煤礦巷道預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)及應(yīng)用

姚鑫

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.24.036

摘 要：近幾年，我國對(duì)煤炭的需求量在不斷增加，但是我國在煤礦開采和生產(chǎn)中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)一些安全事故，造成許多人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，另一方面在煤炭開采上技術(shù)落后也飽受詬病，這些現(xiàn)實(shí)情況讓我們對(duì)煤炭行業(yè)提出更高的要求。在煤炭開采過程中，支護(hù)是保證安全生產(chǎn)的重要措施，但是隨著煤炭開采的深入，受一些地質(zhì)條件影響，對(duì)巷道造成了很大破壞。因此，采取有效的巷道支護(hù)技術(shù)就顯得特別重要，其中預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)在這方面應(yīng)用具有特殊意義，該文就對(duì)煤礦巷道預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)及應(yīng)用展開探討。

關(guān)鍵詞：煤礦 巷道預(yù)應(yīng)力 錨索支護(hù)技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TD353.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）08（c）-0036-02

目前，預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在煤礦巷道加固技術(shù)中是比較先進(jìn)的，它會(huì)對(duì)整個(gè)錨桿起到很好的保護(hù)作用。在錨桿保護(hù)性技術(shù)應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)它會(huì)對(duì)整個(gè)煤礦巷道安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生巨大作用。另外，預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)與其他支護(hù)技術(shù)相比，它的操作技術(shù)比較簡(jiǎn)便，而且還能夠和其他支護(hù)方式相互配合，互相利用彼此優(yōu)勢(shì)。特別是在一些比較復(fù)雜的環(huán)境下，或者對(duì)一些破損巷道的加固，它都能發(fā)揮出作用，特別是它的錨能夠進(jìn)入巖層之中，這能夠增加整個(gè)巷道穩(wěn)定性。

1 什么是預(yù)應(yīng)力錨索

預(yù)應(yīng)力錨索就是由索體、錨具和錨固劑等組成，在具體巷道加固運(yùn)用中，錨固是深度最大的，承載能力也比較強(qiáng)，它在煤礦巷道加固中主要作用是承受比預(yù)計(jì)大的應(yīng)力，因此在許多領(lǐng)域都可以應(yīng)用，比如，鐵路和煤礦上。西方由于工業(yè)化和機(jī)械化進(jìn)程比較早，因此對(duì)錨索支護(hù)加固技術(shù)研究也比較早，經(jīng)過不斷研究和發(fā)展，目前已經(jīng)成為不良地質(zhì)環(huán)境中最實(shí)用的加固技術(shù)。早期錨索支護(hù)技術(shù)，是通過大孔徑注漿，這種方式需要2～7根鋼絞線，這種錨索一般比較大，承載能力也比較強(qiáng)，但是在具體實(shí)施過程中卻要面對(duì)許多問題，因此實(shí)施起來相對(duì)比較復(fù)雜，而且還要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，不能進(jìn)行張拉，經(jīng)過近幾年改進(jìn)目前已經(jīng)先進(jìn)很多了。

2 預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)

2.1 預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)原理

我們?cè)谇拔闹刑岬皆缙阱^索支護(hù)技術(shù)存在的問題，但隨著近幾年科技發(fā)展，預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)也取得了較大進(jìn)步，通過不斷實(shí)踐研究，我們發(fā)現(xiàn)錨索支護(hù)技術(shù)不僅能夠運(yùn)用到不穩(wěn)定巖石上，而且還能夠通過預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)圍巖加固，這就大大提高了圍巖的穩(wěn)定性和連續(xù)性。這是因?yàn)殄^索能夠?qū)㈠^桿形成的預(yù)應(yīng)力和巷道深部的圍巖結(jié)構(gòu)相連接，這就能提高整個(gè)巷道的穩(wěn)定性，能夠增加整個(gè)巷道安全性。其中，在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)的時(shí)候，最重要的環(huán)節(jié)是錨索支護(hù)技術(shù)的參數(shù)，只有在參數(shù)正確的情況下錨索技術(shù)才能發(fā)揮其穩(wěn)定的作用，如果沒有準(zhǔn)確參數(shù)，它就不能起到支護(hù)作用，也就不能形成應(yīng)力場(chǎng)，其穩(wěn)定性作用也就體現(xiàn)不出來。

2.2 錨索支護(hù)作用

在整個(gè)煤礦巷道支護(hù)過程中，錨索支護(hù)作用是整個(gè)礦區(qū)安全保證的關(guān)鍵一環(huán)，我們通過對(duì)錨索支護(hù)作用分析，發(fā)現(xiàn)作用在以下幾個(gè)方面：第一，錨索支護(hù)技術(shù)能夠有效控制錨桿，并且它能夠利用巖層之間變形對(duì)整個(gè)煤礦起到支撐作用，這就有效避免礦區(qū)坍塌和進(jìn)行錨固是對(duì)煤礦巷道的破壞；第二，通過錨桿和變形巖層之間作用力，這就容易減輕煤礦巷道外圍的作用力，更加有力于巷道穩(wěn)定；第三，使用錨索加固最重要的還是它可以支撐一些原本已經(jīng)遭到破壞的巖石，這是因?yàn)殄^索加固技術(shù)可以將作用力轉(zhuǎn)移到錨桿和錨索上，使受到破壞的巖層保持3項(xiàng)受力狀態(tài)，這種錨索支護(hù)方式不僅加固圍巖還能夠防止巖石風(fēng)化，控制巖石進(jìn)一步變形。

3 預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)的具體應(yīng)用

3.1 新型支護(hù)材料

為了保證整個(gè)煤礦在巷道掘進(jìn)上的速度，并且降低成本達(dá)到最大經(jīng)濟(jì)效益，這就需要我們?cè)谶M(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索使用上進(jìn)行一定研究，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，我們要使用正規(guī)循環(huán)施工的新型樹脂錨固預(yù)應(yīng)力錨索。這種錨索的材料主要是單根鋼絞線，新型預(yù)應(yīng)力錨索最大特點(diǎn)在鉆孔直徑上，新型錨索在鉆孔直徑上縮小很多，直徑變小會(huì)帶來許多好處，它使得鉆孔施工速度變快，安裝也變得更加簡(jiǎn)便，大大提高工作效率。另外，新型材料固化速度也會(huì)變快，能夠及時(shí)施加預(yù)應(yīng)力，從而快速地承載預(yù)應(yīng)力，目前鋼絞線也有了新的變化，在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上變?yōu)?×19結(jié)構(gòu)，這就使得整個(gè)鋼絞線直徑增大，同時(shí)錨索延伸率也能得到相應(yīng)提高。

3.2 支護(hù)形式

預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)形式也有許多，主要有以下幾個(gè)方面：第一，預(yù)應(yīng)力錨索和錨桿之間的支護(hù)，這是在煤礦巷道采掘過程中運(yùn)用最廣泛的一種支護(hù)形式，它能夠充分發(fā)揮錨索和錨桿之間各自優(yōu)勢(shì)，不僅能夠起到加固巷道圍巖作用，而且錨索還可以對(duì)巷道頂板進(jìn)行作用，在頂板下錨索和錨桿可以進(jìn)行并排布置，從而大面積作用在煤頂以及整個(gè)的巷道上，取得非常好的支護(hù)效果。第二，采取全錨索支護(hù)，全錨索支護(hù)就是在整個(gè)煤礦巷道頂部和底部以及兩邊都要進(jìn)行錨索加固，這樣能夠充分發(fā)揮錨索的高預(yù)應(yīng)力，一般進(jìn)行全錨索支護(hù)巷道是那些高地應(yīng)力巷道以及比較容易受動(dòng)壓影響的巷道。

3.3 支護(hù)參數(shù)

我們?cè)谇拔囊蔡岬竭^支護(hù)參數(shù)在整個(gè)錨索固定技術(shù)中起到的作用，預(yù)應(yīng)力錨索的支護(hù)參數(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：直徑、長(zhǎng)度、密度和強(qiáng)度。錨索預(yù)應(yīng)力參數(shù)設(shè)計(jì)原則要符合錨索之間，還有錨桿和錨索之間形成的壓力結(jié)構(gòu)，同時(shí)也要注意到錨索的長(zhǎng)度和直徑，長(zhǎng)度和直徑越高，能承受的強(qiáng)度也就會(huì)變高，能夠施加的盈利相對(duì)也就會(huì)變大。另外錨索的長(zhǎng)度也要有嚴(yán)格設(shè)計(jì)要求，要確保在巷道施工過程中固定在巖層中保持巷道穩(wěn)定，也要注意到長(zhǎng)度要和錨索預(yù)應(yīng)力相互匹配，不能胡亂設(shè)計(jì)。在對(duì)錨索直徑設(shè)計(jì)上也要做到與鉆孔直徑相符合，只有相互符合才能保證工程順利展開，將參數(shù)控制在合理范圍內(nèi)。

4 結(jié)語

綜上所述，錨固加固技術(shù)應(yīng)用會(huì)極大解決煤礦巷道在支護(hù)中遇到的許多問題，使得巷道更加堅(jiān)固和在更復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中進(jìn)行工作。但是我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)使用中依然存在著許多問題，比如，參數(shù)不準(zhǔn)確，這就在無形中降低了支護(hù)效果，也很容易造成支護(hù)材料浪費(fèi)現(xiàn)象，因此在煤礦巷道預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)上我們還需要研究的地方還有很多，而且我國與一些發(fā)達(dá)國家相比在技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)上還存在很大欠缺，只有做更多深入研究才能更好發(fā)揮它的作用。以上有不當(dāng)之處，還望相關(guān)的專業(yè)人士批評(píng)指正。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅德東.分析煤礦巷道預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)及應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2016（Z1）：131-133.

[2] 程瞳.煤礦巷道預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)及應(yīng)用方法分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（11）：73.

[3] 楊波濤.深部煤礦巷道預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)的研究和應(yīng)用[J].煤礦現(xiàn)代化，2015（3）：48-50.