掘進(jìn)工作面支護(hù)技術(shù)分析及應(yīng)用研究

張 涵

（潞安化工集團(tuán)漳村煤礦，山西 長(zhǎng)治 046000）

1 支護(hù)技術(shù)簡(jiǎn)介

在煤礦采集過程中，需根據(jù)原巖石的應(yīng)力來判斷巷道的穩(wěn)定性，根據(jù)開采難度的不同，需要的支護(hù)措施也不盡相同。當(dāng)獲得一個(gè)地點(diǎn)的地質(zhì)學(xué)參數(shù)后，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)充分調(diào)研和分析，選擇合適的支護(hù)技術(shù)，防止礦井井道的坍塌，現(xiàn)在在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用最多的就是錨桿支護(hù)。

通過現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，錨桿支護(hù)的材料和構(gòu)件是其主要的因素，構(gòu)成其穩(wěn)定性的先決條件，錨桿桿體的附件、組合結(jié)構(gòu)、及其護(hù)網(wǎng)的都應(yīng)該相互配合，符合力學(xué)特，通常選用圓鋼樹脂作為錨桿桿體。利用錨桿在巖土中的抗拔力來穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，單靠自重來抵抗水平力起不到的作用。錨桿就是利用杠桿原理，從而明顯地改善了承壓拱應(yīng)力狀態(tài)，使圍巖狀態(tài)由單軸、雙軸變?yōu)槿S受壓。這樣在圍巖中形成一個(gè)均勻壓縮的連續(xù)承區(qū)，從而大大提高組合拱的承載能力。

根據(jù)不同的巖層性質(zhì)選擇不同的打孔方式，巖層堅(jiān)硬時(shí)，甚至可以使用鑿巖機(jī)鉆孔。在打孔的過程中，位置選擇非常重要，孔道的直徑與實(shí)際設(shè)計(jì)直徑不能有大的偏差，應(yīng)控制在1 mm，以保障錨桿的頭部桿體要緊密的與巖石結(jié)合在一起，確保其穩(wěn)定性，鉆孔的角度與設(shè)計(jì)角度也不能出現(xiàn)偏差，防止整個(gè)錨桿發(fā)生傾斜，并對(duì)其尾部進(jìn)行螺母固定，通過錨桿固定，確保整個(gè)巖石帶的穩(wěn)定，為煤礦的開采創(chuàng)造安全有力條件。

錨桿的構(gòu)件主要有由桿體、墊板、螺母、錨固劑以及金屬網(wǎng)構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1[1-2]。

2 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 錨桿支護(hù)機(jī)理

圖1 錨桿的結(jié)構(gòu)原理

錨桿支護(hù)的作用主要包括懸吊作用、擠壓加固拱作用以及組合梁結(jié)構(gòu)并進(jìn)行支護(hù)作用。通過錨桿改變圍巖的力學(xué)狀態(tài)，在巷道周圍形成穩(wěn)定的巖石帶，利用錨桿與圍巖共同作用，達(dá)到維護(hù)巷道穩(wěn)定的目的。錨桿支護(hù)用金屬件、木件、聚合物件或其他材料制成桿柱，打入地表巖體或硐室周圍巖體預(yù)先鉆好的孔中，利用其頭部、桿體的特殊構(gòu)造和尾部托板，或依賴于黏結(jié)作用將圍巖與穩(wěn)定巖體結(jié)合在一起而產(chǎn)生懸吊效果、組合梁效果、補(bǔ)強(qiáng)效果，以達(dá)到支護(hù)的目的，如圖2。

圖2 錨桿支護(hù)機(jī)理

2.2 錨桿支護(hù)方案設(shè)計(jì)

1）根據(jù)煤層的地質(zhì)調(diào)節(jié)，制定合理的支護(hù)方案，確定各項(xiàng)錨桿參數(shù)包括長(zhǎng)度、直徑、間距以及角度等。比較常見的有巷頂錨桿布置為錨桿按梅花型排列；中間排錨桿布置在巷頂中心線上，兩邊錨桿距巷頂輪廓線200～300 mm，錨桿間距一般為0.5～1.2 m；錨桿角度為中間排錨桿與水平面角度成90°夾角，兩邊錨桿與水平面成70°夾角。中間排錨桿距磧頭距不大于1.0 m，兩邊錨桿距磧頭距不大于2.0 m；巷幫錨桿布置為錨桿按“丁”字形排列；錨桿間距一般不大于1.2 m。

2）選用不同材質(zhì)、型號(hào)的錨桿，因?yàn)樾枰闹ёo(hù)力度不同，巖質(zhì)等原因，選擇合適的質(zhì)量的錨桿。

3）選擇錨固劑，施工前要進(jìn)行拉力測(cè)試，以保障選擇合理的錨桿固定劑，同時(shí)新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，也可以減少成本，加大保護(hù)力度，使安全性更可以得到保障。

3 錨桿支護(hù)施工工藝

3.1 錨桿支護(hù)過程

在進(jìn)行錨桿支護(hù)時(shí)，要明確任務(wù)流程，確定順序。首先應(yīng)確定分層、分段開挖，隨時(shí)支護(hù)，在完成第一步的工作前，不得進(jìn)行下一層土的開挖。當(dāng)用機(jī)械進(jìn)行開挖時(shí)。在施工過程中要嚴(yán)防塌陷，可以通過對(duì)修整后的邊壁立即噴上一層混凝土，凝固后再進(jìn)行鉆孔；也可以安裝鋼筋網(wǎng)片噴射混凝土面層后，進(jìn)行鉆孔設(shè)置土釘。鉆孔時(shí)要保證上下左右及角度，防止參差不齊。其次也要注意深度，防止孔深不夠。注漿管在使用前應(yīng)檢查有無破裂和堵塞，注漿前要用水引路、潤(rùn)濕輸漿管道；灌漿后要及時(shí)清洗輸漿管道、灌漿設(shè)備。然后再噴射混凝土，初次緊固時(shí)，要等待時(shí)間達(dá)標(biāo)，施工完成后，要再次進(jìn)行緊固，防止錨桿固定不力。最后要做好成品保護(hù)，完成整個(gè)錨桿安裝。具體流程如圖3[3-4]。

3.2 錨桿支護(hù)施工注意事項(xiàng)

首先錨桿支護(hù)必須嚴(yán)格按規(guī)程流程施工。其次鉆孔前打必須敲幫問頂，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。再次將鉆完后應(yīng)將眼內(nèi)的巖粉和積水吹（掏）干凈，必須按照規(guī)定角度打眼。最后整個(gè)過程中必須佩戴防護(hù)手套，避免直接皮膚接觸，同時(shí)及時(shí)處理破損的藥包，嚴(yán)禁接觸明火等。

圖3 錨桿支護(hù)施工流程

4 錨桿支護(hù)安全監(jiān)測(cè)

在完成支護(hù)后，需要對(duì)整個(gè)支護(hù)過程、施工過程進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，主要從材料、設(shè)備、流程、施工、人員培訓(xùn)等幾個(gè)方面進(jìn)行質(zhì)量控制[5-6]。常用的安全監(jiān)測(cè)技術(shù)有：表面位移離層儀、錨桿測(cè)力計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)等，通過判斷錨桿的受力，檢測(cè)頂板壓力以及位移狀態(tài)，判斷有無異常，控制報(bào)警器發(fā)出警報(bào)，預(yù)防事故的發(fā)生。