煤礦掘進巷道錨桿支護方式的應用

盧 恒， 高星星

（神華神東煤炭集團大柳塔煤礦， 陜西 榆林 719000）

引言

錨桿安全支護設備是焦煤礦井安全設備生產的重要技術保證，是礦井安全運行的先決條件。煤礦道路巷道安全支護施工技術的廣泛運用，是保證煤礦安全經營生產的重要技術保證，對礦井的穩(wěn)定、優(yōu)化支護、節(jié)約支護成本、提高礦井的產量、提高礦井的質量都具有重要意義。隨著國家環(huán)保意識的提高，煤炭的潔凈度和使用效率越來越受到重視。我們在保證礦井生產安全的前提下，使其在礦井生產中得到了廣泛的應用，并取得了較好的經濟效益。與常規(guī)的支護相比，采用錨桿支護方法具有更好的優(yōu)越性，能極大地減少礦井的投資，從而提高礦井的經濟效益。

1 錨桿支護有效性施工影響因素

1.1 錨桿鉆孔深度控制不合理

目前，煤礦井下鋼筋支架施工采用的鋼筋錨桿主要是鋼末端錨桿和預應力鋼筋錨桿，錨桿托盤末端的預緊螺釘采用優(yōu)質環(huán)保厭氧聚酯樹脂鋼筋膠卷直接固定在鋼筋錨桿上，錨桿的托盤外端主要采用鑄鋼托盤和固定螺母，預緊預應力由預緊螺母直接施加。在支架施工中，對有效鉆孔樁段深度的準確控制一直是完全控制鋼筋錨桿鉆孔長度的重要關鍵，如果有效鉆孔段的深度過深，則錨桿段的末端不能與孔底部相連或接觸，要不然會導致鋼筋膠管在進入攪拌砼的過程中可能出現“臥底”，從而直接導致錨固段的有效鉆孔長度大大減少，從而導致錨固力下降，如果鉆孔深度過淺，則會導致錨桿暴露，一旦暴露長度超出螺釘段長度，則錨桿螺帽不能預緊，導致錨桿失效，導致圍巖強度不能得到保障。見圖1。

1.2 錨桿安裝角度不合理

在巷道錨桿施工支護中，每一種新型錨桿都應具有其特殊的保護功能，特別是巷道頂角、底角設置的各種錨桿斜向式新型錨桿，都能有效防止使用底板的錨桿頂端面和凸出面的開裂或者變形等問題的發(fā)生，具有很強的技術保護功能作用，但是，這種新的錨桿一般都是采用錨桿斜向上的開角方式設置的頂，底角錨桿與水平面成30°左右的夾角向下安裝，在地下巷道錨桿施工中，由于這種新型錨桿的內部總承載載重量很大，工人很難準確地控制其錨桿斜向上的開角，特別是在地底和錨桿頂角的各種新型錨桿，因為其內部需要采用垂直錨桿斜向下一層進行鉆孔，回渣綜合處理工作能力大幅度下降，鉆井機的回渣處理速度緩慢，影響了地下挖掘設備進工的工作進度，因此，工人常擅自隨意手動調整各種新型錨桿的斜向開角安裝點的位置以及角度，使正在安裝的各種新型錨桿自身結構無法及時充分發(fā)揮其自身結構應有的地下施工性和機械性的保護作用性能，從而會嚴重威脅地下施工巷道的安全。

1.3 三徑匹配不合理

它是一項系統(tǒng)工程，它的活動支護作用效果常常受許多客觀因素的直接影響，如鉆孔錨桿主體直徑、鉆孔管道直徑、樹脂藥筒直徑等因素的協(xié)調，將會對錨桿的錨固力產生較大的影響。但在工業(yè)實際中，錨固劑的使用直徑和理論直徑雖然可以直接達到一定的適用范圍，但是，鉆進的理論直徑卻很難得到控制，在巖性較好的鉆進區(qū)域，鉆頭的理論直徑與錨桿直徑的高度差別很小，而在軟巖、破碎塑料帶中，錨桿的理論直徑差別要比使用鉆頭理論錨桿直徑大，這就導致了錨桿的長度變短，有的工人為了便于安裝，干脆用更大的鉆頭，造成了礦井的安全生產隱患。

2 煤礦掘進巷道錨桿支護方式

2.1 利用懸臂式掘進機的支護方式

采用懸臂式掘進機進行掘進巷道支護工作較為復雜，采用該技術的支護要求與輸送機、錨桿鉆機、與之配套的電力供應裝置、通風設施等相配套。采用懸臂式掘進機支護技術與常規(guī)支護相比，其工作效率提高，安全性能大大提高，因而在大礦井中應用越來越多，已逐步成為現代礦井中較重要的一種支護技術。

2.2 利用連采機結合錨桿鉆車的支護方式

采用連續(xù)采煤機和錨桿鉆機進行礦井巷道的錨桿支護，是目前使用最多的一種，采用該方法可以極大地提高礦井的生產效率，提高礦井的經濟效益。同時，采用該支護方法，可以進行大截面的落煤和輸送，也可以進行長方形截面的雙巷和短壁的采礦，從而極大地提高了礦井的采收率。與連采機和錨桿鉆車協(xié)同作業(yè)的運輸模式有持續(xù)運輸和間斷式輸送。在連續(xù)輸送模式下，所需的設備主要有連續(xù)輸送裝置、錨桿鉆具和連采機。在間斷式輸送的情況下，所需的設備有破碎機、錨桿鉆機、連采機、煤炭運輸車等。在掘進施工中，主要采取雙巷施工方式，即由連采機和錨桿鉆機在兩條巷道內同時進行施工和錨固。在連續(xù)兩臺錨桿鉆機同時進行20 多米的掘進和錨固工作后，必須將兩臺設備調換，同時進行掘進和錨固，如此反復的連續(xù)工作，極大地提高了礦井的支護工作效率，而且使用起來也相對簡單，操作過程也更加簡便，因此該方法被普遍采用。但是，在采用該方法時，必須保證與錨桿鉆機的工作同步。

2.3 利用掘錨機進行支護的方式

近幾年，由于錨桿技術的不斷發(fā)展，在礦井中得到了越來越多的應用，同時，采用錨桿技術進行巷道施工也將成為今后煤炭工業(yè)發(fā)展的主要技術途徑。在錨桿式鉆機的基礎上，人們逐步發(fā)明和創(chuàng)造了起重機械，使礦井的掘進速度得到了極大的提高。在運用錨桿支護技術時，應重視預應力錨具的使用，以及后張法的施工。目前，采用的是摩擦式錨桿和機械式錨桿。在摩擦式錨具方面，它的工作原理是利用楔型錨桿對鋼筋進行擠壓，使其具有錨固作用。楔型錨桿最大的特點是連接方便，并且應力損失小，可以在注漿前進行多次張緊或多次松緊，從而調整預應力；機械錨具，其基本原理是利用機械對預應力鋼進行加工，從而為錨桿的工作提供條件，使錨桿固定，從而形成錨桿。在礦井掘進巷道支護中，采用掘進機進行支護，能極大地提高掘進工作的工作效率。

3 錨桿支護技術的應用要求

3.1 結合巷道的實際情況合理的設計支護方式

在進行支護工作之前，必須充分認識巷道的基本狀況，科學地分析巷道的基礎條件，同時要注意巷道的截面形態(tài)和穩(wěn)定性，這關系到支護工程的施工安全和具體的支護方案的設計。在掘進施工中，必須注意巖層松動圈的存在，并時刻注意其對圍巖松動圈的影響，一旦出現安全隱患，立即停止施工，并采取相應的措施進行加固。在實際施工前，必須進行相應的試驗，并根據有關試驗，確定其變化范圍，并以大直徑的巖體松動圈為依據，以保證隧道開挖支護的安全性。

3.2 加強施工作業(yè)管理

在進行隧道開挖和支護時，應注意加強施工管理，提高工程質量。在進行巷道支護時，應根據巷道的實際情況，結合周圍的條件，采取相應的措施，強化施工管理。在施工過程中，必須嚴格遵守施工規(guī)程和技術規(guī)范。煤礦企業(yè)要加大對礦井建設的檢查和監(jiān)管，對地質條件較為復雜的礦井，要加大對其支護強度的檢查，重點是支護材料是否滿足有關規(guī)范，支護部位與技術規(guī)范的規(guī)定。只有強化施工管理，才能保證工程質量，提高安全生產。

3.3 靈活運用組合式錨桿支護體系

首先，采用抗斷裂強度的錨索。根據目前的發(fā)展趨勢，一般采用的鋼筋混凝土錨桿，強度不高，不宜進行高強度的工程，必須提高其綜合性能，以提高其綜合強度。其次，錨桿架的支護操作人員一般可以選擇采用錨索、桁架等方式進行聯(lián)合支撐。由于其周圍巖不穩(wěn)定，易于承受到不同地層上的壓力、軟化和巖層等因素的影響，采用這種支護系統(tǒng)是十分必要的。采用這種支護系統(tǒng)，既能減少巷道的變形，又能對巷道進行支護。加強監(jiān)測工作，盡快掌握巷道頂板沉降及離層狀況，為加強錨桿支護的穩(wěn)定性提供必要的保證。

3.4 高度重視錨桿支護人員培訓工作

要想使錨桿的支護水平得到有效的保證，必須對其進行專業(yè)的培訓，使其綜合實力得到全面的提高。一方面，要注重對錨桿支護人員的崗前培訓，使其對有關技術得到掌握，從而在實際工作中按照有關規(guī)定進行操作；另一方面，要定期進行專業(yè)技能的培訓，使其充分掌握有關的知識，減少出差錯的幾率，為工程建設水平的提高打下扎實的基礎。

4 結語

在礦井中采用錨桿支護技術可以提高其施工效率，提高其穩(wěn)定性。因此，在礦井中，必須重視錨桿支護技術的推廣，重視新技術的開發(fā)與應用，從而提高礦井的安全和效益。