煤礦快速掘進技術中錨桿支護研究

葉敬明

【摘 要】對于煤巷掘進工作，快速掘進技術中錨桿支護的研究工作具有重要意義。而煤礦快速掘進技術中錨桿支護的研究往往會受到多方因素的影響，如煤礦礦區地質條件、錨桿施工工程質量、錨桿支護設計方法、支護工作人員技術等。要實現對掘進技術的改進，必須采取相應的策略，如科學設計錨桿支護方法、加強施工工程質量管理、重視錨桿支護人員培訓、運用組合式錨桿支護體系等。

【關鍵詞】煤礦;快速掘進技術;錨桿支護

【中圖分類號】TD353.6 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）02-0117-02

0 引言

煤礦支護改革工作的主要方向之一就是錨桿支護技術，同時也是綜合機械化采煤技術應用到煤礦工作后的一項新的推廣技術。在掘進煤礦巷道的過程中，提升巷道支護效果及快速掘進的關鍵技術就是快速支護施工工藝。錨桿支護技術針對采準巷道支護工作來說屬于一種切實可行的手段，會在很大程度上增強巷道圍巖的強度，促進其可靠性能的全面提高。不僅如此，該技術還有著較多的優勢，如支護成本低、優化作業環境、簡化回采面端頭維護工藝、提高巷道斷面利用率等，可以為相關企業謀取豐厚的經濟效益，值得大力推廣。

1 煤巷錨桿支護快速掘進技術概述

1.1 對設計方法與設計參數加以完善

就傳統的支護設計而言，主要是把如下理論當作參考標準：第一，組合拱理論;第二，懸吊理論;第三，擠壓加固理論。在充分結合這些理論的基礎上，靈活運用計算公式法及工程類比法。但大多數情況下，地質條件往往呈現復雜的狀態，所以錨桿支護人員應當采取各種各樣的手段與計算公式才能得到最精準的參數。為了可以獲得最精準的參數，錨桿支護人員在把地應力當作基礎的同時還應當靈活運用動態設計法，繼而構建出與之相匹配的系統。而“地質力學評估數值模擬初始設計現場監測利用反饋信息修改設計”就是這一方法的主要內容。

現場檢測是極為重要的，二次修改工作就是以檢測所得數據作為依據，設計經過修改才可以投入實踐。錨桿支護的經濟性和合理性通常需要多次修改才得以實現。設計方法最終確定之后，還要結合各種頂板巖性及地質結構的實際情況對設計參數進行優化，以便為快速掘進技術提供參考。

1.2 開發掘錨新機具

通常情況下，相關單位使用的煤巷快速掘進的施工工藝如下：固定皮帶機運煤敲幫問頂、頂錨機打頂眼并安裝、掘進機割橋式膠帶轉載機、幫錨桿機打幫眼并安裝，從而通過一次成巷實現及時的支護。但這一方法的缺點在于掘進工作面的開機率不高，通常不超過30%，支護所需時間久，需要較慢的機掘速度，從而使單進水平難以提升。因此，想要實現對煤巷錨桿支護單進速度的提升，必要的手段就是發展掘錨聯合機組，采取“掘進支護錨桿一體化”的平行作業模式。對于現行的施工工藝來說，快速掘進技術研究工作的阻礙主要存在于兩個方面：一是掘進機的割煤速度慢;二是錨桿機打眼和安裝的速度慢。EBZ160、EBZ180型掘進機是當前主要使用的兩種掘進機型，我礦使用的是EBZ230（三一重工），這些機型功率較小，難以進行快速的割煤。MQT-50型風動錨桿鉆機是當前所使用的打眼機械，其鉆進速度較慢，且容易出現故障。因此，采用功率較大的掘進機，是實現快速掘進技術的基礎條件，比如S200型掘進機就是一個不錯的機型;另外還要對錨桿鉆機的機型進行改進和革新。

1.3 增大安裝預緊力

錨桿組合梁是當前應用的主要方式，其原理如下：安裝預緊力的加大可以顯著地增強頂板內的組合巖梁的強度，從而讓頂板巖梁能夠承受更強的整體彎力。通常情況下，安裝扭矩與安裝預緊力之間存在著現行比例的關系，安裝預緊力可通過安裝扭矩而得到增強，從而使頂板內的組合巖梁的強度得到提升，進而使頂板的整體強度得到增強。

1.4 錨桿聯合支護

針對單一的錨桿支護來說，其在圍巖中比較適用，但是動壓對其的影響也不可忽視，當圍巖處于軟巖層中時，其更容易變形并且極為不穩定，這時就需要采用其他的錨桿進行聯合使用。在穩定性較低的巷道環境中，巷道的圍巖變形量及破壞的范圍較大，僅僅錨桿支護配錨梁網組合支護是不夠的，還要進行縮小錨桿間排距、錨索加固、錨桿長度加長、頂板注漿等手段對支護進行加強。解決了上述的問題后，錨桿支護就可以成為頂板支護最有效的方式，而這種巷道支護錨桿化的實現，也使得巷道的掘進速度能夠得到顯著的提升。

1.5 二次支護

在設計施工的過程中，出于對圍巖承受能力的考慮，將現場檢測所得的數據作為依據，錨桿支護人員采取針對性的手段拓寬錨桿之間的距離，并在此基礎上對密度不高的錨桿進行科學布置，在第一時間對后路做好二次支護作業，隨之再進行迎頭支護平行作業，盡可能促使支護強度和支護密度保持一致的狀態。在具體施工期間，錨桿支護人員還應當對迎頭支護平行作業和二次支護作業產生的距離加以明確。通過運用小孔徑柔性錨桿或錨索進行二次支護，從而妥善處理錨桿支護存在的不足之處，并在此基礎上對深層堅硬巖石做好錨固工作，為增強支護的穩固性提供應有的保障。

2 煤巷錨桿支護快速掘進技術的影響因素

就目前的情況來看，錨桿支護技術在煤礦生產工作中已經被廣泛地應用，且效果顯著。但我國錨桿支護技術事實上并不成熟，仍然存在許多的問題。

2.1 錨桿支護設計方法不科學

錨桿支護設計方法科學性不足，設計單一，目前運用的設計方法也僅有兩種，分別為理論分析法和工程類比法。而這兩種方法存在著較大的缺陷：工程類比法由于設計依據不充足，其科學性較低，設計實踐過程也大多依靠經驗進行。而采用理論分析法進行錨桿支護設計，礦井實際變化的頻率較快，從而造成了理論分析的結果往往與實際情況不相符，存在差距相對較大。運用上述兩種方法設計得出的支護參數往往無法為實踐工作提供有效的依據，難以適應工程實際的施工環境。

2.2 錨桿支護工作人員技術水平有待提高

錨桿支護人員的技術水平與工程項目的整體質量存在著密切的聯系。但是從當前的發展趨勢來看，很多錨桿支護人員不具備較高的綜合能力，還有一些人員根本沒有進行崗前培訓就直接上崗，顯然無法勝任錨桿支護的各項工作。除此之外，在施工期間對施工人員缺乏監督，各種違規操作難及時發現和控制，工程質量存在一定的不穩定性。

3 提升煤巷錨桿支護快速掘進技術水平的對策

（1）對錨桿支護方法進行合理設計。從當前的發展趨勢來看，錨桿支護技術在國外某些國家已經逐漸成熟，水平較高且發展速度很快，我國應積極引進先進的技術，并結合煤礦的實際情況對國外先進技術進行合理應用。如將現場事實測定的地應力數值作為依據，建立動態設計方法，結合初始支護設計、信息反饋、地應力學評估、現場檢測、設計的修正和完善等，實現具有針對性的煤礦區錨桿支護技術，從而實現工程質量的提升，進行科學、可靠的錨桿支護工作。同時，在進行支護設計的過程中，還要積極地運用現代化的設備和技術，為對圍巖結構進行詳細檢測提供便利，準確把握巖石的具體狀況，對礦區存在的物理學特性進行全面的掌握，從而提升錨桿支護設計的科學性。

（2）靈活運用組合式錨桿支護體系。首先，積極使用抗破斷強度的錨桿。從當前的發展趨勢來看，通常應用的螺紋鋼錨桿沒有較大的桿體強度，并不適用于高強度的施工，因此應提升錨桿的整體性能，只有這樣才能從根本上促進錨桿支護強度的全面提升。其次，錨桿支護人員可以采取預應力錨桿和錨索、桁架的組合支護。因為圍巖沒有較強的穩定性，很容易受到地層壓力、軟巖層等方面的干擾，所以有必要使用該支護體系。該支護體系的有效運用，不但可以大大降低巷道出現變形的情況，而且還能起到支護的作用。最后，加大監測工作開展的力度，在第一時間對巷道頂板下沉和離層情況做到熟練掌握，為增強錨桿支護的穩固性提供應有的保障。

（3）對錨桿支護人員培訓工作予以高度重視。眾所周知，設計與施工是有效保障錨桿支護水平的關鍵所在，所以一定要在指定的時間內對錨桿支護人員進行專業性的培訓，只有這樣才能促進他們綜合能力的全面提升。一方面，應當將目光放在錨桿支護人員崗前培訓上，這樣做的目的是為了促使他們可以對相關施工技術做到了如指掌，在實際工作期間可以依據相關要求進行操作;另一方面，應當定期開展專業知識培訓工作，只有這樣才能促使他們全面了解相關知識，降低出錯情況發生的概率，為工程施工水平的提高打下扎實的基礎。

4 結語

從上述分析可知，在煤礦快速掘進技術中，錨桿支護技術的作用是十分重要的，在實際運用過程中也取得了不錯的效果。該技術可通過對巷道圍巖強度的強化實現圍巖穩定性的提升，并且支護的成本低、速度快，作業的環境也能夠得到改善，作業安全性得到保障，也能為煤礦開采工作帶來更高的經濟、社會效益，是未來煤礦快速掘進技術的主要發展方向。

參 考 文 獻

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[責任編輯：鐘聲賢]