煤巷錨桿支護(hù)及施工管理技術(shù)淺析

　　錨桿支護(hù)因其具有支護(hù)效果好、支護(hù)成本低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低、作業(yè)環(huán)境好、安全可靠等優(yōu)越性, 目前已被國內(nèi)外煤礦、隧道、護(hù)坡所認(rèn)可的主要支護(hù)手段。一些國家對錨桿支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了全面的研究, 取得了良好的效果。我國煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)經(jīng)歷了低強(qiáng)度錨桿、高強(qiáng)度錨桿及高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力錨桿支護(hù)的發(fā)展階段。從發(fā)展的時(shí)段來看, 大致可分:
　　(1)20 世紀(jì) 80 年代后期的起步階段, 此階段錨桿支護(hù)的應(yīng)用主要集中在少數(shù)礦區(qū), 進(jìn)行了一些基礎(chǔ)性和試驗(yàn)性的研究;
　　(2)1991～1995 年的攻關(guān)階段, 此階段煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)作為國家“八五”期間的重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行攻關(guān), 取得了一大批科研成果, 錨桿支護(hù)應(yīng)用在各大煤礦得到全面的推廣, 錨桿支護(hù)在煤礦的支護(hù)比例逐漸提高;
　　(3)1996～1997 年的引進(jìn)和消化階段, 此階段我國引進(jìn)、吸收和消化國外技術(shù)的基礎(chǔ)上, 結(jié)合我國具體情況, 集中現(xiàn)場、科研院所及大專院校等多方面的優(yōu)勢, 經(jīng)過兩年大規(guī)模研究和試驗(yàn), 初步形成了適合我國煤礦條件的煤巷錨桿支護(hù)成套技術(shù);
　　(4)1998 年至今的推廣和提高階段, 目前國內(nèi)各大礦區(qū)廣泛推廣應(yīng)用, 取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。目前, 有些礦區(qū)錨桿支護(hù)率已超過 90% , 很多礦區(qū)錨桿支護(hù)率達(dá)到 60% , 使我國煤礦巷道支護(hù)技術(shù)發(fā)展到一個(gè)嶄新的階段。
　　一、錨桿支護(hù)理論分析
　　隨著錨桿支護(hù)工程實(shí)踐的不斷豐富, 適用于各種圍巖條件下的各種錨桿支護(hù)理論相繼被提出并逐步得到發(fā)展和完善。對錨桿支護(hù)作用機(jī)理的進(jìn)一步深化了認(rèn)識(shí), 認(rèn)為錨桿的本質(zhì)作用在于阻止圍巖出現(xiàn)張開裂隙和裂紋, 結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)離層與滑動(dòng), 最大限度地保持圍巖的完整性, 避免有害變形出現(xiàn), 同時(shí)高強(qiáng)度、高剛度錨桿組合支護(hù)系統(tǒng)得到廣泛認(rèn)可, 不僅重視錨桿強(qiáng)度, 而且強(qiáng)調(diào)支護(hù)系統(tǒng)的剛度和整體效果, 特別是錨桿預(yù)緊力和組合構(gòu)件的重要性, 使錨桿支護(hù)真正實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)、及時(shí)支護(hù)。
　　在支護(hù)理論方面, 目前, 國內(nèi)較成熟的錨桿支護(hù)理論主要可歸納為 3 大類:
　　(1)基于錨桿的懸吊作用而提出的懸吊理論、減跨理論等;
　　(2)基于錨桿的擠壓、加固作用提出的組合梁理論、組合拱理論以及楔固理論等;
　　(3) 綜合錨桿各方面的作用而提出的松動(dòng)圈支護(hù)理論、錨固體強(qiáng)度強(qiáng)化理論、錨注理論、最大水平應(yīng)力理論以及錨桿桁架支護(hù)理論等。
　　近年來煤炭科學(xué)研究院的專家們提出的針對復(fù)雜困難巷道圍巖條件的高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)理論也已在工程實(shí)際中應(yīng)用。這些理論在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮了積極作用, 但由于理論本身的局限性( 比如組合梁只適合于層狀頂板錨桿支護(hù)的設(shè)計(jì); 組合拱理論缺乏對被加固巖體本身力學(xué)行為的進(jìn)一步分析等)和巷道地質(zhì)條件的復(fù)雜性,使得在煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的實(shí)際工程中往往需要采用多種設(shè)計(jì)方法相結(jié)合, 進(jìn)行相互校核、優(yōu)勢互補(bǔ)。
　　二、錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)原則
　　煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)不是簡單的通過懸吊、組合梁或組合拱等理論直接計(jì)算就能得到合理支護(hù)參數(shù)的, 必須結(jié)合具體實(shí)際情況從錨桿- 圍巖的相互作用來考慮。本文結(jié)合多年工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出如下錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的一般原則:
　　(1)錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)“剛?cè)岵?jì)”。即支護(hù)系統(tǒng)既要有足夠的承載力, 又要適應(yīng)圍巖一定的變形量。
　　(2)采用錨桿支護(hù)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法。錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、系統(tǒng)的過程, 應(yīng)充分利用每個(gè)過程中反饋的信息, 實(shí)時(shí)進(jìn)行分析、修改和維護(hù)錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)。
　　(3)堅(jiān)持錨桿必須具有預(yù)緊力原則。預(yù)緊力是錨桿支護(hù)的關(guān)鍵, 只有高預(yù)緊力的錨桿支護(hù)才是真正的主動(dòng)支護(hù)。提高錨桿預(yù)緊力對于增加圍巖強(qiáng)度、控制圍巖早期的變形和破壞、發(fā)揮圍巖自身承載能力, 提高錨桿支護(hù)效果具有重要意義。
　　(4)加強(qiáng)煤幫錨固原則。煤幫一般比較松軟,在動(dòng)載作用下易于破壞。煤幫好比頂板的兩條腿,腿軟則不能保持頭(頂板)的穩(wěn)定。
　　(5)對于高應(yīng)力軟巖巷道, 堅(jiān)持錨注一體化原則。通過錨封一體化和錨注一體化的施工工藝, 對巷道圍巖實(shí)施外錨內(nèi)注加固處理, 充分利用錨桿加固與注漿加固的各自優(yōu)點(diǎn), 使錨桿、漿液凝結(jié)體和圍巖之間能夠形成一種相互聯(lián)系與相互作用的關(guān)系, 改善圍巖自身承載能力, 是一項(xiàng)有效控制高應(yīng)力破碎軟巖巷道的支護(hù)加固技術(shù)。
　　三、錨桿支護(hù)施工技術(shù)管理
　　1、爆破要求
　　(1)必須嚴(yán)格制訂爆破圖表, 確定合理的爆破參數(shù)。
　　(2)必須按爆破圖表看線、定點(diǎn)、劃輪廓線、量尺、定眼位。
　　(3)先按中(腰)線打好第一個(gè)正頂眼, 然后插木棍導(dǎo)向, 保證打眼質(zhì)量符合爆破圖表要求。
　　(4) 周邊眼裝藥采用孔口封泥、空氣柱, 其它炮眼封泥長度符合安全規(guī)程規(guī)定。
　　(5)實(shí)行預(yù)留爆破, 放炮后人工刷幫。這樣既能剔除最松動(dòng)的圍巖, 又能使巷道壁光滑, 減少應(yīng)力集中。
　　2、 錨桿安裝要求
　　(1) 按照設(shè)計(jì)要求, 根據(jù)中( 腰) 線布置錨桿眼。
　　(2)錨桿眼的方向與巖層主結(jié)構(gòu)不明顯時(shí), 可與巷道輪廓線垂直, 眼向偏斜不大于 15°; 層狀巖石頂錨桿眼應(yīng)與巖石層理垂直。
　　(3)錨桿眼的深度應(yīng)與錨桿長度配套, 打眼時(shí)應(yīng)在釬子上作好標(biāo)記。要求鉆孔深度與錨桿同長或短 50 mm。
　　(4) 安裝前, 必須用壓風(fēng)將眼孔內(nèi)的積水、煤(巖)粉渣清掃干凈。
　　(5) 開動(dòng)風(fēng)動(dòng)扳手或錨桿鉆機(jī), 在 10～15 s 內(nèi)用錨桿將樹脂藥卷頂入孔底, 再攪拌至規(guī)定時(shí)間為止。
　　(6) 攪拌后, 攪拌器具須立即停止不動(dòng), 等錨固劑初凝后方可松下攪拌器具。
　　(7)待錨固劑膠凝后, 方可剪斷錨桿尾端螺母銷子, 一次上緊螺母。
　　四、監(jiān)測控制
　　監(jiān)測監(jiān)控是錨桿支護(hù)技術(shù)的重要組成部分,內(nèi)容包括巷道變形、頂板離層和錨桿受力觀測。通過對巷道進(jìn)行觀測, 可以掌握頂板變形和錨桿的工作狀態(tài), 從而驗(yàn)證或修改支護(hù)設(shè)計(jì), 確保巷道支護(hù)的安全。包括巷道變形觀測，頂板離層觀測，錨桿受力監(jiān)測等。
　　煤巷錨桿支護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程, 不僅要認(rèn)真對巷道工程地質(zhì)條件進(jìn)行評價(jià), 運(yùn)用科學(xué)手段對錨桿支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化, 而且要對支護(hù)材料的加工、支護(hù)現(xiàn)場施工和支護(hù)圍巖信息監(jiān)測進(jìn)行嚴(yán)格控制和分析, 提高錨桿支護(hù)的可靠性, 確保安全高效生產(chǎn)。