礦井錨桿支護技術存在的問題及對策研究

靖永明

【摘 要】錨桿支護是利用深入圍巖內部的錨桿桿體對圍巖進行加固，提高被錨固圍巖自身的穩定性來達到支護的目的。該文論述了錨桿支護技術在地質、設計、圍巖監測等方面存在著一些問題，并提出了相應的對策。

【關鍵詞】錨桿支護；問題；策略；圍巖監測

一、錨桿支護技術存在的問題

（1）地質方面的問題。錨桿支護質量與巷道地質工作密切相關，煤礦地質環境復雜、基礎信息匾乏。我國煤礦有圍巖穩定的l、2類巷道，也有圍巖不穩定和極不穩定的4、5類巷道。所以，錨固結構要具有相應的變形適應性并保持足夠的承載能力及對圍巖變形的約束力，使圍巖重新形成平衡狀態，這給錨桿支護技術的應用帶來了較大的困難。地應力實測技術是煤巷錨桿支護技術體系的核心技術之一，實施地應力實測是煤巷錨桿支護設計的基礎。（2）設計方面的問題。第一，錨桿支護的機理。現有錨桿支護理論存在一定的局限性，還不能滿足復雜條件下特別是全煤及軟巖條件下巷道圍巖支護設計的要求。傳統的錨桿支護理論有：懸吊理論、組合梁理論、組合拱壓縮拱）理論。它們以一定的假說為基礎的，從不同角度、條件闡述錨桿支護的作用機理，并且力學模型較為簡單，計算方法簡單。現有較為成熟的錨桿支護理論也難以滿足指導回采巷道特別是全煤巷道錨桿支護設計的要求，需要加強多方面的研究。第二，錨桿支護參數選取。錨桿支護參數的選取主要是采用經驗法、工程類比法和理論計算法，而這三種方法存在著弊端，不能完全確定錨桿支護參數。正確進行錨桿支護參數的選取已成為關鍵問題。第三，錨桿種類。隨著新型材料的不斷發展，各種新材料錨桿也不斷涌現。而單獨進行錨桿生產與研發的單位卻較少，在材料、工藝上沒有實現規范化，浪費材料，也影響了錨桿的支護效果。頂板巖層的層間錯動會使錨桿、錨索發生剪切破壞。金屬錨桿結構不合理，在偏心載荷超過錨尾材料的強度極限時，錨尾發生破壞。（3）圍巖監測方面的問題。頂板離層指示儀測定錨桿錨固的離層狀況，對頂板出現冒落危險進行報警，以杜絕頂板事故。對頂板離層監測普遍使用的是離層指示儀，這是一種機械式測量方法。確定錨桿支護巷道頂板離層界限值，采用數值計算程序模擬及經驗公式計算得出，但公式中的系數需在具體礦區環境下不斷檢驗和修正。在實際運用中，還需要與錨桿受力大小、巷道表面位移、巷道外觀形態變化等進行考慮。進行錨桿支護要綜合考慮各種復雜因素，如地質因素、工程因素、設計因素、施工因素等，從這些因素中找出可靠、經濟的錨桿支護方案。

二、提高錨桿支護技術對應策略

（1）加強錨桿支護理論的研究。第一，加強巷道圍巖礦壓顯現規律的研究。深入研究不同載荷環境下巷道圍巖的變形、破壞規律，分析圍巖在不同變形、破壞階段的平衡結構特性，研究巷道圍巖強度破壞與工程破壞之間的差異及規律，揭示圍巖穩定一失穩的本質。第二，加強錨桿作用機理的研究。要研究不同錨固方式所形成的錨固體的力學特性，完善錨桿錨固理論。第三，加強進行錨固體變形機理的研究。掌握不同形式錨固體的變形特性及其適用范圍。進行錨固體結構特性研究。（2）完善描桿支護施工機具。第一，完善錨桿鉆機性能與質量，開發新型錨桿鉆機。因煤巷地質與生產條件復雜，現有的錨桿鉆機還不能完全滿足使用要求，其性能與質量還需進行完善與提高，要開發底板錨桿鉆機和液壓幫錨桿鉆機。第二，機掘設備應科學配套。連續式采煤機與錨桿鉆車等組成配套生產系統，使用連采機成套分離系統裝備，充分發揮其機動靈活、協調連續作業速度決等優點，同時掘進兩條巷道，為長壁式綜采工作面準備巷道。第三，引進和研制中型掘錨機組。國內的煤及半煤巖巷道各種中小型掘進機后配套裝備已配套生產，定型批量生產，引進或研制裝機容量為400kW～500kW的中型掘錨機組，適合我國煤礦煤巷工況條件，便于采用國產機械化后配套設備，符合我國煤礦的技術經濟狀況。（3）縮小W型鋼帶與國際先進水平的差距。W型鋼帶組合錨桿支護技術盡管近幾年在一些煤礦應用，并取得了可喜的技術經濟效益，但W型鋼帶生產廠家中滾壓成型的廠家有限，大部分是沖壓成型，這不利于鋼材的有效利用，使W型鋼帶質量標準難以保證。W型鋼帶雖然整體強度較高，但在錨桿留設孔處的強度較低，有時導致托板或螺母壓人孑L中，使鋼帶失效，有待于繼續改進。

隨著煤礦開采深度的增加和困難條件下回采巷道樹脂錨桿技術的應用，樹脂錨桿正向高強度、大載荷方向發展，這要求樹脂錨固劑材料與之相適應，向高強度方向發展。目前使用的不飽和聚酷型樹脂錨固劑一般存在固化收縮的問題，因此，發展無收縮和膨脹性樹脂錨固劑勢在必行。國內樹脂錨固劑生產設備還比較落后，自動化程度較低，這對提高產品質量帶來不利影響，研制高性能的錨固劑生產設備和安裝機具非常必要。