錨索支護(hù)技術(shù)的研究與應(yīng)用

徐占彪

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)資源和能源的需求量也不斷加大，煤礦行業(yè)獲得了很大的發(fā)展空間，但是在煤礦生產(chǎn)的過(guò)程中，在安全方面和技術(shù)方面也提出了更高的要求，錨索支護(hù)技術(shù)也在煤礦的應(yīng)用中起到了重要的意義。本文對(duì)錨索支護(hù)技術(shù)做了一定的概述，并分析了錨索支護(hù)的作用機(jī)理以及錨索支護(hù)技術(shù)的具體應(yīng)用，進(jìn)而總結(jié)了錨索支護(hù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，具有一定的可靠性和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：錨索支護(hù)技術(shù)；應(yīng)用；研究

1 概述

錨索技術(shù)是近年來(lái)在英國(guó)、澳大利亞等采礦業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛應(yīng)用和發(fā)展的一項(xiàng)巷道支護(hù)技術(shù)，在較差的圍巖條件下，為提高支護(hù)強(qiáng)度和效果，而通常采用錨索做加強(qiáng)支護(hù)。在巷道交叉點(diǎn)、斷層帶、破碎帶和受采動(dòng)影響難于支護(hù)的巷道中，都采用錨索做加強(qiáng)支護(hù)。我國(guó)自二十世紀(jì)六十年代引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)以來(lái)發(fā)展迅速，目前在巖巷加固、邊坡治理、建筑基坑護(hù)壁等工程上均有成功的應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)煤礦巷道的施工中，伴隨著錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，錨索支護(hù)技術(shù)也等到了廣泛的應(yīng)用。

2 錨索支護(hù)技術(shù)的研究

錨索是采用有一定彎曲柔性的鋼絞線(xiàn)通過(guò)預(yù)先鉆出的鉆孔以一定的方式錨固在圍巖深部，外露端由工作錨通過(guò)壓緊托盤(pán) （或帶孔的鋼梁） 對(duì)圍巖進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的一種手段。作為一種新型可靠有效的加強(qiáng)支護(hù)形式，錨索在巷道支護(hù)中占有重要地位。其特點(diǎn)是錨固深度在承載能力高，將下部不穩(wěn)定巖層錨固在上部穩(wěn)定的巖層中，可靠性較大；可以施加預(yù)應(yīng)力，主動(dòng)支護(hù)圍巖，因而可獲得比較理想的支護(hù)加固效果，其加固范圍、支護(hù)強(qiáng)度、可靠性是普通錨桿支護(hù)無(wú)法比擬的。 錨索除具有普通錨桿的懸吊作用、組合梁作用、組合拱作用、楔固作用外，還具有對(duì)頂板進(jìn)行深部錨固而產(chǎn)生強(qiáng)力懸吊作用，并且沿巷道縱軸線(xiàn)形成連續(xù)支撐點(diǎn)，以大預(yù)緊力減緩頂板下沉變形作用。

3 錨索支護(hù)的作用機(jī)理

錨索在支護(hù)密度較小時(shí)，主要起懸吊作用；當(dāng)達(dá)到一定密度時(shí)，起的作用與錨桿相同，對(duì)煤巖體起到擠壓加固的作用。眾所周知，錨固平衡拱對(duì)巷道平衡拱外的頂板起到有效的支撐作用。由于錨索的長(zhǎng)度、預(yù)應(yīng)力、承載能力比錨桿大得多，所以錨索支護(hù)所形成的錨固平衡拱要比錨桿錨固平衡拱的承載能力大得多。普通錨桿長(zhǎng)度受巷道高度限制，一般情況下超過(guò)2400mm時(shí)，施工就不太方便。錨索長(zhǎng)度不受巷道限制，可達(dá)10m以上，完全能錨固到穩(wěn)定巖層中，有效控制巷道頂板離層、垮落。為了能充分發(fā)揮錨索的作用，應(yīng)選用不同的錨索長(zhǎng)度。

4 錨索支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

錨索支護(hù)技術(shù)就是將一定長(zhǎng)度的低松弛高強(qiáng)度的鋼絞線(xiàn)配以專(zhuān)用錨固工具，用樹(shù)脂或水泥砂漿等錨固劑進(jìn)行端部或全程錨固后，通過(guò)液壓千斤頂在其尾部施加預(yù)應(yīng)力，以達(dá)到對(duì)巷道圍巖進(jìn)行錨固支護(hù)的目的。

4.1 在懸吊中的應(yīng)用

利用錨索高強(qiáng)度、深部錨固的特點(diǎn)，可以使頂板破碎、完整性較差的巷道，通過(guò)加打錨索，將完整性較差的頂板牢固地吊掛在穩(wěn)固的直接頂或老頂上。由于斷層落差大，使綜采支架安裝接頂帶來(lái)難度，為了解決綜采支架安裝時(shí)剎頂?shù)碾y度，避免綜采支架的大起大落，在切眼掘送過(guò)程中就利用錨索的懸吊作用，用圓木在斷層處進(jìn)行接頂處理，使頂板趨于平緩；再如，對(duì)于大跨度、頂板完整性較差、壓力大時(shí)，可以采用桁架梁結(jié)構(gòu)對(duì)頂板進(jìn)行加固，就是在長(zhǎng)的工字鋼或 U 型鋼的兩端及中間打孔，用錨索對(duì)其進(jìn)行懸吊處理，從而起到控制頂板的目的，在拱形巷道，還可以通過(guò)在U 型鋼上鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)后噴碹來(lái)加固頂板。

4.2 錨索預(yù)緊力的應(yīng)用

由于錨索通過(guò)深部錨固后，利用液壓千斤頂?shù)念A(yù)緊作用，可以對(duì)巷道的兩幫或頂板提供較大的預(yù)應(yīng)力，從而可減緩巷道兩幫及頂板的位移量。例如，在回采巷道煤巷掘進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)在巷道上幫每隔2米上下各布置一根錨固于頂板和底板巖石中的錨索，以及利用專(zhuān)設(shè)于巷道上幫頂板與底板處錨桿的錨固點(diǎn)，通過(guò)三環(huán)鏈和錨索使巷道上形成錨索的棱形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到控制煤巷上幫移近量的問(wèn)題。

4.3 在壓壞巷道維修的應(yīng)用

壓壞的巷道一般處于礦山壓力大的地區(qū)，常規(guī)的維修方法是刷大斷面，重新支設(shè)棚式支架。由于礦山壓力大，支架根本無(wú)法承受，所以是經(jīng)常多次反復(fù)維修，費(fèi)用高，效果差，安全無(wú)保證。錨索支護(hù)錨固力大，錨固深度大，用于巷道維修的效果好于其它方式。原采用木棚支護(hù)經(jīng)常被壓壞。采用錨索支護(hù)后，頂板下沉量明顯減少，維修量少，甚至沒(méi)有，每月可創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益。

4.4 在硐室交岔點(diǎn)處的應(yīng)用

由于硐室交岔點(diǎn)處斷面大，巷道跨度大，長(zhǎng)時(shí)間巖層運(yùn)動(dòng)，上部巖梁很容易斷裂。采用錨索對(duì)這些地點(diǎn)加強(qiáng)支護(hù)，可充分懸吊巖梁，防止巖梁斷裂，失穩(wěn)，引起冒頂事故。

5 錨索支護(hù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

錨索支護(hù)材料體積小、重量輕，減少了輔助運(yùn)輸量、運(yùn)輸環(huán)節(jié)及材料消耗，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。支護(hù)作業(yè)全部采用機(jī)械化快速施工，將工人從繁重的支護(hù)作業(yè)中解放出來(lái)。錨索支護(hù)的巷道在回采過(guò)程中，簡(jiǎn)化了回采工作面端頭支護(hù)工藝，明顯改善了端頭區(qū)域維護(hù)狀況；保證了安全生產(chǎn)，有利于工作面的快速掘進(jìn)，為礦井高產(chǎn)高效創(chuàng)造了良好的條件；同時(shí)在頂板管理、通風(fēng)防滅火及輔助運(yùn)輸?shù)确矫鏈p少或消除了安全隱患，極大地改善了安全生產(chǎn)環(huán)境。

6 總結(jié)

錨索具有支護(hù)強(qiáng)度大、支護(hù)范圍廣等優(yōu)勢(shì)，一般需要和其它支護(hù)形式構(gòu)成復(fù)合支護(hù)形式，不同的支護(hù)相互配合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，將起到事半功倍的效果。其具有柔性特點(diǎn)使圍巖釋放部分應(yīng)力，又能充分發(fā)揮自身強(qiáng)度，與圍巖共同作用，使得支護(hù)結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。充分發(fā)揮錨索的支護(hù)作用，將會(huì)有效地控制圍巖，降低礦井開(kāi)采的成本。

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