錨桿支護工藝優化技術研究

前言
　　如何有效解決這些問題，保證支護效果，實現炮掘單進水平的進一步提高，是當前的首要任務。為此，結合施工現場實際，對煤巷炮掘錨網支護進行技術分析和工藝改進。 目前，炮掘巷道在推廣應用錨桿支護后，出現了諸多問題，例如巷道成型不好，放炮后掘進迎頭矸石積聚多、出矸慢，空頂時間長、出現推網等諸多因素都影響錨網支護效果，進而巷道易出現墜包、放炮易崩壞巷道觀測儀器和設備等。
　　1 工程背景
　　某礦31246軌道巷地質構造較復雜，斷層比較發育，采用放炮掘進方式沿煤層頂板掘進，循環進尺1.6～1.9m；采用錨網梯聯合支護，錨桿間排距800mm×800mm。在現場掘進中出現如下問題：
　　（1）放炮拋擲出的煤巖塊大量堆積在迎頭，影響錨桿支護施工作業。通常情況下，支護作業工序為先進行臨時支護，然后出矸，再進行永久支護，這一過程一般需要3～4h，遇上交接班時間甚至更長。這樣勢必導致初期頂板裂隙和離層發生，對巷道支護明顯不利，支護后的巷道出現了明顯的網兜、墜包等現象，造成了部分錨桿托板不貼幫，錨桿外露超長或過短而失效，進而需要重新補打錨桿，浪費了時間和材料，增加了作業工序。

　　（2）造成巷道礦壓觀測儀器的損壞，盡管在放炮前也采取了一定的遮擋保護措施，但效果一般，給炮掘錨網巷道施工和頂板管理造成了一定的影響。

　　（3）施工中出現寬幫、高頂等成形不好的問題，通常需要手鎬刨挖輔助成型或將鋼帶彎曲實現鋼帶接頂貼幫；迎頭范圍內已支護區的頂幫金屬網出現扯開和并絲現象，損壞了金屬網的完整性，影響巷道支護效果，降低了質量標準化水平。 　　

（4）嚴重影響了掘進進尺，單班只能掘進一個循環，甚至完不成，對全礦工作面的正常接續產生了不利的影響。
　　2 錨桿支護技術的優化
　　31246軌道巷掘進及支護施工中出現的上述問題，實際上是炮掘方式和錨桿支護結合過程中，需要解決的矛盾問題。如解決不好，不僅制約錨桿支護技術在炮掘巷道中的推廣應用，而且也對頂板控制產生不利影響。
　　錨桿支護是一種主動支護系統，其體現在：
　　（1）及時施加合理的安裝應力，即在錨桿安裝時施加合理的安裝應力以控制圍巖的早期變形，提高巷道圍巖的自身承載能力，抑制松動圈的進一步擴展。安裝應力象液壓支架的初撐力一樣對頂板支護起到主動支護的作用。
　　（2）及時支護，即在巖體開挖早期就進行錨桿安裝，安裝后即對圍巖提供顯著的軸向和橫向的支護阻力，避免巖體松動和松動圈的擴大。

　　為了減少推網和巷道墜包現象，提高錨網支護的效果，必須根據錨桿支護理念，結合現場實際，制定切實可行的措施來提高巷道支護效果。
　　2.1 采用準直眼掏槽方式
　　準直眼掏槽方式有以下優點：所需掏槽眼數目較少；方式簡單，易于掌握和實現多臺鉆機作業和鉆眼機械化；炮眼深度受巷道斷面限制較小，當炮眼深度改變時，掏槽布置和裝藥量稍作改變即可；有較高的掏槽效率；全斷面一次爆破下來的巖石拋擲距離小，爆堆集中，不易崩壞巷道內的設備和支架。
　　3306軌道巷采用準直眼掏槽爆破技術，合理的布置了掏槽眼、周邊眼、輔助眼和底眼的眼位和眼深，嚴格控制周邊眼裝藥量，選擇合理的爆破參數等，改善巷道成形效果，很好地解決了掘進迎頭爆破拋矸的推網問題，同時掘進進尺大大提高。

　　2.2 提高錨桿支護系統的預緊力
　　巷道“墜包”現象， 主要與圍巖松軟、破碎有關，加上放炮震動影響， 使得“墜包”現象表現更為突出。需要提高錨桿預緊力、保證鋪網質量， 使“墜包”問題得到控制。只有充足的預緊力才能夠防止頂板離層和松動圈的進一步發展，盡可能的控制頂板的早期變形。提高預緊力的主要途徑：一是提高安裝機具的扭緊力矩。現在，國內錨桿打眼和安裝普遍采用單體錨桿鉆機，這種錨桿鉆機的額定輸出扭矩一般在100～140N·m之間，頂推力不超過10kN，難以滿足提高錨桿預緊力的要求。所以，掘進迎頭需配備高扭矩的沖擊式風動扳手或能提供增大扭矩的扭矩放大器，才可以提高錨桿預緊力；二是在錨桿安裝中采取減摩措施。施加預緊力到一定值后，螺母與托盤之間的摩擦阻力已非常大，螺母緊固過程中的扭矩大部分消耗在對抗摩擦力上，無法使扭矩轉化為桿體上的預拉力，所以，必須在螺母與托盤之間增加減阻裝置，減少摩擦阻力。據試驗，在每根錨桿螺母與托盤之間加上一個金屬墊圈和一個塑料墊圈，可以極大地減少摩擦阻力，達到減阻的目的，從而保證實現錨桿預緊力。

　　2.3 及時進行永久支護，加強迎頭空頂期間的頂板管理
　　即減少巷道圍巖的裸露空頂時間，盡量縮短臨時支護和永久支護的間隔，及時安裝錨桿，對圍巖提供顯著的軸向和橫向的支護阻力，避免巖體松動和塑性松動圈的增大并封閉裂隙。因為臨時支護是相對于永久支護而言的，其密度和強度不能與永久支護相比，其作用是暫時的，只是在發生頂板事故之前，給現場作業人員以避災信號，作業人員要能夠接受信號，達到避免事故的目的。在現場施工中，錨桿支護必須遵循及時有效的原則，通過改變循環作業的起始點盡量調整縮短臨時支護和永久支護的間隔，減少無用反復工序，節約時間，達到及時支護的目的。 　　另外，每次放炮前，要對掘進迎頭10m范圍內的錨桿進行全面的預緊力檢查，預緊力下降的要重新緊固達標，同時在鋪網過程中，要盡量把網鋪展、緊貼煤壁，保證鋪網質量。通過提高錨桿預緊力和強化鋪網質量，減少巷道圍巖表層的離層破碎，控制墜包和錨桿松動現象的出現。
　　3 支護效果
　　上述措施實施應用后，巷道掘進速度由改進前每班1個正規循環提高到每班3～4個；巷道成型及支護效果大大提高，寬幫現象明顯減少；炸藥使用量減少30%左右；推網及頂板網包現象明顯減少，巷道頂底板變形量明顯減少；不合理工序大大減少，節省了大量的時間和支護材料，僅支護材料費用較改進前就節省了50%以上。
　　4 結論
　　通過在巷道掘進中采用準直眼掏槽爆破技術，改進支護理念和支護措施等手段，可以控制和解決炮掘巷道錨網支護施工中出現的主要問題，為錨桿支護技術在煤巷炮掘中的推廣應用和提高炮掘單進水平提供了技術支持。