煤礦安全中錨桿支護的應用

       煤炭工業是我國國民經濟的基礎產業。在經濟高速發展的今天，能源的利用量與日俱增，但煤礦的安全生產形勢依然嚴峻。分析煤礦安全生產的現狀、特點和規律，研究存在的問題，探討控制對策，對促進我國煤礦持續健康發展、適應全國建設小康社會的要求具有重要意義

　　冒頂、瓦斯爆炸等一系列的現象對于煤礦安全，人民的生命財產的安全都是相當大的威脅。對于瓦斯爆炸我們只能通過監測檢測的方法去控制，對于冒頂的現象我們可以通過工程上的結論去加固，去建設。查閱相關資料后我談談我在這方面的粗淺認識：

　　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。根據圍巖性質和結構不同，錨桿可起到懸吊、組合梁、擠壓加固拱等作用。錨桿支護的主要優點是工藝較簡單、安裝速度快、效率高、便于機械化作業、勞動強度低，可節約支護材料，降低支護成本。其缺點是它屬于隱性支護，對支護質量和可靠性的監測和檢測不易，有時會出現無明顯先兆的冒頂事故，此外，對變形量很大的回采巷道，支護效果不易保證，導致巷道無法使用。

　　在巷道開掘后，由于巖體內部應力重新分布即圍巖出現應力集中，巖體的物性狀態有一個由彈性狀態向塑性狀態轉變的過程，巷道周邊圍巖產生塑性變形，并從周邊向巖體深部擴張，出現塑性變形區，同時引起應力向圍巖深部轉移，導致周邊圍巖松散、破碎和發生位移，從而導致巷道變形。

　　軟巖中，巖石的膨脹和崩解主要是松軟巖石所表現的特征，圍巖里多為松軟的粘土質巖層，巷道開掘后，粘土巖經不同程度的浸水或風化，體積增大和相應的引起壓力增大，圍巖松動圈和塑性變形發展很快，給巷道穩定性帶來影響，不同軟巖影響程度不同即圍巖性質對巷道變形和破壞有決對性的影響，軟弱巖石或膨脹性巖石對巷道變形和巷道變形和破壞的性質和其劇烈程度有重要影響。所以軟巖巷道掘進時受松動圈及塑性變形的影響，巷道穩定性較差。

　　然而圍巖破碎、松散，產生裂縫與擴張，導致圍巖碎脹變形，從而造成支護變形破壞。圍巖中具有膨脹性礦物，且遇水膨脹，導致巷道變形，錨桿支護對象是圍巖松動發展過程中的碎脹變形，它起到阻止變形的作用，錨桿作用于圍巖松動圈或塑性區中，隨著圍巖的松動破壞，圍巖松散破壞失去自承力，圍巖的自承力難以維持平衡，錨桿支護不能有效的阻止和控制巷道空間變形，隨著巷道圍巖揭露時間的延長，松動圈的不斷增大，表現為巷道頂底板及兩幫、巷道斷面全面收縮直至閉合，所以錨桿支護失效。在一定程度上錨桿的破斷力小于圍巖碎脹所產生的力時，錨桿出現不同程度的破壞直至斷裂;正常情況下，當錨桿的安設密度較大時，它能在巷道周圍被加固地段內形成一定厚度的壓縮帶，這不僅可防止受節理等弱面切削的巖快產生滑動，而且錨桿本身也有抗剪銷釘的作用，能有效的防止層間滑動。在這種情況下，錨固層不僅能保持自身的穩定性，而且還有可能在一定程度上承受上位巖層的載荷和抑制變形和松動;相反，如果在特殊松軟巖層中采用錨桿支護時，由于圍巖物化膨脹，隨著圍巖碎脹的進一步增大，導致巷道變形量隨之增大，當圍巖的塑性區大于錨桿的錨固范圍，錨桿相對而言失去作用，此時巖石及上覆巖層的重量大于錨桿錨固及圍巖共同支撐作用而出現頂板下沉直至垮落冒頂，上述所講錨固層便有可能整體跨落，所以，在錨桿支護中單獨的采用加大錨桿密度的方法來控制軟巖支護是不合理的。

　　在軟巖錨桿技術的推廣應用和實施中，由于煤層賦存條件多樣化，圍巖結構復雜，部分條件頂板結構異常復雜，軟弱夾層和層理十分發育，穩定性很差，極易發生離層垮冒，即使在同一巷道內頂板賦存狀態也是頻繁變化，構造影響隨處可見，隨時可遇。對于上述軟巖巷道，錨桿支護不能有效的控制頂板離層，惡性冒頂事故時有發生。垮落現象頻繁，安全事故時有發生。冒頂率：萬分之五;事故率：五萬分之一;導致金屬支架類被動支護使用抬頭。

　　實際上，大多數巷道支護失效表現為錨固區整體垮落，其中錨桿受力很小，幾乎沒有折斷現象。頂板的穩定性取決于錨固區以外的離層狀況，單純改變錨桿的長度和密度，能在一定范圍內限制錨桿長度范圍內的巖體的變形，但錨固區以外的弱面離層是高強錨桿支護技術面臨的一大挑戰，必須圍繞大大減少頂板離層或根本消除離層這一中心開展控制理論和技術研究。因此對軟巖巷道的巖性及地質破碎帶的錨桿支護技術的研究，從而控制頂板離層是今后錨桿支護技術發展的研究方向。