煤井錨桿支護的探討

      隨著煤井支護改革工作的推進，木支護已經不能維護礦井的安全，傳統的支護形式將被淘汰。傳統的架棚或砌碹支架只能消極地承受井巷周圍的地壓和阻止破碎冒落，而錨桿支護則是通過錨入圍巖內的錨桿，改變圍巖的受力狀態，充分發揮圍巖的自身承載作用，把圍巖從荷載變為承載。在巷道周圍的錨桿和圍巖的共同作用下，形成一個完整而穩定的巖石帶，用來抵御井巷的地壓和圍巖的變形，從而保持圍巖的完整性和穩定性。在今后的鄉鎮煤礦中，錨桿支護將會成為最重要的支護方式。

　　錨桿是一種安設在巷道圍巖體內的桿狀錨栓體系。采用錨桿支護的巷道，就是在巷道掘進后向圍巖中鉆錨桿眼，然后將錨桿安設在錨桿孔內，對巷道圍巖進行加固，以維護巷道的穩定性。

　　本文中我根據自己多年以來從事煤炭生產安全檢查工作的經驗并且結合所了解的相關專業理論知識，對錨桿支護的優點和具體施工作一些探討，以供同行參考。

　　一、錨桿的支護作用原理

　　①懸吊作用。懸吊作用是指將要冒落的圍巖或者軟弱巖層，用錨桿懸吊于上部的堅硬巖體上，由錨桿來承載圍巖或者弱巖的重量。②組合梁作用。可將平頂巷道層狀頂板看作是由巷道兩幫為支點的疊合梁，在荷載作用下，各層板梁都單獨彎曲，每層板梁的上下緣分別處于受壓和受拉狀態。但是用錨桿將各組合板梁壓緊之后，在荷載作用下，就如同一塊板梁的彎曲一樣，提高了板梁的抗彎強度，可以提高頂板巖層的承載能力。③擠壓加固拱作用。在巷道周圍系統地布置錨桿，使巷道拱部節理發育的巖體連接在一起，便在一定的范圍內形成一個連續的、具有一定自承能力的拱形壓縮帶，使巷道圍巖由原來作用在支架上的荷載變成了承載結構，以支承其自身的重量和頂板壓力。④減跨作用。在巷道內安設錨桿，能夠減少壓力拱的高度和跨度。如在巷道跨中打一根錨桿，相當于在該處打一根支柱，使原來的拱分為兩個小拱，小拱的跨度為原拱的一半。如果打三根錨桿，就相當于將原來的拱分成四個小拱，壓力拱的跨度為原拱的四分之一，同時壓力拱的高度也明顯降低。⑤圍巖補強加固作用。巷道深處圍巖內的巖石處于三向受力狀態，而靠近巷道周邊的巖石則處于二向受力狀態，后者的強度遠遠小于前者，因此容易受破壞而喪失穩定性。在巷道內安設錨桿后，有些圍巖又部分地恢復為三向受力狀態，增強了自身的強度。此外，錨桿還可以增強巖層弱面的抗剪強度，使巷道周邊的圍巖不易破壞和失穩。

　　二、錨桿支護參數的確定

　　①錨桿支護參數的選擇。錨桿支護參數的選擇，主要是要確定錨桿支護的間距、長度和直徑。在通常情況下，泥質頁巖和頁巖中的錨桿長度為巷道寬度的二分之一，錨桿的密度為每平方米一點二根至一點五根；砂巖和砂質頁巖中的錨桿長度為巷道寬度的三分之一，錨桿的密度為每平方米零點六根至一點二根；煤層中的錨桿長度為巷道寬度的三分之二，錨桿的密度為每平方米一點八根至二根。錨桿的間距在通常情況下等于排距，通常值為零點六米至一米。錨桿的直徑，在采用軟鋼或者低合金鋼時取十二毫米至十八毫米。②錨桿布置。錨桿在巷道頂、幫巖面的布置，在圍巖比較穩固時布置成方形，在圍巖的穩定性比較差時布置成梅花形。

　　三、錨桿支護的施工與檢驗

　　①錨桿的安裝。錨桿的安裝施工包括鉆錨桿眼和安裝錨桿兩道主要工序。在錨桿安裝施工之前，應該根據錨桿布置方式設計要求，用巷道中腰線標定出錨桿的眼位。打眼時，眼位、眼深、角度都必須符合要求。錨桿眼鉆好后，就可以進行錨桿的安裝工作。為了保證錨桿的安裝質量，應當注意以下問題：ａ．錨桿孔的深度要與錨桿的長度配合適當，錨桿孔過深或者過淺都會使安裝墊板和螺帽產生困難。金屬楔縫式錨桿孔的深度應比錨桿短50毫米至70毫米，倒楔式錨桿孔的深度應比錨桿短100毫米至120毫米。ｂ．錨桿孔的直徑與錨桿的直徑應該配合適當。ｃ．安裝托板時應該盡量將巖面找平，使托板和巖面全部接觸，以求托板受力均勻，增強其承載能力。ｄ．螺帽要用扳手盡量擰緊，使桿體中產生較大的預應力。②錨桿質量檢查。錨桿質量檢查，主要注意檢查錨桿孔直徑、眼深、間距、排距以及螺帽的擰緊程度和錨固力。

　　以上是筆者對煤炭安全生產工作中錨桿的支護原理以及具體施工的一些初步見解，隨著礦井支護體系和支護技術的發展與改進，煤井錨桿支護作用的發揮還有待進一步的深入研究。