超前錨桿支護在煤礦井下掘進中的應用探析

閆子龍，武利民，管永昌

（廊坊景隆重工機械有限公司，河北 廊坊 065300）

煤礦資源的分布環境較為特殊，其在生產作業中常常會遇到破碎巖體的問題，如果缺乏相應的支護體系設計，可能會導致煤礦井下巷道掘進中面臨很多的安全風險，甚至在一些條件下會造成巨大的生產事故。因此，由于煤礦井下掘進中的特殊條件，超前錨桿支護技術的應用非常重要，為發揮這一支護技術的優勢，煤礦作業人員需加強超前錨桿支護技術流程和要點的掌握，保障規范化支護作業的開展，消除井下掘進作業中的巖體失穩等風險。

1 超前錨桿支護的施工工藝和技術要點

1.1 施工工藝

超前錨桿支護是一種特殊的施工工藝，為獲得最理想的支護施工效果，首先，應該從前期的施工準備出發，根據超前錨桿支護的施工要求，做好施工圖紙的審核，并根據施工工藝的應用要求，選擇和配備相應的機械設備，選派專人進行責任細分，對所使用的錨桿開展性能檢測，做好錨桿的除銹和調直。其次，根據超前錨桿支護施工的具體要求，做好鉆孔布置，保證每個孔位的準確性，避免孔位偏差。根據施工要求開展規范化的鉆孔作業，在利用專業鉆孔工具開展鉆孔作業的過程中，需根據現場的具體情況對鉆孔速度、方向加以動態調整，將鉆孔角度控制在合理的范圍內，嚴禁鉆孔作業中出現超挖、欠挖的問題。注漿作業作為超前錨桿支護作業中的關鍵流程，為達到最理想的施工效果，要保障砂漿配合比設計的科學性，根據設計標準做好砂漿配比設計，只有當鉆孔潤濕后，方可開展注漿作業，使得漿液可以與巖體之間形成良好的黏合。在鉆孔內拆入錨桿，做好封口處理。

1.2 技術要點

超前錨桿支護技術在煤礦井下掘進作業中的技術優勢非常突出，但在這一支護技術應用中，需要注意的技術要點非常多：（1）填充砂漿的配合比要嚴格遵循設計標準，以通過配合比優化來保障砂漿的性能，所配備的砂漿需盡可能在短時間內用完，否則，會影響砂漿的密封性。（2）注漿作業最好保持連續性，且盡量一次完成，一旦兩次注漿時間超出了30min，作業人員需對砂漿的塌陷程度進行檢測，如果塌陷程度下降過快，后續作業將難以繼續開展。（3）在鉆孔內插入了錨桿后，嚴禁隨意敲擊，敲擊作業應根據插入時的垂直方向來進行，并在敲擊的過程中做好角度的觀測。（4）適當增加錨桿的孔徑，使得在支護作業開展中，錨桿具有足夠的承載力，可以承受圍巖變形壓力，在錨桿端部使用墊片，在鉆孔周邊形成密封圈，使得圍巖的穩定性得以增強。

2 一般情況下的井下掘進錨桿支護

在煤礦掘進作業中，常規的錨桿支護作業為主動支護，這一支護技術的使用，起到了組合梁、降低跨度的作用。井下挖掘作業開展中，頂錨桿的構建對幫錨桿實現了降低跨度、擠壓加固。與常規的棚式支護相比，錨桿支護在支護方面的技術優勢是非常突出的，整體的操作較為便捷，支護強度大。

2.1 打眼的次序與要求

在打眼作業中，需注意打眼次序的安排，并遵循嚴格的打眼施工要求。在煤礦掘進作業中，頂板與兩幫的錨桿支護遵循先支板后支幫的順序，而頂錨桿則遵循的是中間到兩邊的順序，幫錨桿遵循先上后下。打眼作業開展中，要嚴格按照以下的技術流程來開展：（1）最好將錨桿與工作面迎頭排在一起，沿著迎頭依次排序，做好次序之間的距離控制；（2）頂錨桿打眼作業中，盡量將換釬次數保持在1 次以內，做好作業次序的合理規劃，提高作業效率；（3）正式的打眼作業開始之前，保障孔位定位的精度，對錨桿角度進行科學控制，錨桿排間距應符合設計標準，錨桿孔深度應適度，避免過大或者過小所造成的問題；（4）幫錨桿孔內可能會存在一些煤巖粉，施工作業開展中要做好沖、吹、掏處理。

2.2 錨桿的安裝

錨桿安裝作業應嚴格根據施工標準來開展，保障安裝的規范化，在向孔內輸送樹脂藥卷的同時，需通過人工作業，及時傳送錨桿，利用錨桿機來開展旋轉作業，同步上推，在將錨桿運送到了設計的眼底后，維持持續的攪拌作業，只有將樹脂錨固劑達到了凝固標準后，通過人工操作來加固錨桿螺母。如果使用的是樹脂藥卷，在安裝作業時，應首先開展比較快速的安裝作業，從快到慢開展安裝作業。錨桿安裝中同樣需要注意以下幾個要點：在錨桿螺母與托板的安裝中，使用減摩墊圈；螺母擰緊的同時，借助專有設備來完成，最好通過反復多次的固定處理，使螺母的扭矩達到標準；在鋼帶和金屬網外表，設置托板，及時清理錨桿托板及其周邊的雜物清理；嚴禁錨桿扭矩符合要求后隨意擰螺母的情況。

3 超前錨桿支護的實際應用

3.1 無炭柱和斷層中的使用

煤礦開采作業進行的過程中，斷層和無炭柱結構較為常見，根據這一結構特點，經由成因分析，發現這一結構在很大程度上是由地殼運動所引起的，一旦地殼運動的張壓力超出了自身強度對巖石的影響，就會對區域內巖石的穩定性和安全性造成威脅。通常情況下，在煤礦開采作業中，斷層面周邊多以零碎巖石為主，對于無炭柱而言，因為水會對巖層造成嚴重的侵蝕，也就使得上覆巖層更具多樣化，呈現出很多的桶狀柱體，這些柱體的分布非常混亂。井下挖掘作業開展中，斷層和無炭柱的形成在很大程度上是由于煤巖體受到了巨大的破壞，相比而言，無炭柱的結構穩定性非常差，掘進作業中頂板一般無法及時托住，漏頂問題非常突出。因為煤礦掘進作業中無炭柱和斷層的這一特性，使得在開采作業中要利用超前錨桿支護技術來進行支護，在煤巖體中通過錨桿架設，來改善原先比較零散的結構，起到擠壓支護的效果。

3.2 穿層中的使用

煤礦井下掘進作業進行的同時，為滿足輸送的需求，一般會通過穿層巷道的建設，使得各個煤層之間有效連接起來。穿層作業中，各個煤層之間存在著巖石軟硬度的區別，正是由于這些區別，使得人們會選用爆破施工的方式，當施工到達了軟層以后，因為存在振動作用力，可能會加大漏頂問題的出現概率，如果在施工作業中沒有提前進行加固托頂設計，隨著掘進作業的進行，巷道頂板的穩定性不足會增大掘進作業風險，甚至在一些極端的條件下會引起安全事故。為克服這一問題，穿層作業中可以選用超前錨桿支護的方式，對現場的松軟層位進行加固設計。

3.3 煤巷挖掘中的使用

煤礦開采作業中，為實現對煤炭資源的合理有效利用，充分回收和利用煤層，在工作面作業中，如果針對的是相同煤層工作面的設計，其煤柱將會大大減小，在不同煤層研發下，因為煤層之間的巷道呈現出相互交錯的特征，因此，選用上下巷道的設計方式最合理，通過這種特殊的設計，才可以從根本上保障煤層回收和利用的效果。雖然上下巷道設計提高了煤層回收率，但巷道的正常挖掘作業可能會受到一定的干擾，相同與不同層位上的回采作業中，對煤柱所產生的不利影響非常大，煤層損壞非常嚴重，可能伴隨著較大空隙的出現。掘進作業中，頂板的碎片化特征使得在掘進作業中往往會忽略支護設計，增大了后續開采的難度，因此，在煤礦挖掘作業中，針對這一現象需進行漏頂事故的預防，采用超前錨桿支護的方法，通過這一支護體系設計，將前方部分受力破碎的地方充分整合起來，加固層位，使得頂板具有更好的整體性。超前錨桿支護作業進行中，相關人員要嚴格按照支護施工的特定要求和標準，開展規范化的施工作業，通過實現的錨桿設置，提高頂板的整體性。

4 結語

現階段的煤礦開采作業中，超前錨桿支護方法有著廣泛的應用，尤其是在井下掘進作業中，通過科學的超前錨桿支護，可以預防掘進作業中的各種安全風險，提高掘進的安全性，保障煤礦開采作業的順利進行。