論巷道掘進與錨桿支護技術

　　　引言：錨桿支護技術是煤礦支護改革的發展方向，是煤礦繼綜合機械化采煤技術后又一重大推廣技術。以煤巷和半煤巷為主的采準巷道，其斷面一般為矩形、梯形或近似梯形的四邊形，它與傳統的棚式支護相比具有以下的優勢：（一）錨桿支護能及時加固圍巖，從而減少了圍巖變形，防止頂板早期離層，改善巷道支護狀況，保證安全生產；（二）簡化了工作面上、下順槽的超前支護，加快了回采過渡，有利于提高工作面單產；（三）減輕了工人運輸物料的勞動強度；（四）大幅度節約了支護材料，降低了支護成本。自錨桿支護在月亮田礦運用以來，在采準巷道中進行了大量的支護。對于錨桿支護的效果及經濟效益均獲得一致認同。但就其運用過程中，也存在某些不足之處，特別是在巷道掘進速度上，未顯現出應有的優越性。
　　一、錨桿支護原理
　　錨桿是一種錨固在巖體內部的桿狀支架，它的作用原理有懸吊作用、組合作用、擠壓加固作用。錨桿支護的實質就是人為加強破碎巖體的完整性，使其能夠在產生位移的同時產生反應力，直至形成應力平衡。針對國內外錨桿支護設備狀況，按照不同結構、不同動力、不同破巖方式。對錨桿鉆機進行分類。按結構型式分，有單體式、鉆車式和機載式三大類；單體式又可分導軌式和支腿式兩種。按動力形式分，有電動、液壓和氣動三大類。錨桿支護是向巷道圍巖鉆孔，通過在孔內安裝和錨固由金屬、木材等制成的桿件，達到支護目的。目前國內外使用的錨桿種類很多，按其對巖體的錨固方式，可分為端部固定式、全長固定式及混合式三類。楔縫式、漲殼式、頭部膠結式等均屬于端部固定式。其特點是：通過眼底的錨頭和另一端的緊固部分，使桿體受拉，從而對圍巖施加壓力。全長固定式錨桿，錨桿對巖體進行直接加固，可以鎖緊碎裂巖體，提高摩擦力，實現巖體結構條件的轉化，使碎裂結構轉化為鋃嵌結構一塊狀結構一整體結構。使巖體強度得以提高。每根錨桿在其全長范圍對周圍巖體提供作用力，形成一個加固區，所有錨桿加固區相互聯結，在巷道圍巖內形成一個連續的加固圈，這個加固圈具有拱的效應，既能使本身強度提高具有自支承效應，又能承受外部巖體地壓，阻止其變形。在圍巖已遭破壞的巷道中，支護的主要作用是對圍巖施加徑向約束力，使破裂巖塊表面之間產生和增加摩擦力，在破裂區產生并保持三向應力狀態。
　　二、錨桿支護施工工藝流程
　　目前錨桿支護巷道施工工序一般為
　　（一）炮掘：打眼一放炮一超前支護一出矸一掛網一打桿（錨索）。
　　（二）綜掘：截割一超前支護一出矸一掛網一打錨桿（索）。
　　以上施工工序中，打錨桿（錨索）工序占用時間較多，炮掘中打錨桿約占整個循環時間的1/3，綜掘中打錨桿約占1/2，造成整個循環時間較長，掘進速度上不去，若把施工工序改為掘進與支護平行作業，則可縮短循環時間，從而提高掘進速度；故循環工序應改為：
　　炮掘：打眼―放炮―超前支護―出矸―掛網―臨時支護―打錨桿（錨索）
　　綜掘：截割―超前支護―出矸―掛網―臨時支護―打錨桿（錨索）
　　上述工序中，掘進與打錨桿支護平行作業，但掘進中增加了一臨時支護。臨時支護必須快速且安全，否則改變工序就失去意義。臨時支護的方法很多，如架設梯形棚、打木點柱等，但最好是使用單體液壓支柱配合長鋼梁或鉸接頂梁作臨時支護，因不論是架設梯形棚還是打木點柱所需時間都較長，且不能主動地支撐頂板，而單體液壓支柱不但能給頂板一個初撐力，主動支撐項板，而且支護時間很短；在掘進頭使用單體液壓支柱，若條件許可應考慮配一臺小型乳化泵，若條件有限，應配一臺手搖式單體柱升柱器（LDZ.40型）。
　　三、復合頂煤巷錨帶網加錨索聯合支護
　　復合頂板支護的難度在于軟夾層（煤線、泥質）地質面的存在，導致上、下層面間的結合力低，普通錨桿的錨固范圍有限、承載能力也受限制，而且軟弱夾層本身的松動膨脹也會對下位巖層形成較大的垂直載荷（擠壓下位巖層），容易導致頂板垮落。在這類頂板的煤層內掘進巷道，必須采取補強措施，保證安全生產。應用“錨帶網+錨索”聯合支護方式可以解決這一問題。“錨帶網”可以起到擠壓加固作用，促使錨固范圍之內的巖石形成能承受一定載荷的整體結構，維護錨桿長度范圍內的頂板，保持整體性，一定程度上阻止上部圍巖的松動與變形。錨索長度一般進入穩定巖層1m，間距2m左右。經過長期的試驗聯合支護的突出優點表現在降低了勞動強度，提高了效率；巷道維護效果好，后續工程量減少；節省大量材料，節支降耗效果顯著，安全可靠性大。
　　結語：錨桿支護在理論上正逐步完善，支護效果也達到預期要求，但在現場施工中仍存在較多問題，造成掘進速度上不去。今后，還需在實踐中不斷地摸索，使錨桿支護在施工方面逐漸成熟，只有這樣才能充分發揮錨桿支護應有的優越性。