淺析煤礦錨桿支護技術與施工工藝

隨著煤炭科學技術進步，礦山現代化促進了生產的高產高效，煤炭資源開采由淺入深是客觀發展的必然規律，深部開采引起高地壓、高地溫、高巖溶水壓，深部礦井重力引起的垂直應力明顯增大，構造應力場復雜，地應力高，煤礦深層次的開采將會造成圍巖破壞嚴重，是當前世界產煤國家面臨的共同問題。
　　巷道支護技術是有效減少上述問題的關鍵因素，巷道支護是在巷道掘進后，先向圍巖打眼，在眼孔內錨入錨桿，把巷道圍巖予以加固，充分利用圍巖自身的強度，從而達到支護巷道的目的。錨桿的主要作用不僅是承受巷道圍巖所產生的壓力和阻止破碎巖石的冒落，并且通過錨入圍巖內的錨桿來改變圍巖固有的力學狀態，在巷道周圍形成一個整體而穩定的巖石帶，錨桿與圍巖共同作用而達到支護巷道的目的。合理的錨桿支護可以控制待錨固區圍巖出現離層、滑動、裂隙張開、新裂紋產生等滑動變形，通過錨桿的支護加固性能確保煤巖體的完整性、穩定性和連續性。錨桿支護是當前有效預防井下巷道的支護方式，能加固巖石，防止圍巖變形、位移和裂縫。因此，在深入研究巷道支護理論的基礎上，開發研制支護材料與配套設備，為煤炭資源開采提供技術支持具有非常重要的現實意義。
　　從實踐經驗表明，托板、鋼帶、金屬網等護表構件在整個錨桿預應力支護體系中發揮非常重要的作用，需要在設計和工程應用中給予足夠的重視。對于復雜困難巷道而言，應優選高預應力、強力錨桿組合支護方案，可使一次支護就能有效控制圍巖擴容變形與應力破壞，避免出現二次支護和巷道維修等不利現象。
　　1.錨桿支護設計
　　為了解決巷道支護問題，考慮到巷道為永久使用巷道，服務年限長，并擔負礦井運輸任務，因此巷道的支護既要有足夠的承壓強度，又要保證施工安全，故巷道支護應滿足達到支護效果的作用，確保礦井施工安全，在設計中應充分考慮礦井的地質條件及相互作用的承受力。支護設計是巷道掘進的前提在煤礦開采的準備前期，首先要對煤礦巷道情況進行分析，重點觀測其巷道斷面形狀、穩定性等，在掘進的過程中考慮到巖石巷道松動圈，當掘進開采時對巷道產生一定的受采動壓力，這時觀測圍巖松動圈的大小、形狀等有無發生改變，根據試驗結果，當受采動壓力改變圍巖松動圈的大小、形狀等超過原有大小、形狀的兩至三倍，那么在開采前后，巖石巷道松動圈必然會發生比較大的改變，逐漸擴大圍巖松動圈，在實際設計圍巖松動圈，應以大松動圈為準。
　　2.錨桿支護施工工藝
　　煤巷錨桿支護施工應嚴格按照掘進工作面作業規程的有關規定進行。主要包括：
　　（1）錨桿的材質、規格、間排距、安裝（包括藥卷的種類、數量及使用要求）、錨固力等要求；
　?。?）錨桿的孔位、孔深和孔徑應與錨桿類型、長度、直徑相匹配等要求；
　?。?）錨網的鋪設與其他錨固裝置連接牢固等要求；
　?。?）支護用的作業機具型號和有關技術要求（包括噴漿機具、錨桿鉆眼機具、樹脂藥卷攪拌機具、張拉機具等）；
　　（5）對錨桿鉆機的要求：
　?、巽@機機體設計合理，結構簡單，操作方便；
　　②鉆進打眼時，震動力小，減輕對巷道圍巖的破壞；
　　③鉆進速度快，保證了巷道圍巖的及時支護，有利于控制巷道圍巖的變形；
　?、茔@進速度快，縮短了錨桿支護時間，提高了掘進速度。傳統的風鉆打眼，每打一個錨桿眼需5～7min，而采用錨桿鉆機每個錨桿眼則只需要約50 s的時間。打眼時間短，支護及時，對巷道圍巖的控制起到了非常重要的作用。另外，采用風鉆打眼，打眼時風鉆沖擊力強，震動力大，對巷道圍巖的破壞嚴重。采用錨桿鉆機打眼則避免了該問題，錨桿鉆機打眼時，均勻鉆進，基本無震動力，不會對圍巖造成大的破壞。
　　尤其是二層煤復合頂板，采用錨桿鉆機后，打眼時間短，支護及時，圍巖及早得到控制，支護效果明顯加強，巷道失修率大大降低。同時，錨桿使用機械安裝，安裝可靠性高，避免了人工操作的隨意性，保證了安裝質量。避免了過去錨桿使用扳手人工緊固時隨意性強，難以保證足夠的預緊力等問題。
　?。?）支護質量監測技術要求（錨桿扭矩、錨桿和錨索的抗拔力檢查、頂板離層監測、保護層強度檢測等試驗器具及各類破壞性檢查的控制要求）。
　　3.臨時支護
　　錨桿支護巷道掘進工作面應采用臨時支護，不應空頂作業，其臨時支護形式、規格、要求等應在作業規程、措施中明確規定。煤巷掘進過程中的臨時支護，是保證安全生產，提高掘進效率的一個重要因素。臨時支護方法要求其操作簡單方便，安全性能可靠，才能在生產過程中才能被有效地使用。當前臨時支護主要有以下幾種：
　?。?）可伸縮式安全點柱?？缮炜s式的安全點柱形式：金屬摩擦支柱、內注式單體支柱、千斤頂式點柱。此類支護方式能在一定程度上適應巷高變化；
　?。?）吊環前探梁支護。是利用吊環安裝在錨桿外露絲扣部位，前探梁貫穿在吊環中移動，從而使錨網施工操作人員在前探梁掩護下作業，操作空間寬闊；
　　（3）掘進機機載式臨時支護。利用綜掘機的泵站供高壓液壓油，經溢流閥到操作閥，再經分流集流閥分流，控制截割臂上架體的折疊、伸縮等油缸，托住暴露的頂板，起到臨時支護的作用。
　　4.頂板支護
　　錨桿支護巷道落煤（巖）后，應及時進行頂板支護。若兩幫煤體穩定，幫錨桿施工可適當滯后，滯后距離和最大空幫時間應在作業規程、措施中明確規定。
　　爆破或綜掘機落煤后，快速將掘進工作面的煤矸運到后方，使其達到方便錨桿安裝的適當高度，創造出煤與錨索施工安裝平行作業的條件，提高勞動效率。
　　規范對煤巷錨桿支護要求及時支護，說明了煤巷錨桿及時支護的重要性。及時支護是錨桿支護工藝技術的關鍵環節，通常講的是露頭就錨。
　　5.錨桿施工
　　采用錨桿作為臨時支護，要對錨桿的抗拔力進行檢測，錨桿施工過程中應在在掘進時要掌握巷道巖性變化動態。為了解錨桿隨時間或受動壓影響時應力的變化情況，要對錨桿的錨固力進行監測，在該巷道可選擇多個測站，每個測站選擇10根錨桿安設錨桿測力計。在錨桿施工時，及時對錨桿螺母的擰緊力矩進行檢測，檢查錨桿的安裝質量。
　　6.巷道的其他支護技術
　　錨桿支護技術在煤礦井下巷道應用最廣。但是巷道支護的技術也多種多樣，其中還有幾種支護技術：砌碹支護技術、棚式支架技術、錨噴支護技術、錨索支護技術、注漿加固技術、聯合支護、應力控制技術等方面，本人就不詳細一一述說以上的支護技術。
　　結語
　　在礦井掘進和開拓過程中，應根據礦井巷道的實際地質條件，來合理確定巷道及硐室的支護加固形式。當采用錨桿等支護加固形式的布置，隨圍巖條件發生變化時，應結合工程實際情況改變相關支護參數以匹配實際情況，尤其對于地質構造地帶，可以考慮增加錨桿、錨索數量、選用強力錨桿等或輔以其它支護加固方式，甚至更改整個巷道支護體系，確保礦井安全可靠、節能經濟的進行煤炭開采作業。隨著煤礦行業的發展，煤礦巷道掘進支護隨之得到發展，錨桿支護屬于巷道掘進支護方式下開創出的新工藝技術，現階段錨桿支護技術在煤礦生產中應用越來越廣泛，不論是支護方式、設計、施工要求等也逐漸成熟，為煤礦企業安全生產創造了條件，煤礦生產效率與質量均能得到提高。