論應(yīng)用錨桿支護(hù)技術(shù)

引言
　　科學(xué)在發(fā)展，技術(shù)在進(jìn)步，科技是降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的主要手段。相信錨桿支護(hù)技術(shù)是煤礦中最具有發(fā)展?jié)摿Φ闹ёo(hù)技術(shù)，它必將對煤礦企業(yè)的高產(chǎn)高效帶來重大影響。以下是本人對錨桿支護(hù)的一點認(rèn)識和思考，相信只要認(rèn)真對待，注重研究，錨桿支護(hù)技術(shù)必將繼續(xù)完善和提高，進(jìn)而推動煤礦經(jīng)濟(jì)效益的提高，并積極地響應(yīng)了國家對能源行業(yè)提出的關(guān)于節(jié)能減材的方針和政策。
　　1 使用錨桿支護(hù)的作用
　　隨著錨桿支護(hù)工程實踐的不斷豐富使用，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，主要有以下三個作用。
　　1.1 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，有一定的實用價值。但是大量的工程實踐證明，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。
　　1.2 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，阻止其層間錯動，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度。這一觀點有一定的影響，但是工程實例較少，也沒有進(jìn)一步的依據(jù)資料供設(shè)計應(yīng)用。例如，巖層沿巷道縱向有裂縫時梁的連續(xù)性問題和梁的抗彎強度問題。
　　1.3 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，安設(shè)了錨桿就相當(dāng)于增加了支點，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)計的方法。總之，使用錨桿支護(hù)，可發(fā)揮其加固拱作用和懸吊作用，使復(fù)合頂板內(nèi)的各煤巖體與錨桿緊固成一個所謂的“組合梁”，從而提高頂板巖層的抗彎強度，減少各巖層層面滑移、離層和冒落的機(jī)率，從而保證巷道的穩(wěn)定性。代替了木支護(hù)，又適應(yīng)了國家天然林保護(hù)工程實施以來所導(dǎo)致的木材無法采購的外部環(huán)境，并響應(yīng)了國家所提出的節(jié)能減排的號召。
　　
　　2 煤巷錨桿支護(hù)現(xiàn)狀
　　
　　2000年以前我國礦區(qū)煤巷大多數(shù)采用的都是木支護(hù)，采區(qū)切眼采用了水泥錨固劑、竹錨桿、掛鐵絲網(wǎng)，但支護(hù)效果不很好而木支護(hù)巷道每半年都要重新支護(hù)一次，使的投入增大，為此天池一礦決定改進(jìn)支護(hù)方式。
　　2.1 由于天池一礦全礦區(qū)地質(zhì)條件簡單、煤層賦存條件好，但煤層局部產(chǎn)狀變化較大，煤層較為破碎。巷道采用煤層巷道，圍巖完整性較好，層理不發(fā)育，煤體抗壓、忍性強度較高，煤巷支護(hù)采用錨網(wǎng)支護(hù)，錨桿端錨為主，桿體用φ16mm、長1600mm圓鋼加工而成；巷道頂幫配以40×40mm網(wǎng)格的鐵絲網(wǎng)。在交岔點或煤層較為破碎處在錨網(wǎng)支護(hù)的基礎(chǔ)上增加鋼帶支護(hù)，每排鋼帶間距與錨桿間距相同（錨桿間排距根據(jù)煤層情況調(diào)整，一般間排距700×700mm），通過錨桿固定鋼帶，亦即錨桿+網(wǎng)+鋼筋梁支護(hù)。
　　2.2 錨桿支護(hù)的結(jié)構(gòu)形式主要有單一錨桿+水泥托板、錨桿+網(wǎng)+水泥托板、錨桿+網(wǎng)+w型鋼板鋼帶、錨桿+網(wǎng)+鋼筋梁等形式。形式的選擇主要取決于巷道圍巖的性質(zhì)，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類較好的圍巖巷道中一般選擇錨桿+網(wǎng)+水泥托板，隨著圍巖條件的變化程度及斷面增大，Ⅳ、Ⅴ類圍巖巷道采用錨桿+網(wǎng)+w型鋼板鋼帶、錨桿+網(wǎng)+鋼筋梁的支護(hù)形式。
　　3 錨桿支護(hù)的優(yōu)越性
　　3.1 支護(hù)效果好 錨桿支護(hù)在支護(hù)原理上符合現(xiàn)代巖石力學(xué)和圍巖控制理論，屬于“主動”支護(hù)，錨桿安裝以后在圍巖內(nèi)部對圍巖進(jìn)行加固，迅速形成一個圍巖――支護(hù)的整體承載結(jié)構(gòu)，因而能夠調(diào)動和利用圍巖自身的穩(wěn)定性，充分發(fā)揮圍巖自身的承載能力，所以錨桿支護(hù)有利于保護(hù)巷道圍巖的穩(wěn)定，改善巷道維護(hù)狀況。
　　3.2 勞動強度低、效率高 與傳統(tǒng)架棚式支護(hù)相比，由于錨桿支護(hù)所采用的支護(hù)材料較少、重量較輕、巷道掘進(jìn)時，極大地減少了支護(hù)材料的運輸量，勞動強度也大為降低，有利于提高掘進(jìn)工效。工作面回采時，也省去了支架的回撤工作，既降低了工人勞動強度，又提高了安全系數(shù)。錨桿施工操作簡單，緊跟掘進(jìn)面，有利于實現(xiàn)快速掘進(jìn)支護(hù)機(jī)械化。
　　3.3 經(jīng)濟(jì)效益明顯 采用錨桿支護(hù)和減少支護(hù)材料投入，降低直接支護(hù)成本。由于錨桿支護(hù)不占用巷道工作斷面，因而在支護(hù)設(shè)計上，可相應(yīng)減少巷道斷面，節(jié)省大量材料。還能減少巷道維修量，節(jié)約維護(hù)費用?？傊^桿無論在支護(hù)材料費用方面還是運輸和維護(hù)費用方面都有著其他支護(hù)材料無可比擬的優(yōu)勢，錨桿支護(hù)技術(shù)在這些方面能夠降低成本，顯著提高經(jīng)濟(jì)效益。
　　4 錨桿支護(hù)中應(yīng)注意的問題
　　錨桿支護(hù)雖然具有即時承載、預(yù)緊力大、支護(hù)效果好、勞動強度低、支護(hù)成本低等等優(yōu)點，大力推廣錨桿支護(hù)技術(shù)是實現(xiàn)回采工作面高產(chǎn)高效的有效途徑。但采用該技術(shù)需要注意以下幾個問題：
　　4.1 錨桿必須成分利用錨桿的預(yù)緊力，錨桿的底部必須緊貼巖壁，否則錨桿無法起到加固梁和組合梁的作用。
　　4.2 掘進(jìn)煤巷時應(yīng)保持巷道頂板和兩幫的平整，最好以不破壞頂板完整和減少爆破震動巷幫煤體為原則，避免巷道周邊形成應(yīng)力集中，確保巷道的穩(wěn)定性。
　　4.3 頂板錨桿不亦全部垂直頂板方向布置，應(yīng)以放射狀為準(zhǔn)，破碎的巖層間隙要以水泥注漿充滿，確保錨桿要有足夠的錨固力。
　　4.4 錨桿必須要有托護(hù)結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生一定的托錨力，沒有托錨力的注漿鋼絲繩錨桿由于不能形成主動支護(hù)，因而不能用于煤巷支護(hù)。
　　4.5 隨著錨桿支護(hù)技術(shù)的普遍應(yīng)用，錨桿的回收再利用工作我認(rèn)為也應(yīng)當(dāng)受到足夠的重視，一套錨桿雖然價值不高，但積少成多，所帶來的經(jīng)濟(jì)效益將十分巨大。首先從材料上講，目前各大礦區(qū)大多數(shù)所使用的錨桿有稍釘式和壓塑式兩種，雖然稍釘式錨桿強度高，一旦安裝成功就以將錨桿螺紋損壞，卻無法回收再利用。壓塑式錨桿在安裝時可不破壞錨桿螺紋結(jié)構(gòu)，有利于回收復(fù)用要加大投入研究錨桿的回收技術(shù)。錨桿的質(zhì)量直接關(guān)系到巷道支護(hù)效果和煤礦安全，應(yīng)當(dāng)研制高質(zhì)量的錨桿及性能優(yōu)越的附件，提高錨桿支護(hù)水平。
　　4.6 選擇合適的錨桿參數(shù)，確定有效的錨桿支護(hù)形式。
　　5 結(jié)論
　　錨桿支護(hù)由于能主動地加固圍巖，最大限度地保持圍巖的完整性、穩(wěn)定性，控制圍巖變形、位移和裂隙的發(fā)展，充分發(fā)揮圍巖自身的支承作用，變被動支護(hù)為主動支護(hù)，有效的改善礦井的支護(hù)狀況，具有施工方便、效率高，有利于加快施工進(jìn)度，且施工成本低、支護(hù)效果好，已經(jīng)成為當(dāng)今巷道支護(hù)改革的主要趨勢。