張道文

摘要：隨著煤礦開采深度的不斷增加，深部礦山存在越來越突出的壓力問題，嚴(yán)重影響了巷道布置及支護(hù)。而在煤礦的礦建工程中，錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，其不僅能夠使巖石的受力狀態(tài)得到改善，并且大幅度地提高了支護(hù)效果。文章介紹了錨桿支護(hù)技術(shù)與其作用原理，并分析了錨桿支護(hù)技術(shù)在煤礦沿空掘巷中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：錨桿錨索梯次支護(hù)技術(shù)；沿空掘巷；煤礦開采；深部礦山；巷道支護(hù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD353 文章編號(hào)：1009-2374（2015）27-0168-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.086

1 錨桿支護(hù)技術(shù)概述

錨桿支護(hù)技術(shù)能夠加固圍巖，為煤礦巷道圍巖的穩(wěn)定性與完整性提供可靠的保證，同時(shí)還能夠有效控制圍巖中出現(xiàn)的位移、變形以及裂隙等問題，具有施工方便、效率高、成本低以及效果好的優(yōu)勢(shì)，在煤礦礦建工程中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。

傳統(tǒng)架棚式支架等支護(hù)技術(shù)是錨桿支護(hù)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，目前，傳統(tǒng)技術(shù)基本被錨桿支護(hù)技術(shù)所代替。其支持作用主要是借助組合連以及擠壓加固拱等來實(shí)現(xiàn)。通常來講，端頭錨固為樹脂錨桿使用的類型，通過樹脂將其端頭與孔壁巖石粘貼在一起，并同時(shí)使用固化劑與加速劑，在凝膠達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)再進(jìn)行進(jìn)一步的加固，最后添加墊板于另一端的螺帽上，使螺帽被擰緊。通常圍巖的壓力會(huì)由于錨桿矛頭以及墊板等作用而被分解為三個(gè)方向的應(yīng)力，其中產(chǎn)生的壓力會(huì)大幅度改變圍巖的受力狀態(tài)，進(jìn)而使其移動(dòng)得到控制，為其穩(wěn)定性與支撐性提供了可靠的保障。

2 錨桿支護(hù)的作用原理

錨桿支護(hù)具有懸吊、組合梁、擠壓加固等多方面作用。其主要通過在煤礦巷道圍巖處打孔，然后在孔內(nèi)安裝錨桿以實(shí)現(xiàn)加固圍巖的目的，使圍巖保持穩(wěn)定。關(guān)于錨桿支護(hù)作用原理，具體介紹如下：

2.1 錨桿支護(hù)的懸吊與組合梁作用原理

在煤礦的挖掘過程中，上部巖層與下部巖層的穩(wěn)定性通常不一致，上部巖層的穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于下部巖層。然而錨桿技術(shù)的應(yīng)用可以有效解決這問題，在較為穩(wěn)定的上部巖層的基礎(chǔ)上，利用錨桿使下部巖層得以穩(wěn)定。在這一過程中，下部巖層的重力為錨桿的壓力。礦井的巷道可以簡化為疊合梁。部分巖層會(huì)由于較高的承載力而導(dǎo)致彎曲或者斷裂，而每一層梁的受力情況具有一定的復(fù)雜性，同時(shí)受到的壓力較大，強(qiáng)度明顯無法達(dá)到要求。然而，錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用可以在其中安裝錨桿，使其形成了一定的摩擦力，多個(gè)薄巖層經(jīng)過長時(shí)間的磨合，進(jìn)而結(jié)合形成了一個(gè)較厚的巖層，此外由錨桿形成的組合梁承受的能力也相對(duì)較大，如此就使得梁的整體強(qiáng)度能夠滿足相關(guān)受力要求。

2.2 錨桿支護(hù)的組合加固拱作用原理

通常礦井巷道中的破碎巖石會(huì)從徑向、軸向以及周向等三個(gè)方向向拱形部位施加壓力，針對(duì)這種情況進(jìn)行錨桿的安裝，能夠?qū)⒈∪醯膸r層進(jìn)行連接，進(jìn)而可以形成一個(gè)拱形的壓縮帶，提高穩(wěn)定性。

2.3 錨桿支護(hù)減跨作用以及圍巖補(bǔ)加強(qiáng)作用原理

在巷道的壓力拱跨中，必須安裝錨桿使一個(gè)壓力拱劃分為兩個(gè)，將壓力拱的跨度降低了1/2，其高度也隨之降低，若壓力拱中安設(shè)了兩個(gè)錨桿，那么會(huì)使一個(gè)壓力拱劃分為三個(gè)小拱，降低了1/3的壓力拱的跨度，高度也隨之降低。為了加強(qiáng)圍巖的自身強(qiáng)度，提高其穩(wěn)定性，可以在巷道內(nèi)部安裝錨桿，那么巷道周邊巖石的受力情況會(huì)由二向轉(zhuǎn)變?yōu)槿颉４送?，為避免巷道周邊圍巖發(fā)生嚴(yán)重的變形與破壞，可以進(jìn)行錨桿的安裝，提高其抗剪切強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)。

3 錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 對(duì)巷道進(jìn)行修復(fù)

當(dāng)巷道利用整體混凝土支架做支護(hù)時(shí)，特別是在支護(hù)采動(dòng)影響的區(qū)域內(nèi)，支架容易產(chǎn)生裂縫。而為實(shí)現(xiàn)對(duì)損壞的整體混凝土支架的維修，錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用起到了較大的作用，例如巷道內(nèi)產(chǎn)生浮石，通過對(duì)破壞部分的鉆孔，同時(shí)對(duì)鋼筋混凝土錨桿進(jìn)行安裝，并附帶鋼槽以及其他型鋼做的錨梁。在事故發(fā)生的過程中，通常會(huì)由于巷道頂板巖石冒落而形成自然平衡拱，此時(shí)利用錨桿對(duì)巷道頂板進(jìn)行支護(hù)，處于錨桿保護(hù)狀態(tài)下能夠?qū)γ奥鋷r石進(jìn)行有效清除，并且在地板巖石被清理完畢之后，再通過錨桿對(duì)下部巷道進(jìn)行加固。

3.2 防止巷道底臌

關(guān)于巷道底臌的防止錨桿是一個(gè)十分有效的手段。通常情況下，錨梁橫交于巷道，用錨桿將其向巷道地板拉攏，可以借助金屬錨桿，也能夠利用鋼筋混凝土錨桿，例如注漿錨桿（錨索）等。后者一般需要借助風(fēng)鉆打孔，然后將特制的注漿錨桿或錨索通過樹脂藥卷打注在孔內(nèi)，最后通過錨桿（錨索）的中心孔將攪拌均勻的混凝土通過注漿泵注入錨桿（錨索）內(nèi)，待凝固后促使底板形成組合結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)證明，此種方法能夠減緩約30%～60%的巷道底臌程度。

3.3 對(duì)水平間煤柱進(jìn)行加固

在急傾斜厚煤層的開采過程中，必須對(duì)水平間工作面邊緣的煤柱加以支護(hù)，而錨桿支護(hù)技術(shù)具有成本低的特點(diǎn)，其應(yīng)用經(jīng)濟(jì)合理，使用較為廣泛。在錨桿支架使用之前，應(yīng)考察煤層厚度并據(jù)此借助單排或雙排的桁架式支架對(duì)水平間的煤柱加以支護(hù)，并安裝木托梁于回風(fēng)順槽的交叉點(diǎn)處。此時(shí)，應(yīng)在超工作面前1.5～2.0m處進(jìn)行桁架式支架的安裝。利用無人采煤對(duì)使用了錨桿支架的急傾斜煤層進(jìn)行開采是以錨桿對(duì)水平間煤柱進(jìn)行支護(hù)的成功案例為基礎(chǔ)的，此類采煤方法通過放置炸藥包在平行于回采工作面的長鉆孔中以實(shí)現(xiàn)爆破落煤。

4 錨桿支護(hù)的具體施工與檢驗(yàn)

4.1 錨桿支護(hù)的施工要點(diǎn)

錨桿支護(hù)主要有錨桿鉆孔和錨桿安裝這兩步施工工序。在錨桿支護(hù)施工之前，一定要以滿足錨桿布置的設(shè)計(jì)要求為前提，利用巷道中的腰線將錨桿孔位標(biāo)出，如此才能使錨桿鉆孔過程中不會(huì)出現(xiàn)偏差導(dǎo)致施工失誤。在錨桿鉆孔中，必須嚴(yán)格按照錨桿支護(hù)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工。此外，錨桿的鉆孔應(yīng)先于錨桿的安裝。

4.2 錨桿支護(hù)的檢驗(yàn)

在錨桿支護(hù)施工過程中，為有效提高錨桿的安裝質(zhì)量，施工完畢后進(jìn)行全方位的檢驗(yàn)是非常必要的。通常錨桿應(yīng)比金屬鍥縫式的錨桿孔的深度長50～70mm，比倒鍥式錨桿孔的孔深長100～120mm，錨桿的直徑應(yīng)該與錨桿孔的直徑相匹配，不能過大或者過小，過小會(huì)導(dǎo)致錨桿無法安裝進(jìn)去，而錨桿孔直徑過大又會(huì)使得錨桿的穩(wěn)定性不足。若巖石面全部接觸了托板，那么會(huì)使得托板的受力狀態(tài)具有一定的均勻性，使托板的承載能力得以顯著增強(qiáng)。因此，在托板的安裝工作開展之前，應(yīng)最大程度地鑿平巖石面，并且錨桿內(nèi)部產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力與螺帽的擰緊程度成正比例關(guān)系，因此螺帽在安裝的過程中應(yīng)將其擰緊。

5 結(jié)語

綜上所述，巷道錨桿支護(hù)技術(shù)能夠有效解決復(fù)雜的煤礦巷道中存在的壓力問題，使圍巖的穩(wěn)定性得以有效提高，同時(shí)錨桿技術(shù)的應(yīng)用還具有低成本、高效率的特點(diǎn)，并且能夠?yàn)槭┕と藛T的人身安全提供可靠的保障，對(duì)于煤礦生產(chǎn)的建設(shè)有著十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃玉冬.錨桿錨索梯次支護(hù)技術(shù)在沿空掘巷中的應(yīng)用[J].中州煤炭，2012，（1）.

[2] 劉剛，龍景奎，劉學(xué)強(qiáng)，等.巷道穩(wěn)定的協(xié)同學(xué)原理及應(yīng)用技術(shù)[J].煤炭學(xué)報(bào)，2012，37（12）.

[3] 王金華.全煤巷道錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)機(jī)理與效果分析[J].煤炭學(xué)報(bào)，2012，37（1）.

（責(zé)任編輯：王 波）