錨桿錨索梯次支護技術在沿空掘巷中的應用

張道文

摘要：隨著煤礦開采深度的不斷增加，深部礦山存在越來越突出的壓力問題，嚴重影響了巷道布置及支護。而在煤礦的礦建工程中，錨桿支護技術的應用相當廣泛，其不僅能夠使巖石的受力狀態得到改善，并且大幅度地提高了支護效果。文章介紹了錨桿支護技術與其作用原理，并分析了錨桿支護技術在煤礦沿空掘巷中的應用。

關鍵詞：錨桿錨索梯次支護技術；沿空掘巷；煤礦開采；深部礦山；巷道支護 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD353 文章編號：1009-2374（2015）27-0168-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.086

1 錨桿支護技術概述

錨桿支護技術能夠加固圍巖，為煤礦巷道圍巖的穩定性與完整性提供可靠的保證，同時還能夠有效控制圍巖中出現的位移、變形以及裂隙等問題，具有施工方便、效率高、成本低以及效果好的優勢，在煤礦礦建工程中的應用相當廣泛。

傳統架棚式支架等支護技術是錨桿支護技術發展的基礎，目前，傳統技術基本被錨桿支護技術所代替。其支持作用主要是借助組合連以及擠壓加固拱等來實現。通常來講，端頭錨固為樹脂錨桿使用的類型，通過樹脂將其端頭與孔壁巖石粘貼在一起，并同時使用固化劑與加速劑，在凝膠達到一定強度時再進行進一步的加固，最后添加墊板于另一端的螺帽上，使螺帽被擰緊。通常圍巖的壓力會由于錨桿矛頭以及墊板等作用而被分解為三個方向的應力，其中產生的壓力會大幅度改變圍巖的受力狀態，進而使其移動得到控制，為其穩定性與支撐性提供了可靠的保障。

2 錨桿支護的作用原理

錨桿支護具有懸吊、組合梁、擠壓加固等多方面作用。其主要通過在煤礦巷道圍巖處打孔，然后在孔內安裝錨桿以實現加固圍巖的目的，使圍巖保持穩定。關于錨桿支護作用原理，具體介紹如下：

2.1 錨桿支護的懸吊與組合梁作用原理

在煤礦的挖掘過程中，上部巖層與下部巖層的穩定性通常不一致，上部巖層的穩定性遠遠大于下部巖層。然而錨桿技術的應用可以有效解決這問題，在較為穩定的上部巖層的基礎上，利用錨桿使下部巖層得以穩定。在這一過程中，下部巖層的重力為錨桿的壓力。礦井的巷道可以簡化為疊合梁。部分巖層會由于較高的承載力而導致彎曲或者斷裂，而每一層梁的受力情況具有一定的復雜性，同時受到的壓力較大，強度明顯無法達到要求。然而，錨桿支護技術的應用可以在其中安裝錨桿，使其形成了一定的摩擦力，多個薄巖層經過長時間的磨合，進而結合形成了一個較厚的巖層，此外由錨桿形成的組合梁承受的能力也相對較大，如此就使得梁的整體強度能夠滿足相關受力要求。

2.2 錨桿支護的組合加固拱作用原理

通常礦井巷道中的破碎巖石會從徑向、軸向以及周向等三個方向向拱形部位施加壓力，針對這種情況進行錨桿的安裝，能夠將薄弱的巖層進行連接，進而可以形成一個拱形的壓縮帶，提高穩定性。

2.3 錨桿支護減跨作用以及圍巖補加強作用原理

在巷道的壓力拱跨中，必須安裝錨桿使一個壓力拱劃分為兩個，將壓力拱的跨度降低了1/2，其高度也隨之降低，若壓力拱中安設了兩個錨桿，那么會使一個壓力拱劃分為三個小拱，降低了1/3的壓力拱的跨度，高度也隨之降低。為了加強圍巖的自身強度，提高其穩定性，可以在巷道內部安裝錨桿，那么巷道周邊巖石的受力情況會由二向轉變為三向。此外，為避免巷道周邊圍巖發生嚴重的變形與破壞，可以進行錨桿的安裝，提高其抗剪切強度來實現。

3 錨桿支護技術的應用

3.1 對巷道進行修復

當巷道利用整體混凝土支架做支護時，特別是在支護采動影響的區域內，支架容易產生裂縫。而為實現對損壞的整體混凝土支架的維修，錨桿支護技術的應用起到了較大的作用，例如巷道內產生浮石，通過對破壞部分的鉆孔，同時對鋼筋混凝土錨桿進行安裝，并附帶鋼槽以及其他型鋼做的錨梁。在事故發生的過程中，通常會由于巷道頂板巖石冒落而形成自然平衡拱，此時利用錨桿對巷道頂板進行支護，處于錨桿保護狀態下能夠對冒落巖石進行有效清除，并且在地板巖石被清理完畢之后，再通過錨桿對下部巷道進行加固。

3.2 防止巷道底臌

關于巷道底臌的防止錨桿是一個十分有效的手段。通常情況下，錨梁橫交于巷道，用錨桿將其向巷道地板拉攏，可以借助金屬錨桿，也能夠利用鋼筋混凝土錨桿，例如注漿錨桿（錨索）等。后者一般需要借助風鉆打孔，然后將特制的注漿錨桿或錨索通過樹脂藥卷打注在孔內，最后通過錨桿（錨索）的中心孔將攪拌均勻的混凝土通過注漿泵注入錨桿（錨索）內，待凝固后促使底板形成組合結構。實驗證明，此種方法能夠減緩約30%～60%的巷道底臌程度。

3.3 對水平間煤柱進行加固

在急傾斜厚煤層的開采過程中，必須對水平間工作面邊緣的煤柱加以支護，而錨桿支護技術具有成本低的特點，其應用經濟合理，使用較為廣泛。在錨桿支架使用之前，應考察煤層厚度并據此借助單排或雙排的桁架式支架對水平間的煤柱加以支護，并安裝木托梁于回風順槽的交叉點處。此時，應在超工作面前1.5～2.0m處進行桁架式支架的安裝。利用無人采煤對使用了錨桿支架的急傾斜煤層進行開采是以錨桿對水平間煤柱進行支護的成功案例為基礎的，此類采煤方法通過放置炸藥包在平行于回采工作面的長鉆孔中以實現爆破落煤。

4 錨桿支護的具體施工與檢驗

4.1 錨桿支護的施工要點

錨桿支護主要有錨桿鉆孔和錨桿安裝這兩步施工工序。在錨桿支護施工之前，一定要以滿足錨桿布置的設計要求為前提，利用巷道中的腰線將錨桿孔位標出，如此才能使錨桿鉆孔過程中不會出現偏差導致施工失誤。在錨桿鉆孔中，必須嚴格按照錨桿支護的設計要求進行施工。此外，錨桿的鉆孔應先于錨桿的安裝。

4.2 錨桿支護的檢驗

在錨桿支護施工過程中，為有效提高錨桿的安裝質量，施工完畢后進行全方位的檢驗是非常必要的。通常錨桿應比金屬鍥縫式的錨桿孔的深度長50～70mm，比倒鍥式錨桿孔的孔深長100～120mm，錨桿的直徑應該與錨桿孔的直徑相匹配，不能過大或者過小，過小會導致錨桿無法安裝進去，而錨桿孔直徑過大又會使得錨桿的穩定性不足。若巖石面全部接觸了托板，那么會使得托板的受力狀態具有一定的均勻性，使托板的承載能力得以顯著增強。因此，在托板的安裝工作開展之前，應最大程度地鑿平巖石面，并且錨桿內部產生的預應力與螺帽的擰緊程度成正比例關系，因此螺帽在安裝的過程中應將其擰緊。

5 結語

綜上所述，巷道錨桿支護技術能夠有效解決復雜的煤礦巷道中存在的壓力問題，使圍巖的穩定性得以有效提高，同時錨桿技術的應用還具有低成本、高效率的特點，并且能夠為施工人員的人身安全提供可靠的保障，對于煤礦生產的建設有著十分重要的意義。

參考文獻

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（責任編輯：王 波）