高強錨桿在深部煤礦巷道支護中的應用

趙紅濤

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.24.053

摘 要：隨著經濟的發展，工業上對煤礦的需求量也越來越大，而且開采煤礦的進度也在逐年加快，造成煤礦開采深度也越來越深，為了保證開采的安全，就需要對深部煤礦巷道實施支護。但隨著深度的加深，傳統的方法和經驗已經不能達到安全標準的要求了。所以，我們就需要在原有支護經驗的基礎之上進行革新，把高強錨桿運用到深部煤礦巷道支護中去，以此來保證深部煤礦巷道的安全。

關鍵詞：高強錨桿 煤礦 巷道支護

中圖分類號：TD353.6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）08（c）-0053-02

煤礦開采行業的危險系數較高，在開采過程中時常會遇到各種各樣的安全問題，這樣煤礦巷道的支護就顯得至關重要，尤其是深部煤礦巷道的支護工作，這直接影響到該煤礦的安全生產性能。煤礦巷道良好的支護不僅能提高煤礦的收益，更重要的是可以給煤礦工作人員提供很好的人身安全。目前，高強錨桿在深部煤礦巷道支護中已經得到廣泛的運用了，高強錨桿的運用大大降低了深部巷道圍巖產生形變的可能性。接下來，該文將從高強錨桿在深部煤礦巷道支護中應用的理論依據和在深部煤礦巷道支護中運用高強錨桿的方法兩方面來探討下高強錨桿在深部煤礦巷道支護中的應用。

1 高強錨桿在深部煤礦巷道支護中應用的物理原理

通過研究可以發現高強錨桿可以在很大程度上促進巷道錨巖支護體的形成，而且還能加深其強度，以此來達到提高錨桿承載力的目的。錨桿的底下托盤與孰養段之間有一個受力區，該受力區為雙錐形。其頂端角度的大小與裂隙層和巖層的摩擦角有關。這樣支護體的承載能力就決定于錨桿支護區的厚度和錨桿的預拉力。錨桿在錨巖支護體所造成的應力隨位置的變化而變化，應力表現最大的位置是在托盤和沿養粘養段的邊緣，應力最小的位置是在椎體的底部。所以就必須使錨桿形成的雙錐體相切，以此來提高錨巖支護體的承載力，而且還需適度地增加錨桿預緊力，以此來達到提高錨巖支護體的承載力的效果。

錨桿與錨固區域內的巖體間由于力的相互作用，可以形成一個穩定的錨固體。將高強錨桿運用到深部煤礦巷道支護中去可以增強錨固體的強度，改變錨固體的力學參數及受力的情況。高強錨桿的應用還可以加固錨固體，防止其變形，而且還能強化錨固區巖體的峰強度以及峰值強度方。懸吊理論中也對錨桿支護的作用機理進行相應的分析，該理論認為錨桿支護順利進行的關鍵就是在錨固區完成錨桿在巖層上的固定。但在錨固過程實施前需要對固定區巖體的性質進行調查研究，保證其符合實施的條件，即固定過程中產生位移較小而且巖體要穩定具備較高的強度等。

支架與圍巖之間是既相互對立、又相互統一的關系。即在沒有任何支護阻擋的情況下，巖體要想實現橫向位移是很困難的，因為支護會對巖體的橫向位移產生很大的抑制作用。因此支架和圍巖所受到的作用力以及在這種作用力下產生的位移都是由各自的力學特性所決定的，但兩者在方向上所產生的位移以及承受的作用力是相同的。這樣二者之間的關系就很明顯了，在通常情況下，圍巖所產生的位移越小，其承受的作用力也就越大。因此，我們可以通過支護加強對圍巖的約束力，以此來阻止支護位移情況的發生。

2 在深部煤礦巷道支護中運用高強錨桿的方法

2.1 高強錨桿支護上的設計

在上千米的煤礦巷道中，我們通常采用錨索支護與錨桿支護相結合的方法，以此來解決高地應力巷道支護難的問題。由于深部煤礦巷道通常都在地下幾千米，所以我們需要實施強力錨桿及高預應力錨桿，以此來加深對深部煤礦巷道的支護作用。在錨桿和錨索聯合作用過程中，會在固巖體周圍會形成很強的預應力，以此來起到支護作用。因此，我們要計算好錨索和錨桿之間的距離，讓每一個錨桿產生的預應力都能得以疊加，這樣最終就會產生群錨的作用，會形成巨大預應力，支護作用自然就會得以加強。另外，在設計錨索和錨桿支護方式之前，首先要先對巷道巖石的硬度和完整度進行探查，看其是否符合此支護方式的條件，如果不符合可以及時調整。除此之外，我們還要考慮錨桿使用年限和地應力使用年限及手動壓的影響，這些都會影響到支護的作用。在煤礦巷道進行支護的時候，我們還要考慮到礦頂層的易碎性，所以一般我們都是采用金屬網來配合錨索和錨桿的支護，以此來加強支護的效果。但如果深部煤礦巷道頂層比較平整的話，直接用錨索和錨桿對頂進行加固就行了。

2.2 高強錨桿在深部煤礦巷道應用過程中施工的步驟

高強錨桿在深部煤礦巷道支護中的應用之前我們要先對材料的質量進行檢測，保證其達到安全標準；接下來就是鉆孔和清孔工作，然后再考察坍孔的情況決定是否實灌漿。之后要對鉆孔進行清理，在清孔以后再將錨桿進行組裝。將組裝好的錨桿，運用到運輸和穿束工作中去，進而對內錨固段進行灌漿工作。另外，還要進行外錨頭鹼的制作，對其實施張拉和鎖定工作，對鉆好的孔洞實施觀測和檢查工作，以保證其達到標準。最后，實施封孔灌漿，將外錨頭進行密封固定，這樣就將高強錨桿運用到深部煤礦巷道中去了，支護作用也得以加強了。

2.3 對高強錨桿材質進行質量檢測

高強錨桿在深部煤礦巷道支護過程中要想起到至關重要的作用，其高強度精軋螺紋鋼筋的性能就必須達到支護作用的標準。所以我們要做好質量檢測工作，對任何一批使用的鋼筋都進行抽查工作，對其材質進行檢測，判斷其性能是否達到標準。如果其彈性模量和延伸率及強度等任何一方面無法達到施工的標準，或者產生銹蝕等問題，這樣的材料都不能運用到支護工程中去，我們要把握好每個環節，從根本上消除安全隱患。另外，在施工的過程中，我們要采用砂輪切割機來截斷高強精軋螺紋鋼筋，不要使用電氣切割方式，否則會對支護的效果產生影響。

3 結語

綜上所述，強錨桿在深部煤礦巷道支護中的應用可以有效地防止巷道圍巖發生變形，而且還可以加強錨固周圍區域巖體的穩定性，同時還可以大大提高巷道在服務期間的安全程度，保證煤礦開采工作人員的人身安全和工作安全。而且高強錨桿技術的應用在很大程度上促進了巷道挖掘的高速度，有效地減少了工作量，切實地提高了企業的經濟效益。因此，以后我們要將高強錨桿運用到深部煤礦巷道的支護中去。

參考文獻

[1] 郗澤松.煤礦巷道支護類型研究[J].內蒙古煤炭經濟，2014（4）：133-134.

[2] 王軍.淺析數值模擬在煤礦巷道支護設計中的應用[J].科技資訊，2013（8）：127-128.

[3] 楊仁樹，馬鑫民，李清，等.煤礦巷道支護方案專家系統及應用研究[J].采礦與安全工程學報，2013（5）：648-652.

[4] 康紅普，王金華，林健.煤礦巷道錨桿支護應用實例分析[J].巖石力學與工程學報，2010（4）：649-664.