采礦工程錨噴支護(hù)質(zhì)量控制探討

馮國良

【摘 要】本文主要圍繞著采礦工程的錨噴支護(hù)問題展開論述了，主要基于采礦工程錨噴支護(hù)的質(zhì)量控制問題展開了分析，提出了一些可以有效提升錨噴支護(hù)質(zhì)量的措施。

【關(guān)鍵詞】采礦工程；錨噴支護(hù)；質(zhì)量控制

對(duì)于采礦工程而言，錨噴支護(hù)質(zhì)量問題一直都存在，由于該問題的存在，導(dǎo)致了錨噴工作存在缺陷，質(zhì)量不高。所以，論述和分析采礦工程錨噴支護(hù)質(zhì)量控制方法很有意義。

一、使用錨桿支護(hù)的作用

隨著錨桿支護(hù)工程實(shí)踐的不斷豐富使用，與不同條件的各種錨桿支護(hù)理論的相繼被提出并逐步得到發(fā)展和完善，歸納起來，主要有以下三個(gè)作用。

1、懸吊作用

錨桿支護(hù)的懸吊作用，突出的表現(xiàn)在直接頂較薄，老頂較堅(jiān)固的情況下，錨桿將下部不穩(wěn)定的巖層懸吊在上步穩(wěn)固的巖層上，由錨桿承擔(dān)軟巖或危巖的重量，以達(dá)到井巷穩(wěn)定的目的。

這一理論提出的較早，有一定的實(shí)用價(jià)值。但是大量的工程實(shí)踐證明，即使巷道上部沒有穩(wěn)固的巖層，錨桿亦能發(fā)揮支護(hù)作用。例如，在全煤巷道中，錨桿就錨固在煤層中也能達(dá)到支護(hù)的目的，說明這一理論有局限性。

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。組合梁理論適用于頂板由多層小厚度連續(xù)性巖層組成的巷道，其原理是在沒有穩(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)。并借助錨桿本身提供一定的抗剪能力，阻止其層間錯(cuò)動(dòng)，是防止分層在壓力作用下發(fā)生整體彎曲變形，呈現(xiàn)出組合狀態(tài)，從而提高頂板的抗彎剛度及強(qiáng)度。

這一觀點(diǎn)有一定的影響，但是工程實(shí)例較少，也沒有進(jìn)一步的依據(jù)資料供設(shè)計(jì)應(yīng)用。例如，巖層沿巷道縱向有裂縫時(shí)梁的連續(xù)性問題和梁的抗彎強(qiáng)度問題。

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，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，這套理論實(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。

二、影響噴錨支護(hù)效果的因素

1、影響錨桿支護(hù)質(zhì)量的內(nèi)在因素

（一）樹脂錨固劑質(zhì)量的影響

樹脂錨固劑主要由樹脂、填料、固化劑、包裝紙組成，是保證錨桿支護(hù)質(zhì)量的重要因素之一。樹脂錨固劑對(duì)支護(hù)質(zhì)量的影響有以下幾方面：

（1）包裝紙的影響。樹脂錨固劑的包裝紙多是醋酸纖維紙，怕潮濕，怕陽光，脆性大，抗水性、韌性、致密性差。由于樹脂錨固劑的這些缺點(diǎn)，使其在運(yùn)輸或操作時(shí)稍不注意，就會(huì)導(dǎo)致錨固質(zhì)量的下降；

（2）填料的影響。錨固劑需加入大量填料，一般為天然石英砂和白云粉。由于填料表面吸附性、吸濕性不一樣，所以填料的品種、顆粒級(jí)配以及摻入量的多少，都會(huì)影響到錨固劑的質(zhì)量；

（3）溫度的影響。通常，溫度越低凝膠時(shí)間越長(zhǎng)，溫度越高凝膠時(shí)間越短。由于井上、井下以及季節(jié)氣溫的變化，將直接影響樹脂錨固劑的質(zhì)量。

（二）錨桿桿體質(zhì)量的影響

錨桿桿體是由圓鋼或螺紋鋼加工而成。影響錨桿體質(zhì)量的因素有兩個(gè)：

（1）錨桿桿體及螺母的材質(zhì)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求或尾部絲扣及螺母絲扣的精度和強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求；

（2）焊接桿體的焊口及左旋錨桿的圈焊口處破壞了桿體原來的韌性，使得桿體受拉時(shí)被損壞，當(dāng)巷道壓力大時(shí)，將會(huì)切斷或拉斷錨桿桿體造成冒頂事故。因此，在焊擋圈時(shí)不得燒壞桿體，同時(shí)除材質(zhì)達(dá)標(biāo)外，尾部絲扣可采用滾壓工藝。

2、影響錨桿支護(hù)質(zhì)量的外在因素

錨桿的施工主要靠人工操作完成，不僅工序多，而且要求也非常嚴(yán)格，無論哪一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)影響錨桿的支護(hù)質(zhì)量。

（一）錨桿眼質(zhì)量的影響

錨桿眼的眼深、角度、孔內(nèi)粉塵或積水、孔徑等都是影響錨桿支護(hù)質(zhì)量的重要因素。

（1）錨桿眼深度的影響。錨桿眼的深度是保證錨桿桿體錨固長(zhǎng)度的重要因素。當(dāng)錨桿眼超過設(shè)計(jì)眼深時(shí)，錨桿桿體插不到眼底，樹脂藥卷不能全部攪拌，降低了錨固力，不利于集中錨固。當(dāng)錨桿眼小于設(shè)計(jì)的眼深時(shí)，錨桿外露過長(zhǎng)，降低了錨桿的預(yù)緊力。所以，在實(shí)際操作中，應(yīng)嚴(yán)格控制鉆孔深度。

（2）錨桿眼角度的影響。錨桿的安設(shè)角度是保證錨桿桿體錨固深度的重要因素。若不嚴(yán)格按要求角度打錨桿眼，將不能保證錨固端錨入規(guī)定層位，不能保證錨桿懸吊作用的發(fā)揮，使錨桿的整體支護(hù)效果降低。

（二）錨桿安裝的影響

錨桿桿體一般采用左旋麻花圓鋼錨桿或左旋無縱筋高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，在裝入錨孔內(nèi)攪拌時(shí)，應(yīng)按順時(shí)針方向攪拌，這樣錨固段密度不斷增大，錨固力也就越來越大。反之，將導(dǎo)致錨固劑向眼外推出，降低了錨固力。同時(shí)，安裝好的錨桿應(yīng)有一定的預(yù)緊力，一般預(yù)緊力矩應(yīng)在14ON·m以上，這樣才能充分發(fā)揮錨桿主動(dòng)及時(shí)支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。所以，安裝錨桿時(shí)應(yīng)待樹脂凝固后，按要求及時(shí)擰緊螺母。

三、我國錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展中出現(xiàn)的問題

1、對(duì)錨桿支護(hù)機(jī)理認(rèn)識(shí)不夠

現(xiàn)在采用的錨桿設(shè)計(jì)方法，如加固拱、組合梁和懸吊等理論都是針對(duì)一般巷道提出的。目前，還沒有專門針對(duì)煤巷的特殊條件，建立起符合煤巷自身特點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法與支護(hù)原理，特別是在軟巖或全煤條件下，沒有成熟的巷道圍巖支護(hù)設(shè)計(jì)要求。因此，現(xiàn)在很多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)制定的，缺乏科學(xué)依據(jù)，導(dǎo)致施工和設(shè)計(jì)中存在一定盲目性。所以，有必要進(jìn)一步深入研究巷道圍巖礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上，結(jié)合煤巷獨(dú)有的特點(diǎn)，不斷探索、創(chuàng)新煤礦錨桿支護(hù)理論。

2、錨固劑與錨桿質(zhì)量低

錨固劑的質(zhì)量指標(biāo)是決定支護(hù)可靠性的關(guān)鍵，錨桿的力學(xué)性能與其結(jié)構(gòu)和材質(zhì)緊密相關(guān)。我國煤礦井下使用的錨桿的延伸率和強(qiáng)度偏低，因此，錨桿支護(hù)既不能適應(yīng)煤巷圍巖的變形，也不能為巷道圍巖提供較大的支護(hù)阻力，導(dǎo)致巷道頂板容易產(chǎn)生離層或錯(cuò)動(dòng)。另外，由于錨桿質(zhì)量低，煤巷每掘進(jìn)一米的需要安裝更多的錨桿，極大的影響巷道的掘進(jìn)進(jìn)尺。

四、提高煤礦錨噴支護(hù)質(zhì)量的措施

通過對(duì)影響錨噴支護(hù)質(zhì)量的因素的分析，提出了解決這些問題的一些措施，為錨噴支護(hù)的改進(jìn)與完善提供借鑒。主要途徑如下：

1、建立一套合理的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法。隨著新奧法、收斂約束法在國際上的流行，美國、澳大利亞等國采用了“地質(zhì)力學(xué)評(píng)估-計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬進(jìn)行初始設(shè)計(jì)-現(xiàn)場(chǎng)施工、監(jiān)測(cè)-信息反饋、修改完善設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)方法。

2、選擇合理的錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)。由于井下地質(zhì)條件復(fù)雜，巖體結(jié)構(gòu)多變，在應(yīng)用錨噴支護(hù)技術(shù)時(shí)必須根據(jù)具體情況分析，因地制宜，制定合理的錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)。開發(fā)推廣適用性強(qiáng)的錨噴聯(lián)合支護(hù)形式，如錨噴網(wǎng)支護(hù)、錨噴網(wǎng)加型鋼聯(lián)合支護(hù)等。

3、進(jìn)一步研究錨噴支護(hù)機(jī)理，完善支護(hù)工藝。研究高強(qiáng)度噴射混凝土及高強(qiáng)度的錨桿、錨索等支護(hù)材料，以解決深部巷道錨噴支護(hù)問題。

五、結(jié)束語

綜上所述，今后在采礦工程錨噴支護(hù)工作中，一定要重視其存在的問題和缺陷，并針對(duì)這些問題展開論述，深入分析其原因，并且探討提出一些可行的對(duì)策來提升其工作水平。

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