簡析煤巷錨桿支護快速掘進技術的發展

摘要: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。本文對錨桿支護的應用發展水平進行介紹，針對錨桿支護的薄弱環節，展望了煤巷錨桿支護及快速掘進技術的發展方向。

關鍵詞:錨桿支護快速掘進發展

0 引言

在煤礦巷道掘進工作中，快速支護施工工藝已成為提高巷道支護效果、實現快速掘進的關鍵。然而，錨桿支護作為一種有效的采準巷道支護方式，由于對巷道圍巖強度的強化作用，可顯著提高圍巖的穩定性，加之具有支護成本較低、成巷速度快、勞動強度減輕、提高巷道斷面利用率、簡化回采面端頭維護工藝、明顯改善作業環境和安全生產條件等優點，可提高礦井的經濟效益，因而成為煤礦企業礦井巷道的一種主要支護形式，代表了煤礦巷道支護技術的主要發展方向。我國在“七·五”期間開始對煤巷錨桿支護技術進行研究，“八·五”期間把采準巷道的錨桿支護技術作為重點科技攻關項目，對錨桿支護的設計方法、支護材料、施工工藝及監測手段與儀器等方面進行研究，使錨桿支護技術有了新的發展，進入以錨梁網為代表的組合錨桿支護階段。到“九·五”期間錨桿支護又被列為繼續攻關和推廣的重點。從目前來看，我國煤巷錨桿支護的比例還不到30%，仍有著廣泛的發展前景。

1 煤巷錨桿支護快速掘進技術的發展

1.1 支護材料的改進 目前使用的錨桿多為自產自銷，缺乏必要的檢測和監督，為此一定要嚴格審核錨桿的加工質量，嚴禁不合格的錨桿下井。另外還要進一步改進錨桿支護材料，發展新型錨桿，實現錨桿強初撐力、急增阻、高阻力。對于錨桿的附件，應重視W(或H型)鋼帶梁和減磨增壓墊圈的作用，并應進一步提高錨桿托盤的質量，防止托盤損壞造成錨桿失效。樹脂錨固劑是決定錨固力的關鍵。要提高樹脂錨固劑的強度和剛度，以提高圍巖與錨桿的粘接強度;保證錨固劑質量，超快段能夠及時凝固，使錨桿能夠盡早預緊，快速承載。

1.2 設計方法及設計參數的優化 支護設計以往主要是依據懸吊理論、組合拱理論或擠壓加固理論，采用工程類比法和計算公式法。但由于地質條件的復雜性，就一種方法或一個公式不能給出合理的設計參數。為解決這一難題，采用以地應力為基礎的動態設計法，并在此基礎上建立計算機輔助設計的專家系統。該方法主要內容為“地質力學評估數值模擬初始設計現場監測利用反饋信息修改設計”。現場監測非常關鍵，監測取得的數據是作為二次修改設計的依據，修改設計后再應用于實踐。只有經過不斷地改進支護設計，才能使錨桿支護更為經濟、合理。在選定設計方法之后，還要根據不同的頂板巖性及地質構造特點，優化設計參數，為快速掘進提供技術依據。

1.3 開發掘錨新機具 當前煤巷快速掘進的施工方法為:掘進機割煤橋式膠帶轉載機和固定皮帶機運煤敲幫問頂頂錨桿機打頂眼并安裝、幫錨桿機打幫眼并安裝，實現一次成巷，及時支護。這種方法的主要矛盾是掘進工作面的開機率較低，一般在30%以下，支護時間過長，跟不上機掘速度，影響單進水平的提高。因此發展掘錨聯合機組，實現“掘支錨一體化”平行作業，將是加快煤巷錨桿支護單進速度的必要手段。就目前的施工工藝而言，影響快速掘進的主要因素有兩方面:一是掘進機割煤速度;二是錨桿機打眼及安裝速度。現在使用的S100及EBJ132型掘進機功率較小，割煤速度較慢，打眼使用的MQT-50型風動錨桿鉆機鉆進速度慢，維修率較高。因此，要實現快速掘進，一方面要發展應用大功率掘進機，如S200型;另一方面要研制新型錨桿鉆機。現在澳大利亞液壓工程公司生產的機載錨桿機，擁有ARO4000系列頂錨桿鉆機、ARO5500系列幫錨桿鉆機等型號，可安裝在任何型號掘進機上，以掘進機自身液壓系統為動力，具有安全、高效、準確、快速、使用壽命長等優點，能夠實現頂幫錨桿的快速安裝。它將是我國煤巷快速掘進的又一發展方向。

1.4 增大安裝預緊力 根據錨桿組合梁作用原理，較大的安裝預緊力可在頂板內形成強度較大的組合巖梁，增強頂板巖梁的整體抗彎能力。一般來講，安裝預緊力與安裝扭矩呈線性比例關系，增大安裝扭矩便可獲得較大的安裝預緊力。這樣可在頂板內快速形成強度較大的組合巖梁，增強頂板的整體強度。

1.5 錨桿聯合支護 穩定的圍巖采用單一的錨桿支護是可行的，但是在受到動壓影響，處于軟巖層中，圍巖容易變形、地層壓力大的不穩定圍巖，則必須采用不同的錨桿聯合支護。對于不穩定或極不穩定巷道，這類巷道的特點是圍巖破壞范圍和變形量大，除錨桿支護配錨梁網組合支護外，還應采取加長錨桿長度、縮小錨桿間排距、頂板注漿、錨索加固等特殊手段加強支護。另外，在大跨度的交岔點、硐室、切眼和地質構造破碎帶，單純的錨桿支護不足以維護工程穩定，還須用上述手段輔助加強支護。如果這些問題得以解決，就可以把錨桿支護作為唯一的頂板支護方式，實現巷道支護錨桿化，進一步提高巷道的掘進速度。

1.6 二次支護 在施工設計時，考慮到圍巖的自身承載能力，以現場監測數據為指導，增大錨桿間排距，先布置低密度錨桿，后路及時進行二次支護，與迎頭支護平行作業，使支護強度達到最終支護密度。具體施工時，還要確定二次支護距離迎頭的距離。二次支護可采用小孔徑錨索或柔性錨桿，以彌補一般錨桿支護的不足，錨固到深層堅硬巖層，增強支護的可靠性。

2 加強施工管理與員工培訓

首先，錨桿支護除了嚴格要求按措施施工、加強工程質量監督之外，監測是監督施工質量、保證支護安全可靠的重要手段。目前主要使用頂板離層儀及無損錨桿測力計來檢測頂板離層和錨桿受力。目前需要一種綜合測力裝置，同時監測巷道頂板離層情況及錨桿所受載荷，據此可對支護效果進行綜合分析評價，使支護更加經濟、合理。

其次，快速掘進的施工組織采用綜合作業隊勞動組織形式，其特點是施工的主要工種和輔助工種組織在一起，既分工又協作，一隊多能。此外還應建立健全各種規章制度，包括現場交接班、崗位責任、質量驗收、設備維修、技術管理和材料管理制度等，實現區隊管理制度化、規范化。在技術管理上，要堅持正規作業循環和多工種平行作業，這是實現快速掘進的有效方式。在施工管理上，必須達到一次成巷，不留尾巴工程。

最后，加強技術培訓提高人員素質，因為錨桿支護的技術性較強，其質量需要有科學的設計、精心的施工和嚴格的檢驗來保證。其中關鍵是設計、施工、管理人員必須有較高的素質。為此，必須加強對所有人員的技術培訓。

3 結束語

目前，煤巷錨桿支護及快速掘進技術取得了長足的發展，錨桿支護在理論上正逐步完善，支護效果也達到預期要求，但仍然跟不上采煤技術的發展，并且在現場施工中仍存在較多問題，造成掘進速度上不去，這就需要盡快實現錨桿支護技術科學化、系統化、規范化，為更好地協調采掘關系，為礦井的高產高效建設奠定堅實的基礎，從而推動快速掘進技術的全面發展。

參考文獻:

[1]侯朝炯，郭勵生，勾攀峰.煤巷錨桿支護[M].徐州:中國礦業大學出版社.1999.