，能夠及時(shí)的將破壞巖層夯實(shí)并固定在堅(jiān)硬的巖層中，就能減小煤礦巷道周圍巖層的冒落，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。懸吊理論充分體現(xiàn)了錨桿支護(hù)在煤礦巷道破壞區(qū)域較大時(shí)的支護(hù)作用，懸吊理論的局限性在于在沒(méi)有考慮周圍巖層的自承能力，這與實(shí)際情況有相悖。因此如果煤礦巷道周圍沒(méi)有可以利用的堅(jiān)硬巖層，或者破壞巖層相當(dāng)大時(shí)，就無(wú)法使錨桿固定，不能有效固定周圍巖層。

2.2 組合梁理論

組合梁理論的認(rèn)為：巷道淺部層巖松軟破碎，或者開(kāi)掘巷道后，錨桿將煤礦巷道頂板巖層組合、固定形成巖層致密、堅(jiān)實(shí)的組合梁。這樣周圍巖層的負(fù)荷將集中在組合梁上，其最大形變由所受頂板巖層的重力決定，其繞度迅速減小，從而增加了各個(gè)巖層的相互摩擦，防止巖層間的水平移動(dòng)，避免各巖層出現(xiàn)脫落。如果組合頂板在一定范圍內(nèi)不存在堅(jiān)硬穩(wěn)定巖層時(shí)，就不能利用錨桿的組合作用。隨著煤礦巷道頂板堅(jiān)硬巖層收到破壞，錨桿就不能有效的固定巖層，組合梁也就很難起到支護(hù)的目的，因此組合梁的使用知識(shí)在煤礦巷道周圍從在致密、堅(jiān)硬的巖層時(shí)，才能起到錨桿支護(hù)的作用。

2.3 壓縮拱理論

壓縮拱理論主要研究的是：對(duì)于煤礦巷道，有縱橫交錯(cuò)的弱面所切割的塊狀或破裂狀圍巖時(shí)，如果及時(shí)用錨桿加固，就能提高巖體結(jié)構(gòu)面的抗壓強(qiáng)度，同時(shí)在圍巖周邊一定厚度的范圍內(nèi)形成一個(gè)不僅能維持自身穩(wěn)定，而且能防止其上部圍巖松動(dòng)和變形的加固拱，從而保持煤礦巷道的安全穩(wěn)定。于此，加固拱可以承受上部破壞巖層在垂直方向的壓力和沿拱徑向和切向的壓力，所以壓縮拱處于三向受力狀態(tài)，所以提高了周圍的巖層的抗壓強(qiáng)度，其穩(wěn)定性也相應(yīng)增大。

2.4 最大水平應(yīng)力理論

最大水平應(yīng)力理論由澳大利亞學(xué)者蓋爾提出，理論認(rèn)為礦井巖層受力主要取決于水平方向和垂直方向，其水平應(yīng)力一般比垂直應(yīng)力大，而水平應(yīng)力受方向的影響很大，最大水平應(yīng)力是最小水平應(yīng)力的1.5-2.5倍。該理論表述了巷道周圍巖層水平應(yīng)力對(duì)煤礦巷道頂板穩(wěn)定性的影響。巷道頂與巷道底板的穩(wěn)定性主要受水平應(yīng)力的影響，且有三個(gè)特點(diǎn)：（1）頂板與最大水平應(yīng)力相互平行的巷道，其所受圍巖影響最小，頂板抗壓性最好。（2）頂板與最大水平應(yīng)力呈銳角的巷道，頂板易損壞，偏離巷道中心面，抗壓性差。（3）頂板與最大水平應(yīng)力相互垂直的巷道，頂板抗壓性最差。

3 炮掘錨桿支護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)

炮掘錨桿支護(hù)具有顯著特點(diǎn)。其一，支護(hù)理論簡(jiǎn)單，計(jì)算方便。如果煤礦巷道頂板暴露后能夠及時(shí)安設(shè)錨桿加以支護(hù)，這樣對(duì)巷道頂板周圍的巖層就可以起到很好的加固作用，有效的增加其承載負(fù)荷。其二，炮掘錨桿支護(hù)技術(shù)設(shè)備完善，支護(hù)費(fèi)用低，在煤礦企業(yè)已普遍的到應(yīng)用，具有機(jī)械化和連續(xù)化的特點(diǎn)。這樣一來(lái)，提高了煤礦巷道的安全性和生產(chǎn)效率。其三，炮掘錨桿支護(hù)的材料種類齊全，降低了許多煤礦企業(yè)鋼材的消耗量，與此同時(shí)，支護(hù)巷道穩(wěn)定性好，支架布置合理，改善煤礦工人的作業(yè)環(huán)境以及減輕工人的勞動(dòng)負(fù)荷。因此炮掘錨桿支護(hù)對(duì)于煤礦巷道具有高效、安全的支護(hù)作用，這樣可以保證煤礦企業(yè)高效進(jìn)行生產(chǎn)。保證保兩道和開(kāi)切眼的暢通，以便能夠保持采煤作業(yè)高效的推進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著新型錨桿支護(hù)技術(shù)的不斷應(yīng)用到煤礦企業(yè)，傳統(tǒng)的支護(hù)技術(shù)將逐漸趨于淘汰。炮掘錨桿支護(hù)技術(shù)是一種既安全又經(jīng)濟(jì)的煤礦巷道支護(hù)方式，將會(huì)進(jìn)一步運(yùn)用于煤礦機(jī)械設(shè)備中并被廣泛應(yīng)用。因此加快錨桿理論、設(shè)計(jì)方法的研究。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，深入開(kāi)展炮掘錨桿支護(hù)技術(shù)的機(jī)理和設(shè)計(jì)方法的研究，并且逐步形成一套科學(xué)的錨桿支護(hù)理論，這對(duì)于我國(guó)的煤礦企業(yè)和采礦企業(yè)具有重大的意義。

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