建井施工錨桿支護技術研究

　　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。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、錨桿與錨桿常用的種類
　　錨桿通常包括桿體(由鋼絞線、鋼筋、特制鋼管等筋材組成)、錨固體(包括注漿體、錨具、套管等)、承托結構(托板、墊片和螺母)。當采用鋼絞線或高強鋼絲束作桿體材料時,可稱錨索。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。錨桿支護作為一種積極主動的支護技術,已經得到了廣泛的認可。
　　1.木錨桿。我國使用的木錨桿有兩種,即普通木錨桿和壓縮木錨桿。
　　2.鋼筋或鋼絲繩砂漿錨桿。以水泥砂槳作為錨桿與圍巖的粘結劑。
　　3.倒楔式金屬錨桿。這種錨桿曾經是使用最為廣泛的錨桿形式之一。由于它加工簡單,安 裝方便,具有一定的錨固力,因此這種錨桿在一定范圍內至今還在使用。
　　4.管縫式錨桿。是一種全長摩擦錨固式錨桿。這種錨桿具有安裝簡單、錨固可靠、初錨力 大、長時錨固力隨圍巖移動而增長等特點。
　　5.樹脂錨桿。用樹脂作為錨桿的粘結劑,成本較高。
　　6.快硬膨脹水泥錨桿。采用普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥加入外加劑而成,具有速凝、早強、減水、膨脹等特點。
　　7.雙快水泥錨桿。是由成品早強水泥和雙快水泥按一定比例混合而成的。具有快硬快凝、早強的特點。
　　二、錨桿支護參數的確定
　　(一)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1/2,錨桿的密度為每平方米1.2根～1.5根;砂巖和砂質頁巖中的錨桿長度為巷道寬度的1/2,錨桿的密度為每平方米0.6根～1.2根;煤層中的錨桿長度為巷道寬度的2/3,錨桿的密度為每平方米1.8根～2根。錨桿的間距在通常情況下等于排距,通常值為0.6～1m。錨桿的直徑,在采用軟鋼或者低合金鋼時取16～20mm。
　　(二)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
　　錨桿支護施工工藝:定位→用鉆具鉆孔→清孔→上藥→裝桿攪拌等待→掛網→安裝配件→緊固。
　　(一)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:
　　1.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50～70mm,倒楔式錨桿孔的深度應比錨桿短100～120mm。
　　2.錨桿孔的直徑與錨桿的直徑應該配合適當。
　　3.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。
　　4.螺帽要用扳手盡量擰緊,使桿體中產生較大的預應力。
　　(二)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。
　　由錨桿支護發展起來的錨網支護、錨網帶支護、錨網噴支護、錨網帶支護、噴錨噴、錨桿修護技術等支護工藝在礦區圍巖支護中廣泛應用并且收到了良好的經濟效果。但在現場的實踐過程中,由于多方面的原因可能導致錨桿支護失效,甚至引起安全事故,下面筆者結合自己多年工作經驗進行了具體的闡釋。
　　四、錨桿支護失效原因分析
　　錨桿支護設計參數選定的不合理性、地質條件的變化、支護材質不合格、施工質量不達設計要求等都是造成錨桿失效的因素。因為支護參數設計的合理性直接影響到錨桿支護的效果。所以本文只對錨桿支護設計參數選定的不合理性導致錨桿失效因素進行分析。
　　地質條件的變化是造成錨桿支護失效的主要原因。眾所周知,在巷道施工以前,技術部門要根據錨桿支護理論,通過精心設計計算,并根據具體的圍巖情況計算出所用錨桿長度,并經過礦區驗證后確定出合理的支護參數。現場如果不能根據具體的地質條件進行有針對性的錨桿支護參數設計計算,就會造成實際使用的支護參數不能很好地適應地質條件的變化。
　　減少錨桿外露長度,確保有效支護長度。在錨桿桿體長度一定的條件下,錨桿外露長度長,就會相應地減少有效的錨固長度。錨桿支護就是要在支護參數一定的條件下最大限度地增加錨固長度,這對于提高支護效果是有積極意義的。
　　錨桿桿體材料及設計對于錨桿的承載力影響很大。我國目前使用的錨桿存在的問題主要是承載能力低,且延伸量小,不能有效地控制和適應圍巖的變形。在當前條件下等強錨桿在現場仍普遍應用,但隨著開采深度的加大,地應力相對增加,需要研制更為新型的錨桿。
　　施工隊伍及人員的素質對錨桿支護效果影響很大。錨桿支護工藝繁瑣,人為影響因素多,如錨桿的角度、錨桿孔的深度、錨桿支護的“三經”匹配情況、錨桿預應力及錨固力的大小、托盤與煤巖壁的貼緊程度、不同凝固時間的錨固藥卷的安置順序及充分攪拌情況、錨桿間排距及位置的確定等,每一道工序的施工偏差均對錨桿支護質量有較大的影響。
　　巷道開挖后的及時支護并提高錨桿預緊力對于增加圍巖強度、控制圍巖早期的變形和破壞、發揮圍巖自身承載能力,提高錨桿支護效果具有重要意義。完善錨桿支護的安全監測對于保證錨桿支護的效果有重要作用。為此,必須加強工程質量監測及礦壓監測,以便及時掌握現場的實際支護效果,圍巖的動態變化,掌握巷道的變形規律,以便及時調整支護參數設計,有效指導巷道施工。并能做到超前防范,避免事故的發生。現行的監測方法一般有:施工前采用頂板光纖窺視儀,探察頂板巖性條件,施工后的巷道按一定的距離安裝頂板離層指示儀,測力錨桿、圍巖深部多點位移計等監測頂板下沉量。
　　結語
　　錨桿支護與傳統的木支架、鋼支架相比,具有及時、主動、安全、經濟、整體支護功效高、運量小、勞動強度低等優點。煤巷錨桿支護技術的發展方向是采用強度更高性能更好的錨桿產品,以更大的間排距完成支護目標,減少錨桿用量并以更快的掘進速度完成施工,同時保證更好的安全可靠性。